CN111894457A - 一种连续油管定向工具 - Google Patents

Abstract

本发明一种连续油管定向工具属于石油作业设备技术领域，包括上接头和下接头，其上接头下端与弹簧活塞筒丝扣相连，弹簧活塞筒下端依次连接上双公接头、活塞筒、下双公接头、下腔和下离合器腔，弹簧活塞筒和上双公接头的内腔置有弹簧芯轴，弹簧芯轴的前端设有上活塞并由阀盖固定，弹簧活塞筒内腔中的弹簧芯轴上套装着弹簧，弹簧芯轴下端与驱动芯轴相连，上双公接头下端的驱动芯轴上安装着下活塞。本发明的一种连续油管定向工具，结构设计合理、使用操作方便，解决了现有连续油管不能旋转，无法调整工具面的难题，为连续油管定向钻进发展做出巨大贡献。适应性广泛，涵盖侧钻、欠平衡等多种作业项目，钻井高效、成本低，对环境影响小。

Description

一种连续油管定向工具

技术领域

本发明属于石油作业设备技术领域，特别涉及一种连续油管定向工具。

背景技术

连续油管钻井适应性广泛，涵盖侧钻、欠平衡等多种作业项目，钻井高效、成本低，对环境影响小，发展前景良好，将成为石油技术发展的重要方向。由于连续油管不能旋转，无法调整工具面，成为连续油管定向钻进发展的瓶颈。

发明内容

本发明的连续油管定向工具，旨在于克服现有技术的不足，提供了一种连续油管定向工具。

本发明的一种连续油管定向工具，包括上接头和下接头，在上接头下端与弹簧活塞筒丝扣相连，弹簧活塞筒下端依次连接上双公接头、活塞筒、下双公接头、驱动腔和下离合器腔，弹簧活塞筒和上双公接头的内腔置有弹簧芯轴，弹簧芯轴的前端设有上活塞并由阀盖固定，弹簧活塞筒内腔中的弹簧芯轴上套装着弹簧；弹簧芯轴下端与置于活塞筒、下双公接头和驱动腔中的驱动芯轴相连，上双公接头下端的驱动芯轴上安装着下活塞，驱动腔内安装着上离合器腔，上离合器腔内的驱动芯轴下端与置于上离合器腔中的下接头的顶端连接，上离合器腔内的下接头上端依次安装着隔环Ⅰ、第一单向轴承和碟簧Ⅰ，碟簧Ⅰ下部至下离合器腔顶端之间的下接头上依次设有键销、离合器、碟簧Ⅱ、滚珠轴承Ⅰ、锁环、滚珠轴承Ⅱ，下接头下端设有水眼。

作为本发明的进一步改进，驱动腔下端有与离合器配合的圆锥面，上离合器腔上端内部为内螺旋结构，与驱动芯轴配合。

作为本发明的进一步改进，下离合器腔内的下接头上安装隔环Ⅱ和第二单向轴承。

作为本发明的进一步改进，弹簧置于上活塞和上双公接头上端之间。

作为本发明的进一步改进，驱动芯轴外下双公接头和上离合器腔之间套有隔套。

作为本发明的进一步改进，下双公接头上端内孔为抗扭键，为六边形或其它多边形。

本发明的一种连续油管定向工具，结构设计合理、使用操作方便，解决了现有连续油管不能旋转，无法调整工具面的难题，为连续油管定向钻进发展做出巨大贡献。适应性广泛，涵盖侧钻、欠平衡等多种作业项目，钻井高效、成本低，对环境影响小。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的纵向剖视图；

图3是图2中A段结构放大图；

图4是图2中B段结构放大图；

图5是图2中C段结构放大图。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本发明的一种连续油管定向工具，作进一步说明。

