CN111911092A - 随钻液控可伸缩短钻铤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田井下修井工具技术领域，是一种随钻液控可伸缩短钻铤，其包括上接头、连接外筒、锁定外筒、芯轴外筒、下接头、芯轴、安装座、挡球杆、第一剪钉、第二剪钉、球座组件和止退组件，上接头下端外侧固定安装有连接外筒，连接外筒下端内侧固定安装有锁定外筒，锁定外筒下端内侧固定安装有芯轴外筒，芯轴外筒下端内侧通过第一剪钉与下接头上端外侧固定安装在一起，芯轴外筒内套装有能在其内上下移动的芯轴。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过剪断第一剪钉，使芯轴相对于连接外筒下行，增加整体长度；通过设置止退组件，防止锁定外筒相对芯轴下行，具有高效、稳定和省时省力的特点。

Description

随钻液控可伸缩短钻铤

技术领域

本发明涉及油气田井下修井工具技术领域，是一种随钻液控可伸缩短钻铤。

背景技术

随着石油勘探开发技术的日益进步，油气井的钻进深度已近万米，在深井及超深井钻探时，目的层的油层套管多数都采用规格小一级的套管悬挂在产层上部进行完井，其中，所悬挂小一级套管的悬挂器缩径称为“喇叭口”。

在下入完井封隔器之前，需要对喇叭口都要进行磨铣，去除喇叭口处的翻边、毛刺等，以免对封隔器胶筒造成损坏，同时也要对喇叭口以下的小套管进行通井、刮壁等作业，从而保证封隔器能顺利下入到坐封位置及完好坐封。针对以上作业，通常需要下入至少两趟管柱，一趟为磨铣喇叭口，一趟为通井、刮壁作业。由于通井作业必须探到人工井底，而人工井底到喇叭口位置的实际距离及下入管柱的测量误差积累，导致不能将以上作业一体化。

另外，现有棘爪球座憋压时存在密封性不好的问题。

发明内容

本发明提供了一种随钻液控可伸缩短钻铤，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有井下修井工具无法一趟钻完成磨铣喇叭口和通井刮壁作业的问题，以及棘爪球座密封性不好的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种随钻液控可伸缩短钻铤包括上接头、连接外筒、锁定外筒、芯轴外筒、下接头、芯轴、安装座、挡球杆、第一剪钉、第二剪钉、球座组件和止退组件，上接头下端外侧固定安装有连接外筒，连接外筒下端内侧固定安装有锁定外筒，锁定外筒下端内侧固定安装有芯轴外筒，芯轴外筒下端内侧通过第一剪钉与下接头上端外侧固定安装在一起，芯轴外筒内套装有能在其内上下移动的芯轴；芯轴上端位于连接外筒上部内侧，芯轴上端内侧固定安装有上部位于其上方的安装座，芯轴上部内侧设有能在下行后上部向外径向扩张的球座组件，球座组件包括棘爪、棘爪筒、棘爪凸块、棘爪环和密封套，棘爪筒上端沿圆周间隔分布有至少四个棘爪，棘爪上端外侧均设有棘爪凸块，对应球座组件下方位置的芯轴内侧由上至下依次设有第一内环台和第二内环台，第一内环台内径大于第二内环台内径，棘爪筒外侧与芯轴之间设有棘爪环，棘爪环下端座于第一内环台上端，棘爪环与棘爪筒通过第二剪钉固定安装在一起，棘爪上端位于安装座内，棘爪凸块外侧设有密封套，密封套与安装座下部内侧对应位置相抵；芯轴中部外侧与锁定外筒内侧之间设有能够防止锁定外筒相对芯轴下行的止退组件；芯轴下部外侧与芯轴外筒内侧传动连接在一起，芯轴下端内侧设有扩径环槽，扩径环槽内固定安装有挡球杆，芯轴下端外侧与下接头上端内侧固定安装在一起。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述芯轴可包括由上至下依次固定安装在一起的止退段和传动段，传动段上端位于连接外筒中部内侧，传动段呈多棱柱形，传动段截面的外接圆直径与止退段外径相同；芯轴外筒内侧设有与传动段外侧相匹配的棱柱孔，芯轴外筒下端内侧设有内环槽，下接头上端位于内环槽内。

