CN106014198A - 一种高效的连续管用钻井装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效的连续管用钻井装置,所述钻井装置包括低速正转马达总成和高速反转马达总成,所述低速正转马达总成与钻铤或加重钻杆连接,所述高速反转马达总成与低速正转马达总成通过螺纹串联。本发明结构简单,操作方便,可平衡连续管钻井时的反扭矩,实现连续管老井加深快速钻进。

Description

一种高效的连续管用钻井装置
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井领域,具体涉及一种高效的连续管用钻井装置。
背景技术
油田开发进入中晚期时会出现含水率逐年上升,原油产量逐年递减的现象。在油价的持续低迷的情况下,采用老井加深钻井技术能够实现有效开发深部油层,节约单井钻井成本的目的。新兴的连续管钻井技术以其起下钻快、钻井作业周期短等特点,已经被公认为适用于老井加深钻井的一种经济手段。
然而,连续管钻井作业也存在先天的不足:连续管钻井时钻压不能过大,严重影响连续管钻井机械钻速。钻压过大将导致连续管将承受较大的反扭矩,进而引起连续管屈曲,导致连续管无法正常钻进。
发明内容
本发明为了解决上述问题,从而提供一种高效的连续管用钻井装置。
为达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种高效的连续管用钻井装置,所述钻井装置包括低速正转马达总成和高速反转马达总成,所述低速正转马达总成与钻铤或加重钻杆连接,所述高速反转马达总成与低速正转马达总成通过螺纹串联。
在本发明的一个优选实施例中,所述低速正转马达总成与高速反转马达总成转向相反。
在本发明的一个优选实施例中,所述低速正转马达总成包括第一上接头、第一上壳体、第一定子、第一转子、第一转子接头,第一柔性轴,第一下壳体,第一水帽,第一上TC轴承外环,第一上TC轴承内环,第一串轴承,环形钻头和第一传动轴,所述第一上接头一端连接钻铤或加重钻杆,另一端连接第一上壳体,所述第一上壳体与第一下壳体连接,所述第一定子设置在第一上壳体内,所述第一下壳体与环形钻头连接,第一转子接头与第一转子配合连接,第一柔性轴分别与第一转子接头和第一水帽配合连接,第一水帽与第一传动轴配合连接,所述第一上TC轴承外环,第一上TC轴承内环和第一串轴承相互配合形成第一螺杆钻具结构。
在本发明的一个优选实施例中,所述第一传动轴左端设有用于固定第一串轴承的轴肩,所述第一传动轴右端设有用于环形钻头冷却的水眼,所述第一传动轴中部烧结有第一硬质合金。
在本发明的一个优选实施例中,所述环形钻头内孔烧结有第二硬质合金,所述第二硬质合金与第一硬质合金相配合。
在本发明的一个优选实施例中,环形钻头外径为152.4mm,第一上接头、第一上壳体以及第一下壳体的外径都为120mm。
在本发明的一个优选实施例中,所述高速反转马达总成包括第二上接头,第二上壳体,第二定子,第二转子,第二转子接头,第二柔性轴,第二下壳体,第二水帽,第二上TC轴承外环,第二上TC轴承内环,第二串轴承,锁紧套,第二传动轴及领眼钻头,所述第二上接头一端连接第一传动轴,另一端连接第二上壳体,所述第二上壳体与第二下壳体连接,所述第二定子设置在第二上壳体内,第二下壳体与锁紧套配合连接,第二转子接头与第二转子配合连接,第二柔性轴分别与第二转子接头和第二水帽连接,第二水帽与第二传动轴连接,第二传动轴与领眼钻头连接,所述第二上TC轴承外环、第二上TC轴承内环和第二串轴承相配合形成第二螺杆钻具结构。
在本发明的一个优选实施例中,所述第二传动轴左端设有用于固定第二串轴承的轴肩,所述第二传动轴中部烧结有第三硬质合金。
在本发明的一个优选实施例中,所述锁紧套内孔烧结有第四硬质合金,所述第四硬质合金与第三硬质合金相配合。
在本发明的一个优选实施例中,所述领眼钻头外径为89mm,第二上接头、第二上壳体以及第二下壳体的外径都为60mm。
本发明的有益效果是:
本发明结构简单,操作方便,可平衡连续管钻井时的反扭矩,实现连续管老井加深快速钻进。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为低速正转马达总成的结构示意图;
