CN106837197A - 一种柔性绳防制动工具的防失效装置 - Google Patents

一种柔性绳防制动工具的防失效装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柔性绳防制动工具的防失效装置，技术方案是：该防失效装置由互为间隙配合的芯轴和外套筒组成；芯轴上设置凹槽，外套筒上设置凸起滑块，凸起滑块置于芯轴的凹槽中，凹槽凸起滑块相互配合。通过本发明实现在柔性绳防制动工具的柔性绳断裂后，防制动工具在防失效装置作用下传递钻柱扭矩，继续钻进。

Description

一种柔性绳防制动工具的防失效装置
技术领域
本发明涉及石油、天然气开采、钻井工具领域，尤其是一种柔性绳防制动工具的防失效装置。
背景技术
随着石油勘探开发的发展，深井、水平井等复杂井的增多，遇到软硬交错地层时，容易出现卡滑的现象，引起钻头和钻具的频繁憋跳和扭振，导致钻头崩齿、损坏、井下钻具组合的损坏，使钻头机械钻速和破岩效率降低，钻井成本增加。为了解决这类问题，TOMAX公司的AST工具，通过螺旋花键与碟簧的组合，能有效的吸收卡滑引起的扭矩变化，且能把钻头向上提起；NEO-oi l tools公司的NEOTORK工具，采用柔性绳替代螺旋花键，相比而言，柔性绳的结构简单，成本较低，但是柔性绳虽然也能满足设计要求，但是柔性绳在极端工作条件下也会出现断裂的可能性，当柔性绳断裂后，防制动工具不在起作用，并且芯轴和外套筒之间自由旋转，钻井无法继续进行。
基于此，为了防止工具失效后，钻柱无法继续进行钻进，本发明提出一种柔性绳防制动工具的防失效装置。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种柔性绳防制动工具的防失效装置，以解决钻井过程中防制动工具的柔性绳断裂后，钻柱无法继续钻进的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种柔性绳防制动工具的防失效装置，包括芯轴和外套筒，其特征是：芯轴和外套筒为间隙配合连接，芯轴上设置凹槽，外套筒上设置凸起滑块，凸起滑块置于芯轴的凹槽中，凹槽凸起滑块相互配合。
其特征是：所述的凸起滑块和凹槽可以为1对或者多对。
其特征是：所述的凹槽长度不小于凸起滑块长度与工具行程之和。
其特征是：所述的凹槽角度不小于凸起滑块角度与工具最大转动角度之和。
工具处于正常工作状态下，当钻头遇到卡滑时，扭矩增加，钻头转速相对变慢，防制动工具下端转速与钻头一致，上部转速与钻杆一致，工具出现转速差，芯轴与外套筒会发生相对转动，旋转后的芯轴在柔性绳的拉力作用下会向上运动，此时碟簧会被压缩，钻头会被向上稍微提起，钻头会迅速度过卡滑区，碟簧恢复正常位置，钻头再次恢复正常钻进，能减少钻头扭矩变化幅度，能有效的保护钻头与钻具，此时，外套筒上的凸起滑块在芯轴的凹槽内自由螺旋运动，凸起滑块的两侧与芯轴凹槽的两侧不接触。
当柔性绳防制动工具的柔性绳断裂后，芯轴在钻头反扭矩作用下旋转，外套筒上的凸起滑块的一侧和芯轴的凹槽一侧接触，传递来自钻柱的扭矩，保证在柔性绳断裂后工具还能正常钻进。
本发明提供的一种柔性绳防制动工具的防失效装置，通过采用以上的结构，具有以下的有益效果：采用该防失效装置，可以解决在柔性绳防制动工具的柔性绳断裂后，工具无法正常钻进问题，减少钻进过程中的起下钻。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的一种主视结构剖视示意图。
图2为本发明的I截面示意图。
图3为本发明的芯轴三维实体示意图。
图中：芯轴 1，密封套 2，外套筒 3，碟簧套筒 4，柔性绳5，碟簧芯轴 6，碟簧 7，芯轴凹槽 8，凸起滑块 9。
具体实施方式
如图1和图2中，一种柔性绳防制动工具，包括芯轴1，密封套2，外套筒3，碟簧套筒4，柔性绳5，碟簧芯轴6，碟簧7，芯轴凹槽8，凸起滑块9；其中柔性绳5与芯轴1和外套筒3连接，芯轴1上部连接碟簧芯轴6，外套筒3上部连接碟簧套筒4，碟簧套筒4和碟簧芯轴6之间设置碟簧7。工具处于正常工作状态下，当钻头遇到卡滑时，扭矩增加，钻头转速相对变慢，防制动工具下端转速与钻头一致，上部转速与钻杆一致，工具出现转速差，芯轴1与外套筒3会发生相对转动，旋转后的芯轴1在柔性绳5的拉力作用下会向上运动，此时碟簧7会被压缩，钻头会被向上稍微提起，钻头会迅速度过卡滑区，碟簧7恢复正常位置，钻头再次恢复正常钻进，能减少钻头扭矩变化幅度，能有效的保护钻头与钻具，此时，外套筒4上的凸起滑块9在芯轴1的凹槽8内自由螺旋运动，凸起滑块9的两侧与芯轴凹槽8的两侧不接触。当柔性绳防制动工具由于疲劳或者恶劣工况作用下柔性绳5断裂后，芯轴1在钻头反扭矩作用下旋转，外套筒3上的凸起滑块9的一侧和芯轴1的凹槽8一侧接触，传递来自钻柱的扭矩，保证在柔性绳断裂后工具还能正常钻进。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种柔性绳防制动工具的防失效装置，包括芯轴(1)和外套筒(3)，其特征是：芯轴(1)和外套筒(3)为间隙配合连接，芯轴(1)上设置凹槽(8)，外套筒(3)上设置凸起滑块(9)，凸起滑块(9)置于芯轴(1)的凹槽(8)中，凹槽(8)凸起滑块(9)相互配合。
2.根据权利要求1所述的一种柔性绳防制动工具的防失效装置，其特征是：所述的凸起滑块(9)和凹槽(8)可以为1对或者多对。
3.根据权利要求1所述的一种柔性绳防制动工具的防失效装置，其特征是：所述的凹槽(8)长度不小于凸起滑块(9)长度与工具行程之和。
4.根据权利要求1所述的一种柔性绳防制动工具的防失效装置，其特征是：所述的凹槽(8)角度不小于凸起滑块(9)角度与工具最大转动角度之和。
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