CN111042751A - 一种修井用脉冲扭转倒扣器 - Google Patents

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郑波强
张腾飞
黄保黔
王凌
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Abstract

本发明公开了一种修井用脉冲扭转倒扣器，包括外筒组件（10）；外筒组件（10）内由上至下依次设有由阀杆组件（20）和中心轴组件（30）构成的脉冲压力发生器，脉冲压力发生器产生的脉冲轴推力通过转换组件（40）转换成脉冲旋转扭矩；脉冲旋转扭矩通过扭矩传递组件（50）对所需倒扣的螺纹形成脉冲扭矩，提高钻具倒扣的成功率。本发明与倒扣钻具一起进行倒扣作业，施加最大倒扣扭矩后，还是无法倒开下部钻具，此时可以开泥浆泵，通过脉冲扭转倒扣器将泥浆压力转化为脉冲扭矩提供给心轴，增加倒扣冲击扭矩，从而提高倒扣成功率。

Description

一种修井用脉冲扭转倒扣器
技术领域
本发明涉及一种修井用脉冲扭转倒扣器，属于油田钻井工具技术领域。
背景技术
现有技术在修井时，一般采用直接下反扣钻具进行倒扣。倒扣成功率低。在到了最大扭矩仍倒不开的情况下，还会加大扭矩强行倒扣，强行倒扣极易出现倒扣钻具断裂事故。还有一种是进行爆炸松扣后进行倒扣，爆炸松扣成本太高，操作复杂，一般不考虑，只是作为最后措施进行。因此，现有技术还存在不足，有待于进一步完善。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种修井用脉冲扭转倒扣器,通过将泥浆压力转化为脉冲扭矩提供给心轴，增加倒扣冲击扭矩，从而提高倒扣成功率和克服现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种修井用脉冲扭转倒扣器，包括外筒组件；外筒组件内由上至下依次设有由阀杆组件和中心轴组件构成的脉冲压力发生器，脉冲压力发生器产生的脉冲轴推力通过转换组件转换成脉冲旋转扭矩；脉冲旋转扭矩通过扭矩传递组件对钻具所需倒扣的螺纹形成脉冲扭矩，提高钻具倒扣的成功率。
前述修井用脉冲扭转倒扣器中，所述外筒组件包括由上至下依次螺纹连接的上接头、上连接体、连接体、花键体、花键套筒；所有螺纹连接外均设有连接密封圈。
前述修井用脉冲扭转倒扣器中，所述阀杆组件位于上接头内，阀杆组件包括阀杆；阀杆外由上至下依次设有上环套、中环套和下环套；上环套与中环套之间设有弹簧；中环套与下环套之间设有阀杆矩形弹簧；阀杆矩形弹簧底部与下环套之间设有调节垫。
前述修井用脉冲扭转倒扣器中，所述阀杆上下两端以及上环套和中环套上均设有旁通孔。
前述修井用脉冲扭转倒扣器中，所述中心轴组件位于上连接体和连接体内，中心轴组件包括中心轴；中心轴顶部设有阀座；中心轴的轴肩与连接体的上端面之间设有中心轴矩形弹簧，中心轴矩形弹簧外设有限位套；中心轴下端面设有顶环。
前述修井用脉冲扭转倒扣器中，所述阀座经稳钉与中心轴连接。
前述修井用脉冲扭转倒扣器中，所述转换组件位于花键体内上部；转换组件包括扭矩传动外套；扭矩传动外套外圆与花键体花键连接；扭矩传动外套内圆经九头大螺距小螺旋角螺纹与扭矩传动轴连接，带动扭矩传动轴旋转；扭矩传动轴外设有扭矩传动轴矩形弹簧；扭矩传动轴矩形弹簧顶部设有挡环。
前述修井用脉冲扭转倒扣器中，所述扭矩传递组件位于花键体内下部；扭矩传递组件包括传动套；传动套内孔上部与扭矩传动轴齿型连接；传动套内孔下部与位于花键套筒内的心轴螺纹连接。
前述修井用脉冲扭转倒扣器中，所述稳钉与中心轴之间、中心轴与上连接体之间、扭矩传动轴与心轴之间和心轴与花键套筒之间均设有密封圈。
前述修井用脉冲扭转倒扣器中，所述中心轴与扭矩传动轴之间和心轴与花键套筒之间均设有耐磨带；心轴与花键套筒之间设有防尘圈。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明与倒扣钻具一起进行倒扣作业，施加最大倒扣扭矩后，还是无法倒开下部钻具，此时可以开泥浆泵，通过脉冲扭转倒扣器将泥浆压力转化为脉冲扭矩提供给心轴，增加倒扣冲击扭矩，从而提高倒扣成功率。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的外筒组件的结构示意图；
图3是本发明的阀杆组件的结构示意图；
图4是本发明的中心轴组件的结构示意图；
图5是本发明的转换组件的结构示意图；
