CN117759173A - 一种油气井钻井用施工设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气井钻井用施工设备及其使用方法，包括钻头、拼接管和套管，所述套管内设置有用于连接拼接管与套管的上连接组件，同于连接套管与钻头的下连接组件以及用于驱动上连接组件和下连接组件的动力组件，本发明通过设置动力组件，可以选择性的驱动上连接组件或者下连接组件运动，实现套管与拼接管连接或者钻头安装在套管上，即实现一个驱动件驱动两个组件运动，并且拼接管与套管，以及套管与钻头之间均通过插接的方式进行固定，因此不会有因为旋转过程中摩擦阻力，导致钻头或者套管松动的问题，以解决螺旋接入的方式在钻头往复旋转时，钻头与井壁之间的摩擦力会阻碍钻头旋转，造成快速连接结构与圆筒体的衔接处晃动的问题。

Description

一种油气井钻井用施工设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种油气井钻井用施工设备及其使用方法。

背景技术

油气井开采过程时，需要经历钻孔施工、完井施工和修井施工等几个施工过程中，在钻井施工过程中，主要需要使用钻头在油气井位置钻孔，以便探测油气井的质量和后续井管的安装，石油钻头是石油钻井的重要工具，是在开采石油时用于钻取石油的，其工作性能的好坏将直接影响钻井质量、钻井效率和钻井成本。

钻头安装时，例如现有技术的一种快拆钻头(公开号为：CN217777390U)，在使用时，将快速连接结构螺接在圆筒体上，然后将快速连接结构卡接在自紧式钻夹头内，即可实现快速拆装圆筒体的目的，只需要将快速连接结构从自紧式钻夹头内拆下即可更换圆筒体，然后安装圆筒体时将限位座以及卡接座卡入自紧式钻夹头内即可。

但是螺旋接入的方式在钻头往复旋转时，钻头与井壁之间的摩擦力会阻碍钻头旋转，造成快速连接结构与圆筒体的衔接处晃动，影响钻头的结构强度，因此本申请人提出一种连接强度较好的油气井钻井用施工设备及其使用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油气井钻井用施工设备及其使用方法，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种油气井钻井用施工设备，包括钻头、拼接管和套管，所述套管内设置有用于连接拼接管与套管的上连接组件，同于连接套管与钻头的下连接组件以及用于驱动上连接组件和下连接组件的动力组件：

上连接组件包括固定套管内上部位置的上安装座，套设在上安装座上、并且用于插接套管与拼接管插接处的插块，所述插块一侧固定连接有牵引绳；

下连接组件包括固定在套管内下部位置的下安装座，以环形阵列分布套设在下安装座上、并且用于固定钻头的滑件，所述滑件上固定连接有连接件，所述下安装座上贯穿滑动连接有用于推动连接件移动的斜块，且下安装座上设置有用于连接动力组件与斜块的齿轮机构；

动力组件包括设置在套管内，并且位于上安装座与下安装座之间的中安装座，所述中安装座上表面中心贯穿设置有用于连接牵引绳、并且穿过上安装座的螺杆，所述螺杆的底端固定连接有与齿轮机构啮合连接、并且贯穿下安装座的多面齿条柱。

优选的，所述中安装座上端面转动连接有与螺杆螺纹连接的内螺纹蜗轮环，所述套管内转动连接有与内螺纹蜗轮环啮合连接的蜗杆，且套管内部贯穿固定连接有用于蜗杆另一端内置的连接筒。

优选的，所述上连接组件还包括套设在上安装座上、并且与插块一一对应的弹簧，所述弹簧的两端分别与插块和上安装座固定连接，所述牵引绳穿过弹簧内、并且所述上安装座上表面固定连接有用于牵引绳穿的支撑件，所述套管内壁顶端位置固定连接有环形阵列分布、并且与插块一一对应的插座，所述拼接管的一端套设在套管内、并且与插座滑动插接。

优选的，所述中安装座底面中心为与多面齿条柱滑动的连接的中空设置，且中安装座内顶面固定连接有贯穿多面齿条柱的导杆，所述多面齿条柱上设置有多个齿条，并且多个齿条环形阵列分布在多面齿条柱的圆周面。

优选的，齿轮机构包括固定在下安装座上的若干限位框，若干所述限位框与多面齿条柱的齿条部分一一对应，并且限位框内转动连接有与多面齿条柱啮合连接的传动齿轮，以及滑动连接齿面与传动齿轮啮合连接、并且齿背与斜块相连的齿条块。