上述止退组件可包括锁环、外止退齿、内止退齿和防转螺钉，对应锁定外筒中部位置的传动段外侧套装有锁环，锁环内侧由上至下连续设有至少一组内止退齿，内止退齿为截面呈直角三角形的环台且环台上窄下宽，止退段下端外侧设有与内止退齿相匹配的外止退齿，外止退齿为截面呈直角三角形的环台且环台上宽下窄；锁环内侧设有一道上下贯通的防转槽，对应防转槽位置的锁定外筒外侧设有内端位于防转槽内的防转螺钉。

上述还可包括紧定螺钉，上接头下端外侧与连接外筒通过螺纹连接固定安装在一起，连接外筒上端外侧设有能将连接外筒与上接头固定的紧定螺钉；连接外筒下端内侧与锁定外筒通过螺纹连接固定安装在一起，连接外筒下端外侧设有能将连接外筒与锁定外筒固定的紧定螺钉；锁定外筒下端内侧与芯轴外筒通过螺纹连接固定安装在一起，锁定外筒下端外侧设有能将锁定外筒与芯轴外筒固定的紧定螺钉；芯轴上端内侧与安装座通过螺纹连接固定安装在一起；芯轴下端外侧与下接头通过螺纹连接固定安装在一起。

上述密封套可为橡胶。

上述还可包括密封装置，对应芯轴上端位置的安装座中部外侧设有安装环槽，安装环槽内设有密封装置，密封装置包括由上至下套装在安装座外侧的隔环、第一垫环、第一密封圈、第二密封圈、第二垫环、第三密封圈、第四密封圈、第三垫环、第五密封圈、第六密封圈和支撑环；隔环上侧为平面，隔环下侧为凸面；第一垫环、第二垫环和第三垫环上侧均为凹面，第一垫环、第二垫环和第三垫环下侧均为凸面；第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈、第五密封圈和第六密封圈均为V形密封圈；支撑环上侧为凹面，支撑环下侧为平面。

上述还可包括O形密封圈，芯轴上端外侧设有密封环台，密封环台与连接外筒之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈，上接头下端内侧与连接外筒之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈，芯轴下端外侧与下接头之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过剪断第一剪钉，使芯轴相对于连接外筒下行，增加整体长度；通过设置止退组件，防止锁定外筒相对芯轴下行；通过剪断第二剪钉使棘爪筒下行，实现棘爪上部向外径向扩张；通过设置扩径环槽，使憋压球落入扩径环槽后，芯轴内部通道畅通，具有高效、稳定和省时省力的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视半剖视结构示意图。

附图2为附图1在A-A处的剖视结构示意图。

附图3为附图1在B处在芯轴下行状态的局部放大结构示意图。

附图4为附图1在C处的局部放大结构示意图。

附图5为附图1中球座组件的主视剖视放大结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上接头，2为连接外筒，3为锁定外筒，4为芯轴外筒，5为下接头，6为安装座，7为挡球杆，8为第一剪钉，9为第二剪钉，10为棘爪，11为棘爪筒，12为棘爪凸块，13为棘爪环，14为第一内环台，15为第二内环台，16为锁环，17为外止退齿，18为内止退齿，19为防转螺钉，20为紧定螺钉，21为隔环，22为第一垫环，23为第一密封圈，24为支撑环，25为O形密封圈，26为密封环台，27为止退段，28为传动段，29为密封套。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3、4、5所示，该随钻液控可伸缩短钻铤包括上接头1、连接外筒2、锁定外筒3、芯轴外筒4、下接头5、芯轴、安装座6、挡球杆7、第一剪钉8、第二剪钉9、球座组件和止退组件，上接头1下端外侧固定安装有连接外筒2，连接外筒2下端内侧固定安装有锁定外筒3，锁定外筒3下端内侧固定安装有芯轴外筒4，芯轴外筒4下端内侧通过第一剪钉8与下接头5上端外侧固定安装在一起，芯轴外筒4内套装有能在其内上下移动的芯轴；芯轴上端位于连接外筒2上部内侧，芯轴上端内侧固定安装有上部位于其上方的安装座6，芯轴上部内侧设有能在下行后上部向外径向扩张的球座组件，球座组件包括棘爪10、棘爪筒11、棘爪凸块12、棘爪环13和密封套29，棘爪筒11上端沿圆周间隔分布有至少四个棘爪10，棘爪10上端外侧均设有棘爪凸块12，对应球座组件下方位置的芯轴内侧由上至下依次设有第一内环台14和第二内环台15，第一内环台14内径大于第二内环台15内径，棘爪筒11外侧与芯轴之间设有棘爪环13，棘爪环13下端座于第一内环台14上端，棘爪环13与棘爪筒11通过第二剪钉9固定安装在一起，棘爪10上端位于安装座6内，棘爪凸块12外侧设有密封套29，密封套29与安装座6下部内侧对应位置相抵；芯轴中部外侧与锁定外筒3内侧之间设有能够防止锁定外筒3相对芯轴下行的止退组件；芯轴下部外侧与芯轴外筒4内侧传动连接在一起，芯轴下端内侧设有扩径环槽，扩径环槽内固定安装有挡球杆7，芯轴下端外侧与下接头5上端内侧固定安装在一起。在使用过程中，通过剪断第一剪钉8，使芯轴相对于连接外筒2下行，增加整体长度；通过设置止退组件，防止锁定外筒3相对芯轴下行；通过剪断第二剪钉9使棘爪筒11下行，实现棘爪10上部向外径向扩张；通过设置扩径环槽，使憋压球落入扩径环槽后，芯轴内部通道畅通；通过设置第一内环台14，便于第二剪钉9剪断；通过设置第二内环台15，对棘爪筒11下行限位，防止第二剪钉9剪断后，棘爪筒11随憋压球一起下落；通过设置挡球杆7，防止憋压球落入下方管柱的工具中；通过设置密封套29保证憋压球入座后憋压时的密封性。

