CN117127905B - 一种井下钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种井下钻具,涉及石油工具技术领域,包括钻具本体,钻具本体的一端设有钻头,钻具本体上设有输入口和输出口;钻具本体内设有驱动装置,驱动装置包括定子和转子;定子和转子间形成有用于使钻井液通过的第一导通通道;第一导通通道的一端与输入口连通,第一导通通道的另一端与输出口连通;钻具本体设有分流装置,分流装置用于:响应控制信号,以目标分流开度信息将输入口输入的钻井液分流导出至输出口,调节第一导通通道内钻井液的流速,进而调节转子的转速;通过上述结构使得,防止钻头在硬地层中工作时,因转速过快而损坏,增加钻头的使用寿命;同时,在钻井时根据地层的变化调整钻头的转速,无需多次起钻,提高工作效率。
Description
技术领域
本公开一般涉及石油工具技术领域,具体涉及一种井下钻具。
背景技术
开采深埋在地层中的原油、天然气或地下矿藏时,要先使用机械设备将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼,这步骤是石油开采作业中的钻井;常用的一种钻井方式为旋转钻井,利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。在现有技术中,所述井下钻具一般为螺杆钻具,螺杆钻具是一种以钻井液为动力,把液体压力能转化为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达,在马达的进、出口形成一定的压力差,推动转子绕定子轴线转动,并将转速和扭矩通过万向轴和转动轴传递给钻头,从而实现钻井作业;
现有技术中的井下钻具不能针对地层不同而调节转速,部分地层坚硬时,钻头的转速过快从而影响钻头的使用寿命,同时会造成多次起钻,使得工作效率降低。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供可解决上述技术问题的一种井下钻具。
本发明提供一种井下钻具,包括:
钻具本体,所述钻具本体内部中空,所述钻具本体的一端设有钻头,所述钻具本体上设置有输入口和输出口;
驱动装置,所述驱动装置设置在所述钻具本体内,所述驱动装置包括定子和转子,所述定子与所述钻具本体固定连接,所述转子与所述钻头固定连接;所述定子和所述转子间形成有用于使钻井液通过的第一导通通道,所述钻井液导入至所述第一导通通道时,用于驱动所述转子转动;所述第一导通通道的一端与所述输入口连通,所述第一导通通道的另一端与所述输出口连通;
分流装置,所述分流装置具有分流开度,所述分流装置配置用于:
响应于控制信号,所述控制信号包含有目标分流开度信息;
以所述目标分流开度信息将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口,调节所述第一导通通道内钻井液的流速,进而调节所述转子的转速。
根据本发明提供的技术方案,所述分流装置设置在所述转子内部,所述分流装置与所述转子之间形成用于使分流出的钻井液通过的第二导通通道;所述第二导通通道的一端与所述输入口连通,所述第二导通通道的另一端与所述输出口连通。
根据本发明提供的技术方案,所述分流装置包括:
调整组件,所述调整组件设置在所述转子的内部,且靠近所述输入口设置,所述调整组件用于按照所述目标分流开度信息打开,以实现对所述钻井液的分流;
控制组件,所述控制组件设置在所述转子的内部,所述控制组件的驱动端与所述调整组件连接,所述控制组件用于响应于所述控制信号,控制所述调整组件以所述目标分流开度信息将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口。
根据本发明提供的技术方案,所述调整组件包括:
第一调节阀片,所述第一调节阀片设置在所述转子的内部,且靠近所述输入口设置,所述第一调节阀片与所述转子转动连接,所述第一调节阀片上围绕所述第一方向周向设置有多个第一通孔,所述第一调节阀片与所述控制组件的驱动端连接,所述控制组件用于控制所述第一调节阀片围绕所述第一方向旋转;所述第一方向平行与所述钻具本体的轴线;
调节杆,所述调节杆设置在所述第一调节阀片远离所述控制组件的一侧,且与所述转子可拆卸连接;所述调节杆远离所述第一调节阀片的一端与所述输入口连通,所述调节杆沿第一方向设有第二通孔,所述调节杆内部设置有第二调节阀片,所述第二调节阀片和所述调节杆转动连接,所述第二调节阀片上围绕所述第一方向周向设置有多个第三通孔。