图6是本发明的扭矩传递组件的结构示意图。
附图中的标记为：01-密封圈、02-耐磨带、03-防尘圈、10-外筒组件、11-上接头、12-上连接体、13-连接体、14-花键体、15-花键套筒、16-连接密封圈、20-阀杆组件、21-阀杆、22-上环套、23-中环套、24-下环套、25-弹簧、26-阀杆矩形弹簧、27-调节垫、28-旁通孔、30-中心轴组件、31-中心轴、32-阀座、33-中心轴矩形弹簧、34-限位套、35-顶环、36-稳钉、40-转换组件、41-扭矩传动外套、42-九头大螺距小螺旋角螺纹、43-扭矩传动轴、44-扭矩传动轴矩形弹簧、45-挡环、50-扭矩传递组件、51-传动套、52-心轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的一种修井用脉冲扭转倒扣器，如图1～图6所示，包括外筒组件10；外筒组件10内由上至下依次设有由阀杆组件20和中心轴组件30构成的脉冲压力发生器，脉冲压力发生器产生的脉冲轴推力通过转换组件40转换成脉冲旋转扭矩；脉冲旋转扭矩通过扭矩传递组件50对所需倒扣的螺纹形成脉冲扭矩，提高钻具倒扣的成功率。
上述外筒组件10包括由上至下依次螺纹连接的上接头11、上连接体12、连接体13、花键体14、花键套筒15；所有螺纹连接外均设有连接密封圈16。
上述阀杆组件20位于上接头11内，阀杆组件20包括阀杆21；阀杆21外由上至下依次设有上环套22、中环套23和下环套24；上环套22与中环套23之间设有弹簧25；中环套23与下环套24之间设有阀杆矩形弹簧26；阀杆矩形弹簧26底部与下环套24之间设有调节垫27。
上述阀杆21上下两端以及上环套22和中环套23上均设有旁通孔28。
上述中心轴组件30位于上连接体12和连接体13内，中心轴组件30包括中心轴31；中心轴31顶部设有阀座32；中心轴31的轴肩与连接体13的上端面之间设有中心轴矩形弹簧33，中心轴矩形弹簧33外设有限位套34；中心轴31下端面设有顶环35。
上述阀座32经稳钉36与中心轴31连接。
上述转换组件40位于花键体14内上部；转换组件40包括扭矩传动外套41；扭矩传动外套41外圆与花键体14花键连接；扭矩传动外套41内圆经九头大螺距小螺旋角螺纹42与扭矩传动轴43连接，带动扭矩传动轴43旋转；扭矩传动轴43外设有扭矩传动轴矩形弹簧44；扭矩传动轴矩形弹簧44顶部设有挡环45。
上述扭矩传递组件50位于花键体14内下部；扭矩传递组件50包括传动套51；传动套51内孔上部与扭矩传动轴43齿型连接；传动套51内孔下部与位于花键套筒15内的心轴52螺纹连接。
上述稳钉36与中心轴31之间、中心轴31与上连接体12之间、扭矩传动轴43与心轴52之间和心轴52与花键套筒15之间均设有密封圈01。
上述中心轴31与扭矩传动轴43之间和心轴52与花键套筒15之间均设有耐磨带02；心轴52与花键套筒15之间设有防尘圈03。
本发明工作原理
本发明的修井用脉冲扭转倒扣器使用时，在泥浆的作用下产生脉冲压力，泥浆高速流动带动阀杆21向下运动，同时带动上环套22向下运动，压缩弹簧25，弹簧力作用在中环套23上，从而压缩阀杆矩形弹簧26，当阀杆21运动到下端面与阀座32上端面贴合时，形成密闭空间，由于泥浆泵的作用形成高压，此高压压力作用在中心轴31上，形成一个推力，在阀杆21与阀座32上端面贴合瞬间，阀座32上部的整个腔体为密闭腔，泥浆流动停止，在弹簧力的作用下，阀杆21回到原始位置.在中心轴31向下运动的瞬间泥浆流动恢复，在中心轴矩形弹簧33的作用下，将中心轴31恢复到初始位置，于是泥浆恢复高速流动，将开始下一次的产生推力，此推力将以一定的周期形成脉冲推力。脉冲推力向下传递给顶环35，顶环35传递给扭矩传动外套41，扭矩传动外套41通过外部花键与花键体14形成只能上下滑动连接，在推力的作用下只能做上下滑动。在扭矩传动轴矩形弹簧44的作用下，一次传递后使扭矩传动外套41恢复到原始位置，扭矩传动外套41与扭矩传动轴43通过九头大螺距小螺旋角螺纹42连接，将脉冲推力转化为脉冲扭矩。扭矩传动轴43与传动套51采用齿型连接，将脉冲扭矩传递给心轴52。通过心轴52对所需倒扣的螺纹形成一个脉冲冲击扭矩，提高钻具倒扣的成功率。
本发明与倒扣钻具一起进行倒扣作业，施加最大倒扣扭矩后，还是无法倒开下部钻具，此时可以开泥浆泵，通过脉冲扭转倒扣器将泥浆压力转化为脉冲扭矩提供给心轴，增加倒扣冲击扭矩，从而提高倒扣成功率。