实施例1

本发明的一种连续油管定向工具，包括上接头1和下接头28，其上接头1下端与弹簧活塞筒4丝扣相连，弹簧活塞筒4下端依次连接上双公接头7、活塞筒8、下双公接头10、驱动腔14和下离合器腔25。弹簧活塞筒4和上双公接头7的内腔置有弹簧芯轴5，弹簧芯轴5的前端设有上活塞3并由阀盖2固定，上活塞3和上双公接头7之间的弹簧芯轴5上套装着弹簧6。弹簧芯轴5下端与置于活塞筒8、下双公接头10和驱动腔14中的驱动芯轴12相连，上双公接头7下端的驱动芯轴12上安装着下活塞9，驱动腔14内安装着上离合器腔15，上离合器腔15内的驱动芯轴12下端与置于上离合器腔15中的下接头28的顶端连接，下接头28的尾端突出的环形卡台与下离合器腔25相抵。

在上离合器腔15 与下接头28形成的环隙空间内从上到下依次套装着一个以上的隔环Ⅰ16、一个以上的第一单向轴承17、碟簧Ⅰ18，且隔环Ⅰ16和第一单向轴承17交替安装。在驱动腔14与下接头28形成的环隙空间内从上到下依次安装着键销19、离合器20、碟簧Ⅱ21、滚珠轴承Ⅰ、锁环22、滚珠轴承Ⅱ24，滚珠轴承24座在下接头28的台肩上；锁环22的外环周设有O型圈23、下接头28下端设有水眼29。

下离合器腔25内的下接头28上安装一个以上的隔环Ⅱ26和一个以上的第二单向轴承27，且隔环Ⅱ26和第二单向轴承27交替安装。

驱动腔14下端有与离合器20配合的圆锥面。上离合器腔15上端内部为内螺旋结构，与驱动芯轴12配合，驱动芯轴12外下双公接头10和上离合器腔15之间套有隔套13，下双公接头10上端内孔为抗扭键11，为六边形或其它多边形。

实施例2

本发明的一种连续油管定向工具，通过地面泵排量和压力控制旋转工具下端，带动工具以下的MWD和马达旋转一定角度，并且旋转的角度可以通过压力调节，做到无级调整角度。

本发明的一种连续油管定向工具，是由动压端和旋转离合端的组合构成。

动压端包括上接头1、阀盖2、上活塞3、弹簧活塞筒4、弹簧芯轴5、弹簧6、上双公接头7、活塞筒8、下活塞9、下双公接头10、抗扭键11、驱动芯轴12。上接头1上部为连续油管工具扣型，接上部组合，下端丝扣与弹簧活塞筒4相连，承装阀盖2，并通过限位上活塞3给予弹簧6一定的预紧力，中间有泥浆流过的通道。阀盖2可设计阀盖通径，增大阀盖上下压降，满足推动上活塞3的要求，另外通过与弹簧芯轴5连接，固定上活塞3。上活塞3在工具内部压力作用下向下运动压缩弹簧6，推动弹簧芯轴5向下运动。弹簧活塞筒4，内部承装弹簧6和提供上活塞3往复运动的空间，下端设有平衡孔，使得其与弹簧芯轴5间的空间可压缩，内壁需经表面处理，减小对活塞及其上密封的磨损。弹簧芯轴5，上端丝扣与阀盖2相连，装载上活塞3与弹簧6，内部有液体流过的通道，下端与驱动芯轴12相连，并且与驱动芯轴12上部的传压孔30重叠部分有间隙，工具内部流体压力通过传压孔与此间隙作用在下活塞9上。弹簧6推动上活塞3向上运动，带动弹簧芯轴5和驱动芯轴12一起向上运动，在常态下保持在上限位。上双公接头7，连接弹簧活塞筒4和活塞筒8，上端为弹簧6的下限位，下端为下活塞9的上限位。活塞筒8上端与上双公接头7相连，下端与下双公接头10相连，提供下活塞9的往复运动空间，下端设有平衡孔，使得活塞腔室可压缩，内壁需经表面处理，减小对活塞及其上密封的磨损。下活塞9，工具内部压力通过驱动芯轴12上端的传压孔作用在下活塞9上，推动驱动芯轴12下行。下双公接头10上端与活塞筒8相连，上端内孔为抗扭键11，其六边形或其它多边形，使得驱动芯轴只能上下往复运动，不能转动，下端与驱动腔14相连。抗扭键11为六边形或其它多边形，使得驱动芯轴只能上下往复运动，不能转动。驱动芯轴12上端与弹簧芯轴5相连，承装下活塞9，中间外径较大为螺旋结构，螺旋结构上端到下活塞9装载位置之间为六边形或多边形，与抗扭键11相配合，使得该芯轴不能旋转，只能上下往复运动，驱动芯轴12仅存的上下往复运动使得其可驱动与之相配合的上离合器腔15旋转、上下活动；驱动芯轴下端装有密封，插入下接头28上端内部，密封离合腔室。