根据本发明提供的技术方案,所述控制组件设置在第一外筒内,所述控制组件包括沿所述第一方向依次连接的电机装置、电控装置以及电池装置,所述电池装置用于为所述电机装置提供电量;所述电控装置用于响应于所述控制信号,控制所述第一调节阀片以所述目标分流开度信息旋转将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口;所述电机装置的驱动端和所述第一调节阀片连接,所述电机装置用于驱动所述第一调节阀片围绕所述第一方向旋转。
根据本发明提供的技术方案,所述电机装置包括:电机和连接杆,所述电机设置在所述第一外筒内,所述电机的驱动端与所述连接杆连接,所述连接杆远离所述电机的一端穿过所述第一外筒与所述第一调节阀片连接;所述电机具有第一电缆,所述第一电缆通过第一接头与所述电控装置连接;所述连接杆上套设有保护套,所述保护套与所述第一外筒连接。
根据本发明提供的技术方案,所述电控装置为电控板,所述电控板设置在所述第一外筒的内部,所述电控板具有第二电缆和第三电缆,所述第二电缆通过所述第一接头与所述第一电缆连接;所述第二电缆连接有第二接头;所述电池装置为电池,所述电池具有第四电缆,所述第四电缆连接有第三接头,所述第三接头与所述第二接头连接以将所述电控板和所述电池连接。
根据本发明提供的技术方案,还包括防掉机构,所述防掉机构包括:
防掉接头,所述防掉接头的一端与所述定子螺纹连接,所述防掉接头内部中空,所述调节杆远离所述第一调节阀片的一端伸入所述防掉接头内部;所述防掉接头的内部设置有防掉圈,所述防掉圈套设在所述调节杆上;
防掉帽,所述防掉帽螺纹连接在所述调节杆伸入所述防掉接头的一端;所述防掉帽内部中空;所述防掉帽的外径大于所述防掉圈的内径。
根据本发明提供的技术方案,所述第一外筒靠近所述电池的一端设置有密封接头,所述密封接头连接有定位扶正组件,所述定位扶正组件用于对所述控制组件定位,以及防止所述控制组件偏移。
根据本发明提供的技术方案,所述定位扶正组件包括:
延长杆,所述延长杆的一端设置有第四接头,所述第四接头和所述密封接头连接,以将所述延长杆与所述第一外筒连接;
定位扶正器,所述定位扶正器套设在所述延长杆上,所述转子分为第一连接段和第二连接段,所述第一连接段的内径大于所述第二连接段的内径,所述第一连接段靠近所述调整组件设置;所述定位扶正器的直径小于所述第一连接段的内径且大于所述第二连接段的内径。
本发明的有益效果在于:
本发明提供一种井下钻具,包括:钻具本体,所述钻具本体内部中空,所述钻具本体的一端设有钻头,所述钻具本体上设置有输入口和输出口;所述钻具本体内设置有驱动装置,所述驱动装置包括定子和转子,所述定子与所述钻具本体固定连接,所述转子与所述钻头固定连接;所述定子和所述转子间形成有用于使钻井液通过的第一导通通道,所述钻井液导入至所述第一导通通道时,用于驱动所述转子转动;所述第一导通通道的一端与所述输入口连通,所述第一导通通道的另一端与所述输出口连通;所述钻具本体设置有分流装置,所述分流装置具有分流开度,所述分流装置配置用于:响应于控制信号,所述控制信号包含有目标分流开度信息,所述分流装置以所述目标分流开度信息将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口,调节所述第一导通通道内钻井液的流速,进而调节所述转子的转速;
采用所述井下钻具钻井时,将所述井下钻具与泵体连接,所述钻头滑动钻进井口内;所述泵体泵出的钻井液进入所述定子和所述转子之间的第一导通通道内,以驱动所述转子转动,进而带动所述钻头转动钻井;此时,所述分流装置响应于控制信号,所述控制信号包含有目标分流开度信息,所述目标分流开度信息根据需钻井的地层的软硬程度确定;所述分流装置以所述目标分流开度信息将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口,调节所述第一导通通道内钻井液的流速,进而调节所述转子的转速;当需要钻井的地层为软地层时,所述目标分流开度信息偏小,所述分流装置分流的钻井液较少,此时所述转子的转速快,进而使得所述钻头以较高的转速钻井;当需要钻井的地层为硬地层时,所述目标分流开度信息偏大,所述分流装置分流的钻井液较多,此时所述转子的转速慢,进而使得所述钻头以较低的转速钻井,防止所述钻头在硬地层中工作时,因转速过快而损坏,增加钻头的使用寿命;同时,在钻井时随时根据地层的变化调整所述钻头的转速,无需多次起钻,进而提高工作效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明中的一种井下钻具的驱动装置剖视图;
