CN113027343A - 一种偏心回转定位工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石油天然气行业中用于辅助具有偏心输出轴的扩眼工具进行回收作业用的偏心回转定位工具。它解决随钻扩眼作业中偏心钻头回收效率低、出井困难的问题。其技术方案是：主筒体上端连接随钻扩眼工具的外壳，传动轴上端连接随钻扩眼工具的偏心输出轴，传动轴下端和偏心钻头上端丝扣连接；定位芯筒内腔内六方套在传动轴外圆中部外六方上，定位套套在定位芯筒内腔；活塞杆置入主筒体内腔上部的活塞腔，弹簧置入主筒体内腔上部的活塞腔内；防掉帽和主筒体下端丝扣连接。本发明有效辅助扩眼工具的偏心输出轴对正定位；解决随钻扩眼作业中偏心钻头回收效率低、出井困难的问题。

Description

一种偏心回转定位工具
技术领域
本发明涉及一种石油天然气行业中用于辅助具有偏心输出轴的扩眼工具进行回收作业用的偏心回转定位工具。
背景技术
在石油天然气行业，随钻扩眼技术在钻进的同时扩大裸眼段尺寸，使其大于上部套管串内径的一种钻井技术。随钻扩眼技术在降低钻井综合成本，提高油气井质量等方面具有突出优势，因而具有广阔的应用前景。
随钻扩眼技术使用的随钻扩眼工具大多分为两种，一种是具有扩眼刀翼，利用机械或者液压作用力控制扩眼刀翼撑开进行扩眼作业，然而该类型随钻裸眼工具结构复杂，传动件多，发生故障概率高，维护困难；另一种择采用偏心输出轴的方式，在下入井下设计位置后，利用偏心输出轴的自转和钻柱的公转，并在偏心输出轴下接偏心钻头，利用偏心钻头自转和公转组成的复合运动，扩大钻头切削面积，形成扩眼效果。采用偏心输出轴的随钻扩眼工具，结构相对简单，故障率低，维护成本低；然而随钻扩眼作业结束后，难以保证偏心钻头中心轴和钻柱中轴线对齐，导致偏心钻头卡在井眼上端缩径段位置，造成钻具回收作业失败，因而需要反复开泵、停泵以矫正偏心钻头位置，大大降低了作业效率。
针对现有的具有偏心输出轴的随钻扩眼工具，本发明特提供一种偏心回转定位工具，解决随钻扩眼作业中钻具回收效率低、出井困难的问题。
发明内容
本发明的目的是：为了解决随钻扩眼作业中偏心钻头回收效率低、出井困难的问题，特提供一种偏心回转定位工具。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种偏心回转定位工具，是由主筒体、传动轴、定位套、定位芯筒、防掉帽、法兰端盖、密封盖、弹簧、活塞杆、紧定螺钉和偏心钻头构成；其结构特征是：主筒体上端连接随钻扩眼工具的外壳，传动轴上端连接随钻扩眼工具的偏心输出轴，传动轴下端和偏心钻头上端丝扣连接；主筒体内腔设置一偏心台阶孔，主筒体外圆中部设置有两个螺纹孔连通偏心台阶孔下部，主筒体内腔上部设置有活塞腔，活塞腔底部和偏心台阶孔中部台阶面设置有通孔连通，主筒体内腔上部设置有高压流道连通主筒体内腔上部和活塞腔下部，活塞腔上部设置有排液孔连通主筒体外圆；传动轴外圆中部设置为外六方，传动轴上部设置有通孔连通内外腔空间；定位芯筒内腔设置为内六方，定位芯筒外圆上部设置有外半圆槽；定位套内腔上部设置有内半圆槽；定位芯筒内腔内六方套在传动轴外圆中部外六方上，定位套套在定位芯筒内腔，定位芯筒外圆上部的外半圆槽和定位套内腔上部的内半圆槽中心轴重合可以形成圆形空槽；传动轴置入主筒体的偏心台阶孔内，定位套和定位芯筒置入主筒体偏心台阶孔下部；活塞杆置入主筒体内腔上部的活塞腔，活塞杆下部台阶轴插入活塞腔底部和偏心台阶孔中部台阶面连通的通孔内；弹簧置入主筒体内腔上部的活塞腔内，弹簧压紧活塞杆上端面；密封盖和主筒体内腔上部的活塞腔上端孔口丝扣连接；定位套内腔上部的内半圆槽和活塞杆下端台阶轴对正，两个紧定螺钉安装在主筒体外圆中部的两个螺纹孔内，紧定螺钉顶紧定位套；防掉帽和主筒体下端丝扣连接；法兰端盖设置有偏心孔，法兰端盖和防掉帽采用法兰连接，传动轴穿过法兰端盖偏心孔。
安装完成后，活塞杆下部台阶轴插入定位芯筒外圆上的外半圆槽和定位套内腔上部的内半圆槽形成的圆形空槽内；偏心钻头的中心轴线和主筒体的中心轴线对正；偏心钻头和传动轴的旋转角度采用垫片调节。
