CN106703728B - 往复旋转双向置换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种径向水平旋转钻井作业技术领域，特别涉及一种往复旋转双向置换装置。该装置的马达接头上端连接井下动力马达，马达接头外壁上焊接固定有限位锁定块，马达接头外壁上设有螺旋导向槽Ⅰ，马达接头外侧套装有外筒Ⅰ并通过密封圈Ⅰ密封，外筒Ⅰ上端内壁上周向均布多个限位锁定槽，限位锁定块与限位锁定槽相匹配并能够沿限位锁定槽下移解锁。本发明实现了径向水平旋转钻井作业时软性钻进管在套管开窗位置通过和在地层中取出时能够螺旋运动通过，避免软性钻进管在地层中遇卡，防止过大的上提拉力使软性钻进管变形断裂、钻头脱落、卡钻，有效防止径向水平旋转钻井作业中井下复杂情况发生，降低作业风险和作业成本，提高作业效率。
Description
技术领域：
本发明涉及一种径向水平旋转钻井作业技术领域，特别涉及一种往复旋转双向置换装置。
背景技术：
径向水平旋转钻井技术以极小的曲率半径从现有主井筒径向水平钻入地层，该技术结合了高压水射流破岩机理和钻头旋转时产生的切削或研磨作用综合破碎岩层，可有效长距离钻入地层，以达到快速增大泄油面积、提高储层动用程度及最终采收率的目的，该技术可为老油田、边际油田、低渗透油气藏以及煤层气开发提供一种有效恢复或提高单井产能的经济手段。但是该工艺核心零部件软性钻进管因具有直径小、长度大、具有一定的可弯曲性、拐弯变径小、两头连接有钻头和变扣接头的特点，常导致软性钻进管在套管开窗处通过困难。另外，在水平钻完一定深度的地层后，需将软性钻进管取出，现有工艺是通过绞车电缆直接上提拉出，但是因软性钻进管和新钻井眼之间摩擦阻力大，软性钻进管很容易卡在地层中，硬提极易将软性钻进管拉断或导致钻头脱落。这些问题，不但延误作业周期，严重的还导致新钻径向水平井眼报废，影响作业成功率和增加作业成本。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种往复旋转双向置换装置，该装置实现了径向水平旋转钻井作业时软性钻进管在套管开窗位置通过和在地层中取出时能够螺旋运动通过，避免软性钻进管在地层中遇卡，防止过大的上提拉力使软性钻进管变形断裂、钻头脱落、卡钻，有效防止径向水平旋转钻井作业中井下复杂情况发生，降低作业风险和作业成本，提高作业效率。克服了现有软性钻进管在套管开窗位置通过困难和在地层中取出困难，易发生软性钻进管变形断裂、钻头脱落、卡钻的不足。
本发明所采取的技术方案是：一种往复旋转双向置换装置，包括马达接头、外筒Ⅰ、转换接头Ⅰ和外筒Ⅱ；马达接头上端连接井下动力马达，马达接头外壁上焊接固定有限位锁定块，马达接头外壁上设有螺旋导向槽Ⅰ，马达接头外侧套装有外筒Ⅰ并通过密封圈Ⅰ密封，外筒Ⅰ上端内壁上周向均布多个限位锁定槽，限位锁定块与限位锁定槽相匹配并能够沿限位锁定槽下移解锁，外筒Ⅰ内壁上焊接固定有导向销Ⅰ，导向销Ⅰ伸入螺旋导向槽Ⅰ内并能够引导螺旋导向槽Ⅰ旋转移动，马达接头下端内壁螺纹连接弹簧芯轴Ⅰ，外筒Ⅰ下端内壁螺纹连接转换接头Ⅰ，弹簧芯轴Ⅰ下端能够伸入到转换接头Ⅰ内，弹簧芯轴Ⅰ外侧套装有弹簧Ⅰ，弹簧Ⅰ上端顶