图2是图1中A部分示意图;
图3是图1中B部分示意图;
图4是图1中C部分示意图;
图5是图1中D部分示意图;
图6是第一调节阀片俯视图;
图7是第二调节阀片俯视图;
图8是第一调节阀片和第二调节阀片贴合示意图。
图中:1、转子;2、定子;3、第一导通通道;4、第二导通通道;5、调整组件;51、第一调节阀片;52、调节杆;53、第二调节阀片;6、第一外筒;7、电机;8、连接杆;9、第一接头;10、保护套;11、电控板;12、第二接头;13、电池;14、第三接头;15、防掉接头;16、防掉圈;17、防掉帽;18、密封接头;19、延长杆;20、第四接头;21、定位扶正器;22、万向轴;23、传动轴。
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。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
请参考图1为本发明提供的一种井下钻具的示意图,包括:
钻具本体,所述钻具本体内部中空,所述钻具本体的一端设有钻头,所述钻具本体上设置有输入口和输出口;
驱动装置,所述驱动装置设置在所述钻具本体内,所述驱动装置包括定子2和转子1,所述定子2与所述钻具本体固定连接,所述转子1与所述钻头固定连接;所述定子2和所述转子1间形成有用于使钻井液通过的第一导通通道3,所述钻井液导入至所述第一导通通道3时,用于驱动所述转子1转动;所述第一导通通道3的一端与所述输入口连通,所述第一导通通道3的另一端与所述输出口连通;
分流装置,所述分流装置具有分流开度,所述分流装置配置用于:
响应于控制信号,所述控制信号包含有目标分流开度信息;
以所述目标分流开度信息将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口,调节所述第一导通通道3内钻井液的流速,进而调节所述转子1的转速。
具体的,如图1和图5所示,在本实施例中,所述井下钻具为螺杆钻具,所述驱动装置还包括:万向轴22和传递轴,所述万向轴22的一端和所述转子1连接,所述万向轴22的另一端和所述传动轴23的一端连接,所述传动轴23的另一端和所述钻头连接;所述万向轴22的作用将所述转子的偏心运动变换为所述传动轴23的定轴旋转,同时传递扭矩给所述传动轴23,以达到钻井的目的;
具体的,所述转子1是一根经过特殊加工和处理,具有抗腐蚀、耐磨损的左旋螺杆;所述定子2时一根内衬橡胶的钢管,所述定子2的内孔也成螺旋形,在具有压力能的钻井液的作用下,使得所述转子1在所述定子2内旋转;
具体的,在本实施例中,所述第一方向为竖直方向;
在一些实施例中,所述钻井液为泥浆;
具体的,所述分流开度为所述分流装置控制分流的开放比例,所述分流装置根据接收到的所述控制信号,以所述目标分流开度信息控制所述分流装置的开放比例,以调整分流出所述钻井液的数量,进而调节所述第一导通通道3内钻井液的流速,进一步调节所述转子1的转速;
工作原理:采用所述螺杆钻具钻井时,将所述螺杆钻具与泵体连接,所述钻头滑动钻进井口内;所述泵体泵出的钻井液进入所述定子2和所述转子1之间的第一导通通道3内,以驱动所述转子1转动,进而带动所述钻头转动钻井;此时,所述分流装置响应于控制信号,所述控制信号包含有目标分流开度信息,所述目标分流开度信息根据需钻井的地层的软硬程度确定;所述分流装置以所述目标分流开度信息将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口,调节所述第一导通通道内钻井液的流速,进而调节所述转子的转速;当需要钻井的地层为软地层时,所述目标分流开度信息偏小,所述分流装置分流的钻井液较少,此时所述转子的转速快,进而使得所述钻头以较高的转速钻井;当需要钻井的地层为硬地层时,所述目标分流开度信息偏大,所述分流装置分流的钻井液较多,此时所述转子的转速慢,进而使得所述钻头以较低的转速钻井,防止所述钻头在硬地层中工作时,因转速过快而损坏,增加钻头的使用寿命;同时,在钻井时随时根据地层的变化调整所述钻头的转速,无需多次起钻,进而提高工作效率。
在某些实施方式中,所述分流装置设置在所述转子1内部,所述分流装置与所述转子1之间形成用于使分流出的钻井液通过的第二导通通道4;所述第二导通通道4的一端与所述输入口连通,所述第二导通通道4的另一端与所述输出口连通。