本发明安装在随钻扩眼工具下端，下入本发明至设计井段，开泵钻井，高压钻井液从传动轴上部通孔进入主筒体内腔上部的高压流道，高压钻井液推动活塞杆轴向上移，并脱离定位芯筒外圆上的外半圆槽和定位套内腔上部的内半圆槽形成的圆形空槽；传动轴在上部井下动力马达作用下旋转驱动偏心钻头自转；方转盘驱动钻柱旋转，带动偏心钻头公转，进行随钻扩眼作业；完成随钻扩眼后，上提本发明，降低钻井液流量，活塞杆底部受到的钻井液压力降低，活塞杆轴向下移，顶住定位套和定位芯筒上端面；定位芯筒外圆上部的外半圆槽转动至定位套内腔上部内半圆槽中心轴重合时，活塞杆下部台阶轴插入定位芯筒外圆上的外半圆槽和定位套内腔上部的内半圆槽形成的圆形空槽内，定位芯筒停止转动，进而传动轴和偏心钻头停止转动，偏心钻头的中心轴线和主筒体的中心轴线对正，此时继续上提钻柱，起钻本发明。
本发明的有益效果是：（1）本发明有效辅助扩眼工具的偏心输出轴对正定位；（2）本发明有效解决随钻扩眼作业中偏心钻头回收效率低、出井困难的问题；（3）本发明钻井液驱动，适应井下复杂工况。
附图说明
图1是本发明一种偏心回转定位工具的传动轴旋转状态的结构示意图。
图2是本发明一种偏心回转定位工具的传动轴定位状态的结构示意图。
图3是图2A-A截面的剖视图。
图中：1.主筒体、2.传动轴、3.定位套、4.定位芯筒、5.防掉帽、6.法兰端盖、7.密封盖、8.弹簧、9.活塞杆、10.紧定螺钉、11.偏心钻头、101.高压流道、102.活塞腔、31.内半圆槽、41外半圆槽。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明一种偏心回转定位工具，是由主筒体1、传动轴2、定位套3、定位芯筒4、防掉帽5、法兰端盖6、密封盖7、弹簧8、活塞杆9、紧定螺钉10和偏心钻头11构成；其结构特征是：主筒体1上端连接随钻扩眼工具的外壳，传动轴2上端连接随钻扩眼工具的偏心输出轴，传动轴2下端和偏心钻头11上端丝扣连接；主筒体1内腔设置一偏心台阶孔，主筒体1外圆中部设置有两个螺纹孔连通偏心台阶孔下部，主筒体1内腔上部设置有活塞腔102，活塞腔102底部和偏心台阶孔中部台阶面设置有通孔连通，主筒体1内腔上部设置有高压流道101连通主筒体1内腔上端面和活塞腔102下部，活塞腔102上部设置有排液孔连通主筒体1外圆；传动轴2外圆中部设置为外六方，传动轴2上部设置有通孔连通内外腔空间；定位芯筒4内腔设置为内六方，定位芯筒4外圆上部设置有外半圆槽41；定位套3内腔上部设置有内半圆槽31；定位芯筒4内腔内六方套在传动轴2外圆中部外六方上，定位套3套在定位芯筒4内腔，定位芯筒4外圆上部的外半圆槽41和定位套3内腔上部的内半圆槽31中心轴重合可以形成圆形空槽；传动轴2置入主筒体1的偏心台阶孔内，定位套3和定位芯筒4置入主筒体1偏心台阶孔下部；活塞杆9置入主筒体1内腔上部的活塞腔102，活塞杆9下部台阶轴插入活塞腔102底部和偏心台阶孔中部台阶面连通的通孔内；弹簧8置入主筒体1内腔上部的活塞腔102内，弹簧8压紧活塞杆9上端面；密封盖7和主筒体1内腔上部的活塞腔102上端孔口丝扣连接；定位套3内腔上部的内半圆槽31和活塞杆9下端台阶轴对正，两个紧定螺钉10安装在主筒体1外圆中部的两个螺纹孔内，紧定螺钉10顶紧定位套3；防掉帽5和主筒体1下端丝扣连接；法兰端盖6设置有偏心孔，法兰端盖6和防掉帽5采用法兰连接，传动轴2穿过法兰端盖6偏心孔。
安装完成后，活塞杆9下部台阶轴插入定位芯筒4外圆上的外半圆槽41和定位套3内腔上部的内半圆槽31形成的圆形空槽内；偏心钻头11的中心轴线和主筒体1的中心轴线对正；偏心钻头11和传动轴2的旋转角度采用垫片调节。
本发明安装在随钻扩眼工具下端，下入本发明至设计井段，开泵钻井，高压钻井液从传动轴2上部通孔进入主筒体1内腔上部的高压流道101，高压钻井液推动活塞杆9轴向上移，并脱离定位芯筒4外圆上的外半圆槽41和定位套3内腔上部的内半圆槽31形成的圆形空槽；传动轴2在上部井下动力马达作用下旋转驱动偏心钻头11自转；方转盘驱动钻柱旋转，带动偏心钻头11公转，进行随钻扩眼作业；完成随钻扩眼后，上提本发明，降低钻井液流量，活塞杆9底部受到的钻井液压力降低，活塞杆9轴向下移，顶住定位套3和定位芯筒4上端面；定位芯筒4外圆上部的外半圆槽41转动至定位套3内腔上部内半圆槽31中心轴重合时，活塞杆9下部台阶轴插入定位芯筒4外圆上的外半圆槽41和定位套3内腔上部的内半圆槽31形成的圆形空槽内，定位芯筒4停止转动，进而传动轴2和偏心钻头11停止转动，偏心钻头11的中心轴线和主筒体1的中心轴线对正，此时继续上提钻柱，起钻本发明。