旋转离合端包括隔套13、驱动腔14、上离合器腔15、隔环Ⅰ16、第一单向轴承17、碟簧Ⅰ18、键销19、离合器20、碟簧Ⅱ21、锁环22、O型圈23、滚珠轴承24、下离合器腔25、隔环Ⅱ26、第二单向轴承27、下接头28、水眼29。隔套13套在驱动芯轴12外，上部为下双公接头10，下部为上离合器腔15，确保下离合器腔能灵活转动，保护下双公接头10和上离合器腔15。驱动腔14上端连接下双公接头10，下端连接下离合器腔25，内部承装离合总成，下端有和离合器20配合的圆锥面。上离合器腔15上端内部为内螺旋结构，与驱动芯轴12配合，驱动芯轴12下行时，在螺旋结构的驱动下，上离合器腔15旋转下行，上离合器腔15的下端内锥面，与离合器20紧贴，并将其下压离开驱动腔14的下端内锥面，下接头28得以旋转一定角度。隔环Ⅰ16用安装在第一单向轴承17之间，使得第一单向轴承17可以灵活旋转。第一单向轴承17使得下接头28只能沿指定方向旋转，不能逆时针旋转，满足正常钻进的要求。碟簧Ⅰ18使得上部的隔环Ⅰ16和第一单向轴承17保持在上部位置，在上离合器腔15下行下压隔环Ⅰ16和第一单向轴承17时，有一定弹性距离，上部压力释放时，能使隔环Ⅰ16和第一单向轴承17复位。键销19用以配合离合器20，使得离合器只能上下运动，不能旋转，并且离合器20转动时的扭矩可以通过键销19传递给下接头28，使得下接头28可以旋转一定角度。离合器20通过键销19装配在下接头28上，表面装有离合器片，满足离合、传动要求，其可沿键销19方向上下活动。碟簧Ⅱ21套在下接头28上，下端为滚珠轴承24，上端为离合器20，初始位置因其弹性力让离合器与驱动腔14和上离合器腔15下端的锥面配合。锁环22由两片半月牙形环组成，将下接头装载在上部结构内，不至于坠下。0型圈23用以将锁环固定在下接头28上，便于装配。滚珠轴承Ⅱ24和滚珠轴承Ⅰ31安装在锁环22的上端和下端，保证下接头28转动灵活。下离合器腔25上端与驱动腔14连接，上端限位滚珠轴承24和锁环22，下端设有安装隔环Ⅱ26和第二单向轴承27的腔室。隔环Ⅱ26用安装在第二单向轴承27之间，使得第二单向轴承27可以灵活旋转。第二单向轴承27使得下接头28只能沿指定方向旋转，不能逆时针旋转，满足正常钻进的要求，进一步提高工具的反扭矩，满足钻进要求。下接头28上端有驱动芯轴12下端轴体活动的空间，中间为键销19和锁环22的装载结构，下端为连续油管工具常规扣型，与下部工具连接。水眼29用以建立工具内部回压，该压力满足推动上部活塞，驱动上部驱动芯轴12的要求。