具体的,在一些实施例中,所述分流装置设置在所述转子1的内部,以节省所述钻具本体内部的空间,使所述螺杆钻具在不改变外部设置的情况下实现分流;所述分流装置与所述转子1之间形成用于使分流出的钻井液通过的第二导通通道4;所述第二导通通道4的一端与所述输入口连通,所述第二导通通道4的另一端与所述输出口连通;通过所述分流装置分流的钻井液进入所述第二导通通道4,不会影响所述第一导通通道3内钻井液的同时,节省所述钻具本体内部的使用空间,以完成对所述钻头转速的调整;同时,进入所述第二导通通道4内的钻井液由所述输出口输出。
在某些实施方式中,所述分流装置包括:
调整组件5,所述调整组件5设置在所述转子1的内部,且靠近所述输入口设置,所述调整组件5用于按照所述目标分流开度信息打开,以实现对所述钻井液的分流;
控制组件,所述控制组件设置在所述转子1的内部,所述控制组件的驱动端与所述调整组件5连接,所述控制组件用于响应于所述控制信号,控制所述调整组件5以所述目标分流开度信息将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口。
具体的,所述分流装置包括调整组件5和控制组件,所述调整组件5和所述控制组件均设置在所述转子1的内部,且所述调整组件5靠近所述输入口设置;所述控制组件的驱动端与所述调整组件连接,所述控制组件响应于控制信号,所述控制信号包括根据需钻井地层的软硬程度而生成的目标分流开度信息,所述控制组件根据所述目标分流开度信息控制所述调整组件的开放比例,使得所述调整组件以所述目标分流开度信息将所述输入口输入的钻井液分流进所述第二导通通道4内,并输送至所述输出口导出;
具体的,所述控制组件连接有上位机,所述地层中布置有电极,所述上位机和所述电极连接,对所述电极施加一个直流电压信号,测量通过所述地层的电流信号,所述上位机根据欧姆定律计算出岩层的电阻率,并根据电阻率的数值,可以判断岩层的软硬程度;当电阻率数值较低,说明该处的地层为软地层,当电阻率数值较高,说明该处的地层为硬地层;所述上位机根据判断出的地层的实际情况输出控制信号,以控制分流进所述第二导通通道4内的钻井液的数量。
在某些实施方式中,所述调整组件5包括:
第一调节阀片51,所述第一调节阀片51设置在所述转子1的内部,且靠近所述输入口设置,所述第一调节阀片51与所述转子1转动连接,所述第一调节阀片51上围绕所述第一方向周向设置有多个第一通孔,所述第一调节阀片51与所述控制组件的驱动端连接,所述控制组件用于控制所述第一调节阀片51围绕所述第一方向旋转;所述第一方向平行与所述钻具本体的轴线;
调节杆52,所述调节杆52设置在所述第一调节阀片51远离所述控制组件的一侧,且与所述转子1可拆卸连接;所述调节杆52远离所述第一调节阀片51的一端与所述输入口连通,所述调节杆52沿第一方向设有第二通孔,所述调节杆52内部设置有第二调节阀片53,所述第二调节阀片53和所述调节杆52转动连接,所述第二调节阀片53上围绕所述第一方向周向设置有多个第三通孔。
具体的,所述调整组件5包括:第一调节阀片51和调节杆52,如图2以及图6-图8所示,所述第一调节阀片51上围绕所述第一方向周向设置有三个第一通孔;所述第二调节阀片53上围绕所述第一方向周向设置有三个第二通孔,所述第一通孔和所述第二通孔大小相同,所述第二调节阀片53设置在所述调节杆52的内部,且所述第二调节阀片53靠近所述第一调节阀片51设置,所述第二调节阀片53与所第一调节阀片51贴合,避免所述第一调节阀片51和所述第二调节阀片53之间形成空间,造成分流的泥浆堵塞;所述第二调节阀片53与所述调节杆52之间设置有第二轴承,所述调节杆52与所述转子1之间通过螺纹连接,所述调节杆52随所述转子1转动时,所述第二调节阀片53保持不动;
具体的,所述第一调节阀片51和所述转子1之间设置有第一轴承,所述第一调节阀片51不与所述转子1同时转动;
具体的,在本实施例中,所述目标分流开度信息为所述第一通孔和所述第二通孔形成的通道的大小;
具体的,采用所述螺杆钻具钻井时,将所述螺杆钻具与泥浆泵连接,所述钻头滑动钻进井口内;所述泵体泵出的钻井液进入所述定子和所述转子之间的第一导通通道3内,以驱动所述转子1转动,进而带动所述钻头转动钻井;此时所述控制组件接收所述上位机发送的控制信号,所述控制信号包括所述上机根据所述地层的软硬程度驱动的目标分流开度信息,所述控制组件根据所述目标分流开度信息,驱动所述第一调节阀片51旋转,改变所述第一通孔和所述第二通孔的相对位置,使所述第一通孔和所述第二通孔形成的通道满足所述目标分流开度信息;以实现将所述输入口输入的部分泥浆导流至所述第二导通通道4内;当所述第一通孔和所述第二通孔完全重合时,分流至所述第二导通通道4内的泥浆量最多;当所述第一通孔和所述第二通孔如图8所示,完全交错设置时,分流至所述第二导通通道4内的泥浆量最少。