本发明具体的使用过程为：

（1）通过上接头1和下接头5接入修井工具的管柱中，并将管柱下入井内，管柱从井口由上往下依次为钻杆、磨铣喇叭口工具、随钻液控可伸缩短钻铤、钻杆、刮壁工具和通井工具；

（2）管柱下入到喇叭口位置时遇阻，上提管柱1至2米，开泵循环并同时旋转管柱，通过磨铣喇叭口工具磨铣喇叭口；

（3）磨铣作业结束后，上提管柱5至10米，并向管柱内投入憋压球，候球入座，必要时泵送；

（4）憋压球座于棘爪10上端后，开泵憋压使第一剪钉8剪断，芯轴相对于芯轴外筒4下行，从而使管柱伸长；

（5）继续憋压，在第一内环台14的作用下使第二剪钉9剪断；

（6）棘爪筒11下行使棘爪10上端失去安装座6内侧的支撑，从而实现向外径向扩张使憋压球下落至扩径环槽内，使管柱变为全通径；

（7）下放管柱，直至通井工具探到人工井底。

可根据实际需要，对上述随钻液控可伸缩短钻铤作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3、4、5所示，芯轴包括由上至下依次固定安装在一起的止退段27和传动段28，传动段28上端位于连接外筒2中部内侧，传动段28呈多棱柱形，传动段28截面的外接圆直径与止退段27外径相同；芯轴外筒4内侧设有与传动段28外侧相匹配的棱柱孔，芯轴外筒4下端内侧设有内环槽，下接头5上端位于内环槽内。在使用过程中，传动段28可成正六棱柱形，由此设置不仅能够传递扭矩，还能对芯轴向下伸出延长本发明长度，即相对于芯轴外筒4下行进行导向，从而使本发明在使用时更加稳定可靠。

如附图1、2、3、4、5所示，止退组件包括锁环16、外止退齿17、内止退齿18和防转螺钉19，对应锁定外筒3中部位置的传动段28外侧套装有锁环16，锁环16内侧由上至下连续设有至少一组内止退齿18，内止退齿18为截面呈直角三角形的环台且环台上窄下宽，止退段27下端外侧设有与内止退齿18相匹配的外止退齿17，外止退齿17为截面呈直角三角形的环台且环台上宽下窄；锁环16内侧设有一道上下贯通的防转槽，对应防转槽位置的锁定外筒3外侧设有内端位于防转槽内的防转螺钉19。在使用过程中，通过这样的设置防止锁定外筒3相对芯轴下行，从而实现单向锁止。

如附图1、2、3、4、5所示，还包括紧定螺钉20，上接头1下端外侧与连接外筒2通过螺纹连接固定安装在一起，连接外筒2上端外侧设有能将连接外筒2与上接头1固定的紧定螺钉20；连接外筒2下端内侧与锁定外筒3通过螺纹连接固定安装在一起，连接外筒2下端外侧设有能将连接外筒2与锁定外筒3固定的紧定螺钉20；锁定外筒3下端内侧与芯轴外筒4通过螺纹连接固定安装在一起，锁定外筒3下端外侧设有能将锁定外筒3与芯轴外筒4固定的紧定螺钉20；芯轴上端内侧与安装座6通过螺纹连接固定安装在一起；芯轴下端外侧与下接头5通过螺纹连接固定安装在一起。在使用过程中，通过螺纹连接的固定安装方式，便于拆卸和安装；通过设置紧定螺钉20，防止螺纹连接的各部件松动。

