CN112523701A - 一种旋转式牵引短节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式牵引短节，属于钻井工程设备领域，包括扶正器和芯轴，所述扶正器的两端分别与两个扶正器衬套的一端固定连接，两个扶正器衬套的另一端分别与芯轴固定连接，所述扶正器衬套与芯轴采用花键连接；芯轴的下部螺纹连接有下接头；下接头的下部与钻柱螺纹连接；所述扶正器衬套左右两端分别设置有径向凸台；所述扶正器衬套沿轴向对称面分为上下两部分、分别连接两个扶正器；通过本发明可以改变常规扶正器和芯轴之间的装配关系，使扶正器与井壁的滑动摩擦阻力变为转动摩擦阻力，能够起到减小摩阻的作用；还可以在卡埋时能够通过偏心扶正器进行解卡。

Description

一种旋转式牵引短节

技术领域

本发明属于涉及钻井工程设备领域，特别涉及一种旋转式牵引短节。

背景技术

在钻井工程应用领域中，常常需要用到扶正器和钻柱，扶正器又称稳定器，是连接在石油钻柱上或作为井底钻具组合一部分的石油井下工具，按在钻柱的位置可分为钻柱扶正器和井底钻具组合两大类，其作用包括：控制井眼轨迹，在钻柱中起到扶正和支点作用，与钻柱其他构件一起实现控制井眼轨迹和曲率；井眼修整，扶正器在随钻柱钻进的过程中，可以对井眼的缩径或弯曲进行一定的扩眼，对井壁的不规则进行一定的修整，提高井身质量；减少钻柱振动，降低钻进过程中钻柱和井底钻具组合在井眼内的剧烈振动，提高工具寿命，同时减少工具的磨损。

但是在实际生产工作中依然发现了一些问题和缺陷；经过研究发现，常规应用的井下工具装置中的嵌入钻柱会在工作过程中出现钻杆在钻井作业过程中卡在孔内的问题。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于：提供了一种旋转式牵引短节，用以解决钻杆在钻井作业过程中卡在孔内的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种旋转式牵引短节，包括扶正器和芯轴，所述扶正器的两端分别与两个扶正器衬套的一端固定连接，两个扶正器衬套的另一端分别与芯轴固定连接，所述扶正器衬套与芯轴采用花键连接；芯轴的下部螺纹连接有下接头；下接头的下部与钻柱螺纹连接；所述扶正器衬套左右两端分别设置有径向凸台；所述扶正器衬套沿轴向对称面分为上下两部分、分别连接两个扶正器。

进一步的，所述扶正器衬套与扶正器首尾相连的组合为多个。

进一步的，所述扶正器衬套的内孔相对外径存在偏心距，沿着扶正器衬套在芯轴的轴向设置，偏心方向沿芯轴径向每隔60°角均匀分布。

进一步的，扶正器最大外径与井壁之间的间隙相匹配；所述扶正器外部设置有周向均匀分布的螺旋叶片，螺旋叶片在表面呈外凸弧面。

作为优选的，所述扶正器衬套的中部外径与相邻凸台的端面均包裹耐磨硬质合金。

进一步的，所述芯轴从上到下外径逐渐减小，芯轴的中部开设流道通孔，芯轴的上部与钻柱采用螺纹连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下积极的技术效果：

1、通过本发明可以改变常规扶正器和芯轴之间的装配关系，使扶正器与井壁的滑动摩擦阻力变为转动摩擦阻力，能够起到减小摩阻的作用；还可以在卡埋时能够通过偏心扶正器进行解卡。

2、本发明沿着芯轴径向布置的扶正器衬套存在偏心距，偏心方向是沿着周向每隔60°均匀布置，因此形成一个完整的外包络圆起到扶正作用。

3、当井眼不规则时，传统的扶正器是直接将不规则的井壁修整，有可能造成扶正器卡住，钻头打空等不理想的工作状况，本发明中扶正器不仅绕着钻柱做公转运动，同时能做自转运动，遇阻时能够产生转动摩擦，减小摩阻；当遇到卡埋情况时，由于扶正器衬套与芯轴之间存在偏心，扶正器能够起到松动作用，加上一定的轴向力能够有效的解决卡埋问题；表层包裹硬质合金提高零件的工作寿命。

4、扶正器与井壁之间能够通过叶片之间的空隙形成钻井液流道，不会阻碍钻井液循坏；螺旋式叶片在扶正器受到轴向力的时候能够产生回转运动，有助于解卡；弧面的叶片与井壁不会存在大面积的接触，在满足扶正的情况下也能起到减小摩阻的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是本发明一种旋转式牵引短节的平面视角的结构示意图；

图2是本发明图1中的A-A截面；

图3是本发明图1中的B-B截面的包络圆示意图；

图4是本发明图1中的C-C截面的包络圆示意图；

图5是本发明图1中的D-D截面的包络圆示意图；

图6是本发明图1中的E-E截面的包络圆示意图；

图7是本发明图1中的F-F截面的包络圆示意图；

图8是本发明图1中的G-G截面的包络圆示意图；

图9是本发明扶正器的立体结构示意图；

图10是本发明芯轴花键连接剖面的结构示意图；

图11是本发明芯轴的立体结构示意图；

图12是本发明扶正器衬套的立体结构示意图；

图中标记：1-芯轴；2-扶正器衬套；3-扶正器；4-下接头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