在某些实施方式中,所述控制组件设置在第一外筒6内,所述控制组件包括沿所述第一方向依次连接的电机装置、电控装置以及电池装置,所述电池装置用于为所述电机装置提供电量;所述电控装置用于响应于所述控制信号,控制所述第一调节阀片51以所述目标分流开度信息旋转将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口;所述电机装置的驱动端和所述第一调节阀片51连接,所述电机装置用于驱动所述第一调节阀片51围绕所述第一方向旋转。
具体的,所述控制组件设置在第一外筒6内,所述第一外筒6用于使所述控制组件处于密封环境,避免流入所述第二导通通道4内的泥浆损坏所述电机装置、电池装置以及电控装置;所述电池装置用于所述电机装置提供电量;所述电控装置响应于所述控制信号,按照所述目标分流开度信息,控制所述电机装置旋转,进而驱动所述第一调节阀片51围绕所述第一方向旋转,以实现控制所述第一通孔和所述第二通孔的相对位置,使所述第一通孔和所述第二通孔形成的通道满足所述目标分流开度信息。
在某些实施方式中,所述电机装置包括:电机7和连接杆8,所述电机7设置在所述第一外筒6内,所述电机7的驱动端与所述连接杆8连接,所述连接杆8远离所述电机7的一端穿过所述第一外筒6与所述第一调节阀片51连接;所述电机7具有第一电缆,所述第一电缆通过第一接头9与所述电控装置连接;所述连接杆8上套设有保护套10,所述保护套10与所述第一外筒6连接。
具体的,如图2所示,所述电机装置包括:电机7和连接杆8,在本实施例中,所述电机7为减速电机7;所述电机7设置在所述第一外筒6内,所述电机7的驱动端与所述连接杆8连接,所述连接杆8远离所述电机7的一端穿过所述第一外筒6与所述第一调节阀片51连接,所述电机7旋转时,带动所述连接杆8旋转,进而使得所述连接杆8驱动所述第一调节阀片51旋转;所述连接杆8用于延长所述电机7驱动端的长度,防止所述电机7的驱动端深入所述第二导通通道4内,避免所述电机7被泥浆损坏,增强所述电机7的使用寿命;
具体的,所述第一接头9为十针承压接头,所述十针承压接头内部具有插电芯,所述电机7的第一电缆与所述十针承压接头内的插电芯的一端连接,所述插电芯的另一端与所述电控装置连接;
具体的,所述连接杆8上套设有保护套10,所述保护套10与所述第一外筒6连接,防止所述泥浆在所述连接杆8与所述第一外筒6之间的缝隙中进入所述第一位外筒,进一步保证所述第一外筒6内部的密封性。
在某些实施方式中,所述电控装置为电控板11,所述电控板11设置在所述第一外筒6的内部,所述电控板11具有第二电缆和第三电缆,所述第二电缆通过所述第一接头9与所述第一电缆连接;所述第二电缆连接有第二接头12;所述电池装置为电池13,所述电池具有第四电缆,所述第四电缆连接有第三接头14,所述第三接头14与所述第二接头12连接以将所述电控板11和所述电池13连接。
具体的,如图3所示,所述电控装置为电控板11,所述电控板11设置在所述第一外筒6的内部,所述电控板11具有第二电缆和第三电缆,所述第二电缆连接在所述十针承压接头内的插电芯的另一端,以实现所电控板11和所述电机7之间的电连接;同时,所述十针承压接头还具有较高的密封性能,进一步防止泥浆进入电控板11的区域,损坏电控板11;
具体的,所述第二接头12为六针四孔接头,所述由六针四孔接头六个针脚和四个孔组成所述六针四孔接头内具有插电芯,所述第三电缆与所述六针四孔接头内的插电芯的连接;
在一些实施例中,所述电控板11与所述上位机连接,所述电控板11用于响应所述上位机发出的控制信号,根据所述目标分流开度信息,驱动所述第一调节阀片51旋转,改变所述第一通孔和所述第二通孔的相对位置,使所述第一通孔和所述第二通孔形成的通道满足所述目标分流开度信息;以实现将所述输入口输入的部分泥浆导流至所述第二导通通道4内;
具体的,所述电池装置为电池13,所述电池13用于为所述电控板11和所述电机7提供电量;