Claims (2)

1.一种偏心回转定位工具，是由主筒体（1）、传动轴（2）、定位套（3）、定位芯筒（4）、防掉帽（5）、法兰端盖（6）、密封盖（7）、弹簧（8）、活塞杆（9）、紧定螺钉（10）和偏心钻头（11）构成；其特征是：主筒体（1）上端连接随钻扩眼工具的外壳，传动轴（2）上端连接随钻扩眼工具的偏心输出轴，传动轴（2）下端和偏心钻头（11）上端丝扣连接；主筒体（1）内腔设置一偏心台阶孔，主筒体（1）外圆中部设置有两个螺纹孔连通偏心台阶孔下部，主筒体（1）内腔上部设置有活塞腔（102），活塞腔（102）底部和偏心台阶孔中部台阶面设置有通孔连通，主筒体（1）内腔上部设置有高压流道（101）连通主筒体（1）内腔上端面和活塞腔（102）下部，活塞腔（102）上部设置有排液孔连通主筒体（1）外圆；传动轴（2）外圆中部设置为外六方，传动轴（2）上部设置有通孔连通内外腔空间；定位芯筒（4）内腔设置为内六方，定位芯筒（4）外圆上部设置有外半圆槽（41）；定位套（3）内腔上部设置有内半圆槽（31）；定位芯筒（4）内腔内六方套在传动轴（2）外圆中部外六方上，定位套（3）套在定位芯筒（4）内腔，定位芯筒（4）外圆上部的外半圆槽（41）和定位套（3）内腔上部的内半圆槽（31）中心轴重合可以形成圆形空槽；传动轴（2）置入主筒体（1）的偏心台阶孔内，定位套（3）和定位芯筒（4）置入主筒体（1）偏心台阶孔下部；活塞杆（9）置入主筒体（1）内腔上部的活塞腔（102），活塞杆（9）下部台阶轴插入活塞腔（102）底部和偏心台阶孔中部台阶面连通的通孔内；弹簧（8）置入主筒体（1）内腔上部的活塞腔（102）内，弹簧（8）压紧活塞杆（9）上端面；密封盖（7）和主筒体（1）内腔上部的活塞腔（102）上端孔口丝扣连接；定位套（3）内腔上部的内半圆槽（31）和活塞杆（9）下端台阶轴对正，两个紧定螺钉（10）安装在主筒体（1）外圆中部的两个螺纹孔内，紧定螺钉（10）顶紧定位套（3）；防掉帽（5）和主筒体（1）下端丝扣连接；法兰端盖（6）设置有偏心孔，法兰端盖（6）和防掉帽（5）采用法兰连接，传动轴（2）穿过法兰端盖（6）偏心孔；开泵钻井，高压钻井液从传动轴（2）上部通孔进入主筒体（1）内腔上部的高压流道（101），高压钻井液推动活塞杆（9）轴向上移，并脱离定位芯筒（4）外圆上的外半圆槽（41）和定位套（3）内腔上部的内半圆槽（31）形成的圆形空槽；传动轴（2）在上部井下动力马达作用下旋转驱动偏心钻头（11）自转；方转盘驱动钻柱旋转，带动偏心钻头（11）公转，进行随钻扩眼作业；完成随钻扩眼后，上提本偏心回转定位装置，降低钻井液流量，活塞杆（9）底部受到的钻井液压力降低，活塞杆（9）轴向下移，顶住定位套（3）和定位芯筒（4）上端面；定位芯筒（4）外圆上部的外半圆槽（41）转动至定位套（3）内腔上部内半圆槽（31）中心轴重合时，活塞杆（9）下部台阶轴插入定位芯筒（4）外圆上的外半圆槽（41）和定位套（3）内腔上部的内半圆槽（31）形成的圆形空槽内，定位芯筒（4）停止转动，进而传动轴（2）和偏心钻头（11）停止转动，偏心钻头（11）的中心轴线和主筒体（1）的中心轴线对正，此时继续上提钻柱，起钻本偏心回转定位装置。
2.根据权利要求1所述的偏心回转定位工具，其特征是：所述活塞杆（9）下部台阶轴插入定位芯筒（4）外圆上的外半圆槽（41）和定位套（3）内腔上部的内半圆槽（31）形成的圆形空槽内；偏心钻头（11）的中心轴线和主筒体（1）的中心轴线对正；偏心钻头（11）和传动轴（2）的旋转角度采用垫片调节。
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