在马达接头的下端面上，弹簧Ⅰ下端顶在转换接头Ⅰ的上端面上，转换接头Ⅰ下端内壁螺纹连接芯轴，芯轴上端外壁的焊接槽内焊接有钻进锁定销钉，芯轴外壁上开有螺旋导向槽Ⅱ，芯轴外侧套装有外筒Ⅱ并通过密封圈Ⅱ密封，外筒Ⅱ顶端侧壁上均布有多个与钻进锁定销钉相匹配的钻进锁定槽，外筒Ⅱ侧壁上安装有导向销Ⅱ，导向销Ⅱ伸入螺旋导向槽Ⅱ内并能够引导螺旋导向槽Ⅱ旋转移动，销钉保护套置于导向销Ⅱ外侧并连接在外筒Ⅱ外壁上，芯轴下端内壁螺纹连接弹簧芯轴Ⅱ，弹簧芯轴Ⅱ下端螺纹连接转换接头Ⅱ，弹簧芯轴Ⅱ外侧套装有弹簧Ⅱ，弹簧Ⅱ上端顶在外筒Ⅱ内壁台阶处，弹簧Ⅱ下端顶在转换接头Ⅱ上端面上，外筒Ⅱ下端内壁螺纹连接下接头，转换接头Ⅱ外壁台阶坐在下接头上端面上。
本发明的有益效果是：本发明实现了径向水平旋转钻井作业时软性钻进管在套管开窗位置通过和在地层中取出时能够螺旋运动通过，避免软性钻进管在地层中遇卡，防止过大的上提拉力使软性钻进管变形断裂、钻头脱落、卡钻，有效防止径向水平旋转钻井作业中井下复杂情况发生，降低作业风险和作业成本，提高作业效率。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为马达接头的结构示意图。
图3为芯轴的结构示意图。
图4为外筒Ⅰ的结构示意图。
图5为图4的A-A向剖面图。
图6为外筒Ⅱ的结构示意图。
图7为图6的B-B向剖面图。
具体实施方式：
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种往复旋转双向置换装置，包括马达接头1、外筒Ⅰ4、转换接头Ⅰ6和外筒Ⅱ13；马达接头1上端连接井下动力马达，马达接头1外壁上焊接固定有限位锁定块3，马达接头1外壁上设有螺旋导向槽Ⅰ19，马达接头1外侧套装有外筒Ⅰ4并通过密封圈Ⅰ8密封，外筒Ⅰ4上端内壁上周向均布多个限位锁定槽2，限位锁定块3与限位锁定槽2相匹配并能够沿限位锁定槽2下移解锁，设有限位锁定槽2处的外筒Ⅰ4内壁内径小于外筒Ⅰ4下端内壁内径形成限位台阶24，外筒Ⅰ4内壁上焊接固定有导向销Ⅰ7，导向销Ⅰ7伸入螺旋导向槽Ⅰ19内并能够引导螺旋导向槽Ⅰ19旋转移动，马达接头1下端内壁螺纹连接弹簧芯轴Ⅰ22，外筒Ⅰ4下端内壁螺纹连接转换接头Ⅰ6，弹簧芯轴Ⅰ22下端能够伸入到转换接头Ⅰ6内，弹簧芯轴Ⅰ22外侧套装有弹簧Ⅰ5，弹簧Ⅰ5上端顶在马达接头1的下端面上，弹簧Ⅰ5下端顶在转换接头Ⅰ6的上端面上，转换接头Ⅰ6下端内壁螺纹连接芯轴12，芯轴12上端外壁的焊接槽23内焊接有钻进锁定销钉9，芯轴12外壁上开有螺旋导向槽Ⅱ18，芯轴12外侧套装有外筒Ⅱ13并通过密封圈Ⅱ20密封，外筒Ⅱ13顶端侧壁上均布有多个与钻进锁定销钉9相匹配的钻进锁定槽25，外筒Ⅱ13侧壁上安装有导向销Ⅱ11，导向销Ⅱ11伸入螺旋导向槽Ⅱ18内并能够引导螺旋导向槽Ⅱ18旋转移动，销钉保护套10置于导向销Ⅱ11外侧并连接在外筒Ⅱ13外壁上，芯轴12下端内壁螺纹连接弹簧芯轴Ⅱ21，弹簧芯轴Ⅱ21下端螺纹连接转换接头Ⅱ16，弹簧芯轴Ⅱ21外侧套装有弹簧Ⅱ14，弹簧Ⅱ14上端顶在外筒Ⅱ13内壁台阶处，弹簧Ⅱ14下端顶在转换接头Ⅱ16上端面上，外筒Ⅱ13下端内壁螺纹连接下接头17，转换接头Ⅱ16外壁台阶坐在下接头17上端面上，下接头17下端连接软性钻进管，整个装置中心为高压流体通道15。