如附图1、2、3、4、5所示，密封套29为氟橡胶。在使用过程中，密封套29通过硫化的方式与棘爪凸块12固定，由于棘爪10上端位于安装座6内在安装座6内壁的作用下，多个沿圆周间隔分布的棘爪10上端收缩为一个没有间隙的圆台形，由此在憋压球落入安装座6内后，憋压球外侧能与棘爪10上端内侧接触，实现憋压；通过设置密封套29保证憋压时的密封性。

如附图1、2、3、4、5所示，还包括密封装置，对应芯轴上端位置的安装座6中部外侧设有安装环槽，安装环槽内设有密封装置，密封装置包括由上至下套装在安装座6外侧的隔环21、第一垫环22、第一密封圈23、第二密封圈、第二垫环、第三密封圈、第四密封圈、第三垫环、第五密封圈、第六密封圈和支撑环24；隔环21上侧为平面，隔环21下侧为凸面；第一垫环22、第二垫环和第三垫环上侧均为凹面，第一垫环22、第二垫环和第三垫环下侧均为凸面；第一密封圈23、第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈、第五密封圈和第六密封圈均为V形密封圈；支撑环24上侧为凹面，支撑环24下侧为平面。在使用过程中，通过这样的设置实现动密封，保证芯轴相对于连接外筒2下行时的安装座6与连接外筒2间的密封性。根据需求，隔环21的材料为现有公知技术，其可为42CrMo；第一垫环22、第二垫环和第三垫环的材料均为现有公知的技术，其可为聚四氟乙烯；第一密封圈23、第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈、第五密封圈和第六密封圈的材料均为现有公知的技术，其可为氟橡胶；支撑环24的材料为现有公知技术，其可为42CrMo。

如附图1、2、3、4、5所示，还包括O形密封圈25，芯轴上端外侧设有密封环台26，密封环台26与连接外筒2之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈25，上接头1下端内侧与连接外筒2之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈25，芯轴下端外侧与下接头5之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈25。在使用过程中，通过设置密封圈保证本发明内部的密封性。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (9)

1.一种随钻液控可伸缩短钻铤，其特征在于包括上接头、连接外筒、锁定外筒、芯轴外筒、下接头、芯轴、安装座、挡球杆、第一剪钉、第二剪钉、球座组件和止退组件，上接头下端外侧固定安装有连接外筒，连接外筒下端内侧固定安装有锁定外筒，锁定外筒下端内侧固定安装有芯轴外筒，芯轴外筒下端内侧通过第一剪钉与下接头上端外侧固定安装在一起，芯轴外筒内套装有能在其内上下移动的芯轴；芯轴上端位于连接外筒上部内侧，芯轴上端内侧固定安装有上部位于其上方的安装座，芯轴上部内侧设有能在下行后上部向外径向扩张的球座组件，球座组件包括棘爪、棘爪筒、棘爪凸块、棘爪环和密封套，棘爪筒上端沿圆周间隔分布有至少四个棘爪，棘爪上端外侧均设有棘爪凸块，对应球座组件下方位置的芯轴内侧由上至下依次设有第一内环台和第二内环台，第一内环台内径大于第二内环台内径，棘爪筒外侧与芯轴之间设有棘爪环，棘爪环下端座于第一内环台上端，棘爪环与棘爪筒通过第二剪钉固定安装在一起，棘爪上端位于安装座内，棘爪凸块外侧设有密封套，密封套与安装座下部内侧对应位置相抵；芯轴中部外侧与锁定外筒内侧之间设有能够防止锁定外筒相对芯轴下行的止退组件；芯轴下部外侧与芯轴外筒内侧传动连接在一起，芯轴下端内侧设有扩径环槽，扩径环槽内固定安装有挡球杆，芯轴下端外侧与下接头上端内侧固定安装在一起。

2.根据权利要求1所述的随钻液控可伸缩短钻铤，其特征在于芯轴包括由上至下依次固定安装在一起的止退段和传动段，传动段上端位于连接外筒中部内侧，传动段呈多棱柱形，传动段截面的外接圆直径与止退段外径相同；芯轴外筒内侧设有与传动段外侧相匹配的棱柱孔，芯轴外筒下端内侧设有内环槽，下接头上端位于内环槽内。