如图1至图12所示，本发明公开了一种旋转式牵引短节，包括扶正器3和芯轴1，所述扶正器3的两端分别与两个扶正器衬套2的一端固定连接，两个扶正器衬套2的另一端分别与芯轴1固定连接，所述扶正器衬套2与芯轴1采用花键连接；芯轴1的下部螺纹连接有下接头4；下接头4的下部与钻柱螺纹连接；所述扶正器衬套2左右两端分别设置有径向凸台；所述扶正器衬套2沿轴向对称面分为上下两部分、分别连接两个扶正器3；改变扶正器3和芯轴1之间的装配关系，使扶正器3与井壁的滑动摩擦阻力变为转动摩擦阻力，能够起到减小摩阻的作用；所述芯轴1上部设置锥形外螺纹，所述芯轴1上部与钻柱采用螺纹连接；所述芯轴1下部设置外螺纹，所述下接头4上部设置内螺纹，所述芯轴1下部与下接头4上部采用螺纹连接；所述下接头4下部设置锥形内螺纹，所述下接头4下部与钻柱采用螺纹连接；所述扶正器衬套2设置矩形内花键，所述芯轴1中部设置矩形外花键，所述扶正器衬套2与芯轴1采用花键连接，工作时扶正器衬套2能在芯轴1上产生轴向位移。

进一步的，所述扶正器衬套2的内孔相对外径存在偏心距；沿着扶正器衬套2在芯轴1的轴向设置，偏心方向沿芯轴1径向每隔60°角均匀分布；沿着芯轴径向布置的扶正器衬套2存在偏心距，偏心方向是沿着周向每隔60°均匀布置，因此形成一个完整的外包络圆起到扶正作用。

进一步的，扶正器3的最大外径与井壁之间的间隙相匹配；所述扶正器3外部设置有周向均匀分布的螺旋叶片，螺旋叶片在表面呈外凸弧面；工作时，扶正器3与扶正器3衬套之间能产生相对转动。

作为优选的，所述扶正器衬套2的中部外径与相邻凸台的端面均包裹耐磨硬质合金；当井眼不规则时，传统的扶正器3是直接将不规则的井壁修整，有可能造成扶正器3卡住，钻头打空等不理想的工作状况，本发明的扶正器1不仅绕着钻柱做公转运动，同时能做自转运动，遇阻时能够产生转动摩擦，减小摩阻；当遇到卡埋情况时，由于扶正器衬套2与芯轴1之间存在偏心，扶正器3能够起到松动作用，加上一定的轴向力能够有效的解决卡埋问题；表层包裹硬质合金提高零件的工作寿命。

进一步的，所述芯轴1从上到下外径逐渐减小，芯轴1的中部开设流道通孔，芯轴1的上部与钻柱采用螺纹连接；扶正器3与井壁之间能够通过叶片之间的空隙形成钻井液流道，不会阻碍钻井液循坏；螺旋式叶片在扶正器3受到轴向力的时候能够产生回转运动，有助于解卡；弧面的叶片与井壁不会存在大面积的接触，在满足扶正的情况下也能起到减小摩阻的作用。

实施例二

在实施例一的基础之上，所述扶正器衬套2与扶正器3首尾相连的组合为多个，即在实际生产工作中，可以根据实际需要，设置多组扶正器衬套2与扶正器3首尾相连的组合，增强本发明的减阻和解卡作用。

在上文中，结合具体的实施例对本发明的各种实施方式进行了描述。然而，应当得出的理解是：本发明的对各个实施例描述的用意不是对本发明的限制。以上所述仅是本发明的示范性实施例，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由权利要求确定。

Claims (6)

1.一种旋转式牵引短节，包括扶正器(3)和芯轴(1)，其特征在于，所述扶正器(3)的两端分别与两个扶正器衬套(2)的一端固定连接，两个扶正器衬套(2)的另一端分别与芯轴(1)固定连接，所述扶正器衬套(2)与芯轴(1)采用花键连接；芯轴(1)的下部螺纹连接有下接头(4)；下接头(4)的下部与钻柱螺纹连接；

所述扶正器衬套(2)左右两端分别设置有径向凸台；所述扶正器衬套(2)沿轴向对称面分为上下两部分、分别连接两个扶正器(3)。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式牵引短节，其特征在于，所述扶正器衬套(2)与扶正器(3)首尾相连的组合为多个。

3.根据权利要求1所述的一种旋转式牵引短节，其特征在于，所述扶正器衬套(2)的内孔相对外径存在偏心距，沿着扶正器衬套(2)在芯轴(1)的轴向设置，偏心方向沿芯轴(1)径向每隔60°角均匀分布。

4.根据权利要求1所述的一种旋转式牵引短节，其特征在于，扶正器(3)最大外径与井壁之间的间隙相匹配；所述扶正器(3)外部设置有周向均匀分布的螺旋叶片，螺旋叶片在表面呈外凸弧面。

5.根据权利要求4所述的一种旋转式牵引短节，其特征在于，所述扶正器衬套(2)的中部外径与相邻凸台的端面均包裹耐磨硬质合金。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种旋转式牵引短节，其特征在于，所述芯轴(1)从上到下外径逐渐减小，芯轴(1)的中部开设流道通孔，芯轴(1)的上部与钻柱采用螺纹连接。

Images