具体的,所述第三接头14为六针四孔接头,所述六针四孔接头内具有插电芯,所述第四电缆与所述六针四孔接头内的插电芯的连接,两个所述六针四孔接头相互连接,以将所述电控板11和所述电池13电连接,所述六针四孔接头的设计使得连接和断开的过程非常快速和方便,便于更换所述电池13。
在某些实施方式中,还包括防掉机构,所述防掉机构包括:
防掉接头15,所述防掉接头15的一端与所述定子2螺纹连接,所述防掉接头15内部中空,所述调节杆52远离所述第一调节阀片51的一端伸入所述防掉接头15内部;所述防掉接头15的内部设置有防掉圈16,所述防掉圈16套设在所述调节杆52上;
防掉帽17,所述防掉帽17螺纹连接在所述调节杆52伸入所述防掉接头15的一端;所述防掉帽17内部中空;所述防掉帽17的外径大于所述防掉圈16的内径。
具体的,当螺杆钻具在承受极大扭或后泵压剧烈升高时,会发生壳体断裂或壳体螺纹连接部分脱扣现象,此时防掉帽17会挂在所述防掉圈16上方,所述调节杆52通过螺纹所述转子1连接,从而避免钻头、传动轴23、万向轴22,甚至整个壳体掉入井底的掉井事故;保证了钻井工作的顺利进行,节省了对掉入井底的部件进行打捞而造成人力、物力的浪费,降低了钻井成本。
在某些实施方式中,所述第一外筒6靠近所述电池13的一端设置有密封接头18,所述密封接头18连接有定位扶正组件,所述定位扶正组件用于对所述控制组件定位,以及防止所述控制组件偏移。
具体的,如图4所示,所述第一外筒6靠近所述电池13的一端设置有密封接头18,在本实施例中,所述密封接头18为航空接头,所述密封接头18用于保证所述第一外筒6内部的密封性,防止泥浆进入所述第一外筒6内;
具体的,在一些实施例中,提前将所述防掉机构、调整组件5和控制组件组装完成,所述密封接头18连接有定位扶正组件,所述防掉机构、调整组件5和控制组件以及定位扶正组件,整体伸入所述螺杆钻具内部安装时,所述定位扶正组件用于定位,以及防止所述控制组件发生偏移。
在某些实施方式中,所述定位扶正组件包括:
延长杆19,所述延长杆19的一端设置有第四接头20,所述第四接头20和所述密封接头18连接,以将所述延长杆19与所述第一外筒6连接;
定位扶正器21,所述定位扶正器21套设在所述延长杆19上,所述转子1分为第一连接段和第二连接段,所述第一连接段的内径大于所述第二连接段的内径,所述第一连接段靠近所述调整组件5设置;所述定位扶正器21的直径小于所述第一连接段的内径且大于所述第二连接段的内径。
具体的,在一些实施例中,所述定位扶正组件包括:延长杆19和定位扶正器21;所述延长杆19的一端设置有第四接头20,在本实施例中,所述第四接头20为十针承压接头,所述十针承压接头和所述航空接头连接,以将所述延长杆19与所述第一外筒6连接;同时进一步增加所述第一外筒6内部的密封性;
具体的,所述延长杆19用于延长所述控制组件的长度,保证所述定位扶正器21到达所述第二连接段的同时,所述防掉机构、调整组件5和所述控制组件处于指定位置;
所述定位扶正器21套设在所述延长杆19上,所述转子1分为第一连接段和第二连接段,所述第一连接段的内径大于所述第二连接段的内径,所述第一连接段靠近所述调整组件5设置;在本实施例中,所述第一连接段的内径为75mm,所述第二连接段的内径为71mm,所述定位扶正器21的直径小于所述第一连接段的内径且大于所述第二连接段的内径;在外部提前将所述防掉机构、调整组件5、控制组件组装完成,整体伸入所述螺杆钻具内部安装时,当所述定位扶正器21到达所述第二连接段的端部时,所述定位扶正器21卡在所述第二连接段的端部,无法继续向下移动,此时所述防掉机构、调整组件5和所述控制组件安装完成;同时,所述定位扶正器21抵接在所述第二导通通道4的内壁上,防止由于所述第一外筒6的直径较小,导致所述控制组件发生偏移。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本发明中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (7)
1.一种井下钻具,其特征在于,包括:
钻具本体,所述钻具本体内部中空,所述钻具本体的一端设有钻头,所述钻具本体上设置有输入口和输出口;
驱动装置,所述驱动装置设置在所述钻具本体内,所述驱动装置包括定子(2)和转子(1),所述定子(2)与所述钻具本体固定连接,所述转子(1)与所述钻头固定连接;所述定子(2)和所述转子(1)间形成有用于使钻井液通过的第一导通通道(3),所述钻井液导入至所述第一导通通道(3)时,用于驱动所述转子(1)转动;所述第一导通通道(3)的一端与所述输入口连通,所述第一导通通道(3)的另一端与所述输出口连通;