3.根据权利要求2所述的随钻液控可伸缩短钻铤，其特征在于止退组件包括锁环、外止退齿、内止退齿和防转螺钉，对应锁定外筒中部位置的传动段外侧套装有锁环，锁环内侧由上至下连续设有至少一组内止退齿，内止退齿为截面呈直角三角形的环台且环台上窄下宽，止退段下端外侧设有与内止退齿相匹配的外止退齿，外止退齿为截面呈直角三角形的环台且环台上宽下窄；锁环内侧设有一道上下贯通的防转槽，对应防转槽位置的锁定外筒外侧设有内端位于防转槽内的防转螺钉。

4.根据权利要求1或2或3所述的随钻液控可伸缩短钻铤，其特征在于还包括紧定螺钉，上接头下端外侧与连接外筒通过螺纹连接固定安装在一起，连接外筒上端外侧设有能将连接外筒与上接头固定的紧定螺钉；连接外筒下端内侧与锁定外筒通过螺纹连接固定安装在一起，连接外筒下端外侧设有能将连接外筒与锁定外筒固定的紧定螺钉；锁定外筒下端内侧与芯轴外筒通过螺纹连接固定安装在一起，锁定外筒下端外侧设有能将锁定外筒与芯轴外筒固定的紧定螺钉；芯轴上端内侧与安装座通过螺纹连接固定安装在一起；芯轴下端外侧与下接头通过螺纹连接固定安装在一起。

5.根据权利要求1或2或3所述的随钻液控可伸缩短钻铤，其特征在于密封套为氟橡胶。

6.根据权利要求4所述的随钻液控可伸缩短钻铤，其特征在于密封套为氟橡胶。

7.根据权利要求1或2或3或6所述的随钻液控可伸缩短钻铤，其特征在于还包括密封装置，对应芯轴上端位置的安装座中部外侧设有安装环槽，安装环槽内设有密封装置，密封装置包括由上至下套装在安装座外侧的隔环、第一垫环、第一密封圈、第二密封圈、第二垫环、第三密封圈、第四密封圈、第三垫环、第五密封圈、第六密封圈和支撑环；隔环上侧为平面，隔环下侧为凸面；第一垫环、第二垫环和第三垫环上侧均为凹面，第一垫环、第二垫环和第三垫环下侧均为凸面；第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈、第五密封圈和第六密封圈均为V形密封圈；支撑环上侧为凹面，支撑环下侧为平面；或/和，还包括O形密封圈，芯轴上端外侧设有密封环台，密封环台与连接外筒之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈，上接头下端内侧与连接外筒之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈，芯轴下端外侧与下接头之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈。

8.根据权利要求4所述的随钻液控可伸缩短钻铤，其特征在于还包括密封装置，对应芯轴上端位置的安装座中部外侧设有安装环槽，安装环槽内设有密封装置，密封装置包括由上至下套装在安装座外侧的隔环、第一垫环、第一密封圈、第二密封圈、第二垫环、第三密封圈、第四密封圈、第三垫环、第五密封圈、第六密封圈和支撑环；隔环上侧为平面，隔环下侧为凸面；第一垫环、第二垫环和第三垫环上侧均为凹面，第一垫环、第二垫环和第三垫环下侧均为凸面；第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈、第五密封圈和第六密封圈均为V形密封圈；支撑环上侧为凹面，支撑环下侧为平面；或/和，还包括O形密封圈，芯轴上端外侧设有密封环台，密封环台与连接外筒之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈，上接头下端内侧与连接外筒之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈，芯轴下端外侧与下接头之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈。

9.根据权利要求5所述的随钻液控可伸缩短钻铤，其特征在于还包括密封装置，对应芯轴上端位置的安装座中部外侧设有安装环槽，安装环槽内设有密封装置，密封装置包括由上至下套装在安装座外侧的隔环、第一垫环、第一密封圈、第二密封圈、第二垫环、第三密封圈、第四密封圈、第三垫环、第五密封圈、第六密封圈和支撑环；隔环上侧为平面，隔环下侧为凸面；第一垫环、第二垫环和第三垫环上侧均为凹面，第一垫环、第二垫环和第三垫环下侧均为凸面；第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈、第五密封圈和第六密封圈均为V形密封圈；支撑环上侧为凹面，支撑环下侧为平面；或/和，还包括O形密封圈，芯轴上端外侧设有密封环台，密封环台与连接外筒之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈，上接头下端内侧与连接外筒之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈，芯轴下端外侧与下接头之间上下间隔分布有至少一道O形密封圈。

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