图2为高速反转马达总成的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
参见图1和图2,本发明提供的高效的连续管用钻井装置,其包括相互串联配合的低速正转马达总成100和高速反转马达总成200。
参见图1,低速正转马达总成100,其包括第一上接头110、第一上壳体120、第一定子130、第一转子141、第一转子接头142,第一柔性轴150,第一下壳体160,第一水帽170,第一上TC轴承外环181,第一上TC轴承内环182,第一串轴承183,环形钻头190和第一传动轴300。
第一上接头110,其两端设有螺纹,其一端通过螺纹与连接钻铤或加重钻杆螺纹连接,其另一端通过螺纹与第一上壳体120连接。
第一上壳体120,其两端也设有螺纹,一端通过螺纹与第一上接头110上的螺纹配合连接,另一端通过螺纹与第一下壳体160连接。
第一定子130,其设置在第一上壳体120上,其具体通过硫化的方式设置在第一上壳体120内。
第一下壳体160,其两端设有螺纹,一端通过螺纹与第一上接头110上的螺纹配合连接,另一端通过螺纹与环形钻头190连接。
在第一下壳体160内孔设有用于固定TC轴承的轴肩。
第一转子接头142通过螺纹与第一转子141配合连接。
第一柔性轴150,其分别与第一转子接头142和第一水帽170配合连接。
第一水帽170,其与第一传动轴300连接,在其径向加工有水眼。
第一上TC轴承外环181,第一上TC轴承内环182以及第一串轴承183相互配合可形成第一螺杆钻具结构,第一螺杆钻具结构通过第一水帽170和环形钻头190轴向固定。
第一传动轴300,其两端设有螺纹,一端与第一水帽170配合连接,另一端用于连接高速反转马达总成200。
另外,在第一传动轴300左端螺纹侧设有用于固定第一串轴承183的轴肩,在其右端螺纹侧设有用于环形钻头190冷却及携屑的水眼,在其中部烧结有第一硬质合金。
在环形钻头190内孔烧结有第二硬质合金,第二硬质合金与第一硬质合金相配合,可用于第一螺杆钻具结构的扶正。
环形钻头190的外径具体为152.4mm,而第一上接头110、第一上壳体120以及第一下壳体160的外径都为120mm。
通过上述部件相互配合形成的低速正转马达总成100,其拆卸、组装和维修都非常方便,并且其可驱动环形钻头190顺时针旋转,环形钻头190的转速为低速正转马达总成100的实际转速。
参见图2,高速反转马达总成200,其包括第二上接头210,第二上壳体220,第二定子230,第二转子241,第二转子接头242,第二柔性轴250,第二下壳体260,第二水帽270,第二上TC轴承外环281,第二上TC轴承内环282,第二串轴承283,锁紧套290,第二传动轴291及领眼钻头400。
第二上接头210,其两端设有螺纹,其一端与第一传动轴300上的螺纹配合连接,具体在第一传动轴300上设有连接端310,连接端310上设有螺纹,在第二上接头210连接端上开设有与连接端310对应配合的连接口211,需要连接时,第一传动轴300的连接端310安插在连接口211内,并通过螺纹配合固定。
在第二上接头210另一端与第二上壳体220螺纹连接。
第二上壳体220,其两端设有螺纹,一端与第二上接头210螺纹配合连接,另一端与第二下壳体260螺纹连接。
第二定子230,其设置在第二上壳体220内,其具体通过硫化的方式设置在第二上壳体220内。
第二下壳体260,其与锁紧套290螺纹连接,在其内孔设有用于固定TC轴承的轴肩。
第二转子241,其通过螺纹与第二转子接头242连接,其旋转方向与第一转子141旋转方向相反。
第二柔性轴250,其分别与第二转子接头242和第二水帽270连接。
第二水帽270,其通过螺纹连接第二传动轴291,在第二水帽270上设有水眼。
第二上TC轴承外环281,第二上TC轴承内环282以及第二串轴承283相互配合可形成第二螺杆钻具结构,第二螺杆钻具结构通过第二水帽270和锁紧套290轴向固定。
第二传动轴291,其两端加工有螺纹,其一端与第二水帽270螺纹连接,另一端与领眼钻头400螺纹连接。
在第二传动轴291左端螺纹侧设有用于固定第二串轴承283的轴肩,在第二传动轴291中部烧结有第三硬质合金。