分流装置,所述分流装置具有分流开度,所述分流装置设置在所述转子(1)内部,所述分流装置与所述转子(1)之间形成用于使分流出的钻井液通过的第二导通通道(4);所述第二导通通道(4)的一端与所述输入口连通,所述第二导通通道(4)的另一端与所述输出口连通;
所述分流装置包括:
调整组件(5),所述调整组件(5)设置在所述转子(1)的内部,且靠近所述输入口设置,所述调整组件(5)用于按照目标分流开度信息打开,以实现对所述钻井液的分流;
控制组件,所述控制组件设置在所述转子(1)的内部,所述控制组件的驱动端与所述调整组件(5)连接,所述控制组件用于响应于控制信号,控制所述调整组件(5)以所述目标分流开度信息将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口;
其中,所述调整组件(5)包括:第一调节阀片(51)和调节杆(52),所述第一调节阀片(51)设置在所述转子(1)的内部,且靠近所述输入口设置,所述第一调节阀片(51)与所述转子(1)转动连接,所述第一调节阀片(51)上围绕第一方向周向设置有多个第一通孔,所述第一调节阀片(51)与所述控制组件的驱动端连接,所述控制组件用于控制所述第一调节阀片(51)围绕所述第一方向旋转;所述第一方向平行于所述钻具本体的轴线;所述调节杆(52)设置在所述第一调节阀片(51)远离所述控制组件的一侧,且与所述转子(1)可拆卸连接;所述调节杆(52)远离所述第一调节阀片(51)的一端与所述输入口连通,所述调节杆(52)沿第一方向设有第二通孔,所述调节杆(52)内部设置有第二调节阀片(53),所述第二调节阀片(53)和所述调节杆(52)转动连接,所述第二调节阀片(53)上围绕所述第一方向周向设置有多个第三通孔;
所述分流装置配置用于:
响应于所述控制信号,所述控制信号包含有所述目标分流开度信息;所述目标分流开度信息根据需钻井的地层的软硬程度确定;
以所述目标分流开度信息将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口,调节所述第一导通通道(3)内钻井液的流速,进而调节所述转子(1)的转速。
2.根据权利要求1所述的一种井下钻具,其特征在于,所述控制组件设置在第一外筒(6)内,所述控制组件包括沿所述第一方向依次连接的电机装置、电控装置以及电池装置,所述电池装置用于为所述电机装置提供电量;所述电控装置用于响应于所述控制信号,控制所述第一调节阀片(51)以所述目标分流开度信息旋转将所述输入口输入的钻井液分流导出至所述输出口;所述电机装置的驱动端和所述第一调节阀片(51)连接,所述电机装置用于驱动所述第一调节阀片(51)围绕所述第一方向旋转;所述第一外筒(6)用于使所述控制组件处于密封环境,避免流入所述第二导通通道(4)内的泥浆损坏所述电机装置、电池装置以及电控装置。
3.根据权利要求2所述的一种井下钻具,其特征在于,所述电机装置包括:电机(7)和连接杆(8),所述电机(7)设置在所述第一外筒(6)内,所述电机(7)的驱动端与所述连接杆(8)连接,所述连接杆(8)远离所述电机(7)的一端穿过所述第一外筒(6)与所述第一调节阀片(51)连接;所述电机(7)具有第一电缆,所述第一电缆通过第一接头(9)与所述电控装置连接;所述连接杆(8)上套设有保护套(10),所述保护套(10)与所述第一外筒(6)连接。
4.根据权利要求3所述的一种井下钻具,其特征在于,所述电控装置为电控板(11),所述电控板(11)设置在所述第一外筒(6)的内部,所述电控板(11)具有第二电缆和第三电缆,所述第二电缆通过所述第一接头(9)与所述第一电缆连接;所述第二电缆连接有第二接头(12);所述电池装置为电池(13),所述电池具有第四电缆,所述第四电缆连接有第三接头(14),所述第三接头(14)与所述第二接头(12)连接以将所述电控板(11)和所述电池(13)连接。
5.根据权利要求4所述的一种井下钻具,其特征在于,还包括防掉机构,所述防掉机构包括:
防掉接头(15),所述防掉接头(15)的一端与所述定子(2)螺纹连接,所述防掉接头(15)内部中空,所述调节杆(52)远离所述第一调节阀片(51)的一端伸入所述防掉接头(15)内部;所述防掉接头(15)的内部设置有防掉圈(16),所述防掉圈(16)套设在所述调节杆(52)上;