正常下放工具串时，限位锁定块3进入限位锁定槽2防止外筒Ⅰ4旋转，当下放遇阻时，在上部工具串的重力作用下，马达接头1带动限位锁定块3沿限位锁定槽2下移解锁，此时导向销Ⅰ7沿螺旋导向槽Ⅰ19旋转并带动下部工具串旋转，以实现旋转解卡功能，使软性钻进管顺利通过套管开窗位置。此时弹簧Ⅰ5被压缩，开始储蓄复位能。
上提工具串遇阻时，所述限位锁定块3进入限位锁定槽2以锁定转换接头Ⅰ6上部工具防止旋转。此时，钻进锁定销钉9脱离钻进锁定槽25。在上提拉力的作用下，导向销Ⅱ11沿螺旋导向槽Ⅱ18旋转促使外筒Ⅱ13旋转，同时带动下部工具串旋转，使软性钻进管旋转退出地层。
正常钻进时，高压流体通道15过流高压钻进液，限位锁定块3进入限位锁定槽2，钻进锁定销钉9进入钻进锁定槽25起传递井下动力马达产生的扭矩作用。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种往复旋转双向置换装置，包括马达接头(1)、外筒Ⅰ(4)、转换接头Ⅰ(6)和外筒Ⅱ(13)；其特征在于：马达接头(1)上端连接井下动力马达，马达接头(1)外壁上焊接固定有限位锁定块(3)，马达接头(1)外壁上设有螺旋导向槽Ⅰ(19)，马达接头(1)外侧套装有外筒Ⅰ(4)并通过密封圈Ⅰ(8)密封，外筒Ⅰ(4)上端内壁上周向均布多个限位锁定槽(2)，限位锁定块(3)与限位锁定槽(2)相匹配并能够沿限位锁定槽(2)下移解锁，外筒Ⅰ(4)内壁上焊接固定有导向销Ⅰ(7)，导向销Ⅰ(7)伸入螺旋导向槽Ⅰ(19)内并能够引导螺旋导向槽Ⅰ(19)旋转移动，马达接头(1)下端内壁螺纹连接弹簧芯轴Ⅰ(22)，外筒Ⅰ(4)下端内壁螺纹连接转换接头Ⅰ(6)，弹簧芯轴Ⅰ(22)下端能够伸入到转换接头Ⅰ(6)内，弹簧芯轴Ⅰ(22)外侧套装有弹簧Ⅰ(5)，弹簧Ⅰ(5)上端顶在马达接头(1)的下端面上，弹簧Ⅰ(5)下端顶在转换接头Ⅰ(6)的上端面上，转换接头Ⅰ(6)下端内壁螺纹连接芯轴(12)，芯轴(12)上端外壁的焊接槽(23)内焊接有钻进锁定销钉(9)，芯轴(12)外壁上开有螺旋导向槽Ⅱ(18)，芯轴(12)外侧套装有外筒Ⅱ(13)并通过密封圈Ⅱ(20)密封，外筒Ⅱ(13)顶端侧壁上均布有多个与钻进锁定销钉(9)相匹配的钻进锁定槽(25)，外筒Ⅱ(13)侧壁上安装有导向销Ⅱ(11)，导向销Ⅱ(11)伸入螺旋导向槽Ⅱ(18)内并能够引导螺旋导向槽Ⅱ(18)旋转移动，销钉保护套(10)置于导向销Ⅱ(11)外侧并连接在外筒Ⅱ(13)外壁上，芯轴(12)下端内壁螺纹连接弹簧芯轴Ⅱ(21)，弹簧芯轴Ⅱ(21)下端螺纹连接转换接头Ⅱ(16)，弹簧芯轴Ⅱ(21)外侧套装有弹簧Ⅱ(14)，弹簧Ⅱ(14)上端顶在外筒Ⅱ(13)内壁台阶处，弹簧Ⅱ(14)下端顶在转换接头Ⅱ(16)上端面上，外筒Ⅱ(13)下端内壁螺纹连接下接头(17)，转换接头Ⅱ(16)外壁台阶坐在下接头(17)上端面上。
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