Claims (10)

1.一种修井用脉冲扭转倒扣器，包括外筒组件（10）；其特征在于：在外筒组件（10）内由上至下依次设有由阀杆组件（20）和中心轴组件（30）构成的脉冲压力发生器，脉冲压力发生器产生的脉冲轴推力通过转换组件（40）转换成脉冲旋转扭矩，该脉冲旋转扭矩通过扭矩传递组件（50）对钻具所需倒扣的螺纹形成脉冲扭矩，提高钻具倒扣的成功率。
2.根据权利要求1所述修井用脉冲扭转倒扣器，其特征在于：所述外筒组件（10）包括由上至下依次螺纹连接的上接头（11）、上连接体（12）、连接体（13）、花键体（14）、花键套筒（15）；所有螺纹连接外均设有连接密封圈（16）。
3.根据权利要求1所述修井用脉冲扭转倒扣器，其特征在于：所述阀杆组件（20）位于上接头（11）内，阀杆组件（20）包括阀杆（21）；阀杆（21）外由上至下依次设有上环套（22）、中环套（23）和下环套（24）；上环套（22）与中环套（23）之间设有弹簧（25）；中环套（23）与下环套（24）之间设有阀杆矩形弹簧（26）；阀杆矩形弹簧（26）底部与下环套（24）之间设有调节垫（27）。
4.根据权利要求3所述修井用脉冲扭转倒扣器，其特征在于：所述阀杆（21）上下两端以及上环套（22）和中环套（23）上均设有旁通孔（28）。
5.根据权利要求1所述修井用脉冲扭转倒扣器，其特征在于：所述中心轴组件（30）位于上连接体（12）和连接体（13）内，中心轴组件（30）包括中心轴（31）；中心轴（31）顶部设有阀座（32）；中心轴（31）的轴肩与连接体（13）的上端面之间设有中心轴矩形弹簧（33），中心轴矩形弹簧（33）外设有限位套（34）；中心轴（31）下端面设有顶环（35）。
6.根据权利要求1所述修井用脉冲扭转倒扣器，其特征在于：所述阀座（32）经稳钉（36）与中心轴（31）连接。
7.根据权利要求1所述修井用脉冲扭转倒扣器，其特征在于：所述转换组件（40）位于花键体（14）内上部；转换组件（40）包括扭矩传动外套（41）；扭矩传动外套（41）外圆与花键体（14）花键连接；扭矩传动外套（41）内圆经九头大螺距小螺旋角螺纹（42）与扭矩传动轴（43）连接，带动扭矩传动轴（43）旋转；扭矩传动轴（43）外设有扭矩传动轴矩形弹簧（44）；扭矩传动轴矩形弹簧（44）顶部设有挡环（45）。
8.根据权利要求1所述修井用脉冲扭转倒扣器，其特征在于：所述扭矩传递组件（50）位于花键体（14）内下部；扭矩传递组件（50）包括传动套（51）；传动套（51）内孔上部与扭矩传动轴（43）齿型连接；传动套（51）内孔下部与位于花键套筒（15）内的心轴（52）螺纹连接。
9.根据权利要求1～8任一权利要求所述修井用脉冲扭转倒扣器，其特征在于：所述稳钉（36）与中心轴（31）之间、中心轴（31）与上连接体（12）之间、扭矩传动轴（43）与心轴（52）之间和心轴（52）与花键套筒（15）之间均设有密封圈（01）。
10.根据权利要求9所述修井用脉冲扭转倒扣器，其特征在于：所述中心轴（31）与扭矩传动轴（43）之间和心轴（52）与花键套筒（15）之间均设有耐磨带（02）；心轴（52）与花键套筒（15）之间设有防尘圈（03）。
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