在锁紧套290内孔烧结有第四硬质合金,第四硬质合金与第三硬质合金相配合,可用于第二螺杆钻具结构的扶正。
领眼钻头400外径具体为89mm,第二上接头210、第二上壳体220以及第二下壳体260的外径都为60mm。
通过上述部件相互配合形成的高速反转马达总成200,其可驱动领眼钻头400逆时针旋转,并且领眼钻头400的转速为低速正转马达总成100和高速反转马达总成200的差值。
下面是本发明的具体工作原理:
在井口将低速正转马达总成100和高速反转马达总成200通过螺纹串联组装后,下放到设计位置;
然后开泵循环,串联马达开始运转,低速正转马达总成100驱动环形钻头190顺时针旋转,高速反转马达总成200驱动领眼钻头400逆时针旋转;
其中环形钻头190的转速为低速正转马达总成100的实际转速,领眼钻头400的转速为高速反转马达总成200与低速正转马达总成100转速的差值,在钻进过程中,领眼钻头400与环形钻头190的反扭矩可互相抵消,可实现扭矩自平衡,从而可实现大钻压连续管快速钻进。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高效的连续管用钻井装置,其特征在于,所述钻井装置包括低速正转马达总成和高速反转马达总成,所述低速正转马达总成与钻铤或加重钻杆连接,所述高速反转马达总成与低速正转马达总成通过螺纹串联。
2.根据权利要求1所述的一种高效的连续管用钻井装置,其特征在于,所述低速正转马达总成与高速反转马达总成转向相反。
3.根据权利要求1所述的一种高效的连续管用钻井装置,其特征在于,所述低速正转马达总成包括第一上接头、第一上壳体、第一定子、第一转子、第一转子接头,第一柔性轴,第一下壳体,第一水帽,第一上TC轴承外环,第一上TC轴承内环,第一串轴承,环形钻头和第一传动轴,所述第一上接头一端连接钻铤或加重钻杆,另一端连接第一上壳体,所述第一上壳体与第一下壳体连接,所述第一定子设置在第一上壳体内,所述第一下壳体与环形钻头连接,第一转子接头与第一转子配合连接,第一柔性轴分别与第一转子接头和第一水帽配合连接,第一水帽与第一传动轴配合连接,所述第一上TC轴承外环,第一上TC轴承内环和第一串轴承相互配合形成第一螺杆钻具结构。
4.根据权利要求3所述的一种高效的连续管用钻井装置,其特征在于,所述第一传动轴左端设有用于固定第一串轴承的轴肩,所述第一传动轴右端设有用于环形钻头冷却的水眼,所述第一传动轴中部烧结有第一硬质合金。
5.根据权利要求4所述的一种高效的连续管用钻井装置,其特征在于,所述环形钻头内孔烧结有第二硬质合金,所述第二硬质合金与第一硬质合金相配合。
6.根据权利要求3所述的一种高效的连续管用钻井装置,其特征在于,环形钻头外径为152.4mm,第一上接头、第一上壳体以及第一下壳体的外径都为120mm。
7.根据权利要求3所述的一种高效的连续管用钻井装置,其特征在于,所述高速反转马达总成包括第二上接头,第二上壳体,第二定子,第二转子,第二转子接头,第二柔性轴,第二下壳体,第二水帽,第二上TC轴承外环,第二上TC轴承内环,第二串轴承,锁紧套,第二传动轴及领眼钻头,所述第二上接头一端连接第一传动轴,另一端连接第二上壳体,所述第二上壳体与第二下壳体连接,所述第二定子设置在第二上壳体内,第二下壳体与锁紧套配合连接,第二转子接头与第二转子配合连接,第二柔性轴分别与第二转子接头和第二水帽连接,第二水帽与第二传动轴连接,第二传动轴与领眼钻头连接,所述第二上TC轴承外环、第二上TC轴承内环和第二串轴承相配合形成第二螺杆钻具结构。
8.根据权利要求7所述的一种高效的连续管用钻井装置,其特征在于,所述第二传动轴左端设有用于固定第二串轴承的轴肩,所述第二传动轴中部烧结有第三硬质合金。
9.根据权利要求8所述的一种高效的连续管用钻井装置,其特征在于,所述锁紧套内孔烧结有第四硬质合金,所述第四硬质合金与第三硬质合金相配合。
10.根据权利要求7所述的一种高效的连续管用钻井装置,其特征在于,所述领眼钻头外径为89mm,第二上接头、第二上壳体以及第二下壳体的外径都为60mm。
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