本发明的一种连续油管定向工具，弹簧6使得工具内部结构保持在初始位置，整个工具一体，不能旋转。采用双活塞结构，还可以根据需要设计成多级活塞，活塞推动驱动芯轴12运动。驱动芯轴12螺旋结构配合，满足传动要求，芯轴的螺旋导程，以及下行距离的综合，可以根据要求，每次最大只能旋转一定角度，旋转角度有限，方便操作，工具最大的旋转角度可以根据需要调节。独特的离合器设计，既满足了扭矩传动的要求，也更加方便旋转。设计有第一单向轴承17、第二单向轴承27，使得工具下接头28只能沿需要的方向旋转，不能反转，增大了工具的反扭矩，保持钻进时工具面稳定。下部的水眼29建立了工具内的回压，回压作用在活塞上，有了驱动力，并且回压的大小可以根据排量的大小调节，一定的回压，活塞只能移动一定距离，内部传动机构传动下，下接头28也只能旋转一定角度，实现了无级调节旋转角度。

本发明的连续油管定向工具，是一种利用工具内部形成的回压，作用在活塞上，活塞推动驱动芯轴12下行，此时驱动芯轴上的螺旋机构传动给上离合器腔15上的内螺旋结构，使得上离合器腔15旋转下行一定距离，离合器20与上离合器腔15下端的锥面紧贴，离合器与驱动腔14锥面分离，此时上离合器腔15旋转时可通过离合器20传动给下接头28，使得下接头28同样旋转一定角度，继续施加压力，上离合器腔15继续旋转，直至旋转到下接头28需要旋转的角度，若需要旋转的角度较大，驱动芯轴12下行到最大距离后，停泵或减小排量，驱动芯轴12在在弹簧6的作用下上行回到初始位置，继续开泵或提高排量重复上述步骤，直到需要的角度。

Claims (6)

1.一种连续油管定向工具，包括上接头（1）和下接头（28），其特征在于上接头（1）下端与弹簧活塞筒（4）丝扣相连，弹簧活塞筒（4）下端依次连接上双公接头（7）、活塞筒（8）、下双公接头（10）、驱动腔（14）和下离合器腔（25），弹簧活塞筒（4）和上双公接头（7）的内腔置有弹簧芯轴（5），弹簧芯轴（5）的前端设有上活塞（3）并由阀盖（2）固定，弹簧活塞筒（4）内腔中的弹簧芯轴（5）上套装着弹簧（6）；弹簧芯轴（5）下端与置于活塞筒（8）、下双公接头（10）和驱动腔（14）中的驱动芯轴（12）相连，上双公接头（7）下端的驱动芯轴（12）上安装着下活塞（9），驱动腔（14）内安装着上离合器腔（15），上离合器腔（15）内的驱动芯轴（12）下端与置于上离合器腔（15）中的下接头（28）的顶端连接，上离合器腔（15）内的下接头（28）上端依次安装着隔环Ⅰ（16）、第一单向轴承（17）和碟簧Ⅰ（18），碟簧Ⅰ（18）下部至下离合器腔（25）顶端之间的下接头（28）上依次设有键销（19）、离合器（20）、碟簧Ⅱ（21）、滚珠轴承Ⅰ（31）、锁环（22）、滚珠轴承Ⅱ（24），下接头（28）下端设有水眼（29）。

2.如权利要求1所述的一种连续油管定向工具，其特征在于驱动腔（14）下端有与离合器（20）配合的圆锥面，上离合器腔（15）上端内部为内螺旋结构，与驱动芯轴（12）配合。

3.如权利要求1或2所述的一种连续油管定向工具，其特征在于下离合器腔（25）内的下接头（28）上安装隔环Ⅱ（26）和第二单向轴承（27）。

4.如权利要求1或2所述的一种连续油管定向工具，其特征在于弹簧（6）置于上活塞（3）和上双公接头（7）上端之间。

5.如权利要求1或2所述的一种连续油管定向工具，其特征在于驱动芯轴（12）外下双公接头（10）和上离合器腔（15）之间套有隔套（13）。

6.如权利要求1或2所述的一种连续油管定向工具，其特征在于下双公接头（10）上端内孔为抗扭键（11），为六边形或其它多边形。

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