防掉帽(17),所述防掉帽(17)螺纹连接在所述调节杆(52)伸入所述防掉接头(15)的一端;所述防掉帽(17)内部中空;所述防掉帽(17)的外径大于所述防掉圈(16)的内径。
6.根据权利要求4所述的一种井下钻具,其特征在于,所述第一外筒(6)靠近所述电池(13)的一端设置有密封接头(18),所述密封接头(18)连接有定位扶正组件,所述定位扶正组件用于对所述控制组件定位,以及防止所述控制组件偏移。
7.根据权利要求6所述的一种井下钻具,其特征在于,所述定位扶正组件包括:
延长杆(19),所述延长杆(19)的一端设置有第四接头(20),所述第四接头(20)和所述密封接头(18)连接,以将所述延长杆(19)与所述第一外筒(6)连接;
定位扶正器(21),所述定位扶正器(21)套设在所述延长杆(19)上,所述转子(1)分为第一连接段和第二连接段,所述第一连接段的内径大于所述第二连接段的内径,所述第一连接段靠近所述调整组件(5)设置;所述定位扶正器(21)的直径小于所述第一连接段的内径且大于所述第二连接段的内径。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202531018U (zh) * | 2012-04-12 | 2012-11-14 | 德州联合石油机械有限公司 | 高压分流螺杆钻具 |
CN103883246A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-06-25 | 青岛金江源工贸有限公司 | 井下高效螺杆钻具 |
CN104937208A (zh) * | 2012-12-19 | 2015-09-23 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 马达控制系统 |
CN108843236A (zh) * | 2018-07-31 | 2018-11-20 | 天津立林石油机械有限公司 | 扭力脉冲增压螺杆钻具 |
CN110145224A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-20 | 长江大学 | 一种井下钻头的自动调速装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7878267B2 (en) * | 2008-11-10 | 2011-02-01 | Southard Drilling Technologies, L.P. | Rotary directional drilling apparatus and method of use |
US7975780B2 (en) * | 2009-01-27 | 2011-07-12 | Schlumberger Technology Corporation | Adjustable downhole motors and methods for use |
-
2023
- 2023-09-19 CN CN202311208169.1A patent/CN117127905B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202531018U (zh) * | 2012-04-12 | 2012-11-14 | 德州联合石油机械有限公司 | 高压分流螺杆钻具 |
CN104937208A (zh) * | 2012-12-19 | 2015-09-23 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 马达控制系统 |
CN103883246A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-06-25 | 青岛金江源工贸有限公司 | 井下高效螺杆钻具 |
CN108843236A (zh) * | 2018-07-31 | 2018-11-20 | 天津立林石油机械有限公司 | 扭力脉冲增压螺杆钻具 |
CN110145224A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-20 | 长江大学 | 一种井下钻头的自动调速装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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