优选的，所述斜块上设置有V型镂空，所述连接件的一端与斜块的V型镂空滑动连接、并且斜块的V型镂空一边与套管中心线平行。

优选的，所述下安装座底端设置有用于连接下连接组件、并且调整钻头钻孔孔径的调节机构，调节机构包括固定在下安装座底端的液压杆和转动连接在套管底端的转环，所述液压杆的伸缩端固定连接有升降座，所述升降座上表面边缘插接有与若干滑件一一对应、并且套设插接的插件，所述升降座插接有电机，电机的驱动端可拆卸连接有安装轴，所述安装轴底端与若干钻头的一端转动连接，所述钻头的另一端转动连接有插接在转环底端的滑座，所述安装轴上套设有与套管底端内嵌螺纹连接的螺纹盖。

优选的，所述插件远离液压杆的一侧底部为凸起设置，且插件的凸起部分与电机机壳表面插接。

优选的，所述下安装座底面位于滑件为插槽式设计，并且滑件与插件的插接处顶端与下安装座底面内嵌插接。

优选的，一种油气井钻井用施工设备的使用方法，通过动力组件驱动上连接组件，使得套管插接固定在拼接管端面，再通过动力组件驱动下连接组件，使得下连接组件上的调节组件插接固定钻头。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过设置动力组件，可以选择性的驱动上连接组件或者下连接组件运动，实现套管与拼接管连接或者钻头安装在套管上，即实现一个驱动件驱动两个组件运动，并且拼接管与套管，以及套管与钻头之间均通过插接的方式进行固定，因此不会有因为旋转过程中摩擦阻力，导致钻头或者套管松动的问题。

2.本发明通过设置调节组件，可以改变钻头的角度，进而改变钻头可钻的孔的直径，因此可以先通过钻头钻出要求的油井尺寸后，通过调整钻头的角度，使得钻头可以对钻好的油井进行扩孔，完成修井的工作。

附图说明

图1为本发明一种油气井钻井用施工设备及其使用方法的结构示意图；

图2为图1的仰视结构示意图；

图3为图1的剖视结构示意图；

图4为图1的内部结构示意图；

图5为图4的剖视结构示意图；

图6为图5中A处的放大图；

图7为图5中B处的放大图；

图8为图5中C处的放大图；

图9为拼接管的结构示意图。

图中：

1、套管；2、拼接管；3、连接筒；4、钻头；5、转环；6、滑座；7、安装轴；8、插座；9、插块；10、弹簧；11、螺杆；12、牵引绳；13、中安装座；14、蜗杆；15、电机；16、连接件；17、滑件；18、液压杆；19、升降座；20、上安装座；21、内螺纹蜗轮环；22、支撑件；23、插件；24、传动齿轮；25、多面齿条柱；26、导杆；27、斜块；28、限位框；29、下安装座；30、齿条块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

实施例一，请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种油气井钻井用施工设备，包括钻头4、拼接管2和套管1，套管1内设置有用于连接拼接管2与套管1的上连接组件，同于连接套管1与钻头4的下连接组件以及用于驱动上连接组件和下连接组件的动力组件：

上连接组件包括固定套管1内上部位置的上安装座20，套设在上安装座20上、并且用于插接套管1与拼接管2插接处的插块9，插块9一侧固定连接有牵引绳12；

下连接组件包括固定在套管1内下部位置的下安装座29，以环形阵列分布套设在下安装座29上、并且用于固定钻头4的滑件17，滑件17上固定连接有连接件16，下安装座29上贯穿滑动连接有用于推动连接件16移动的斜块27，且下安装座29上设置有用于连接动力组件与斜块27的齿轮机构；

动力组件包括设置在套管1内，并且位于上安装座20与下安装座29之间的中安装座13，中安装座13上表面中心贯穿设置有用于连接牵引绳12、并且穿过上安装座20的螺杆11，螺杆11的底端固定连接有与齿轮机构啮合连接、并且贯穿下安装座29的多面齿条柱25。

本方案中：

利用动力组件中的螺杆11下降，带动牵引绳12的一端下移，使得上连接组件中的插块9远离套管1内壁，将套管1插接至拼接管2端面，螺杆11上升复位，使得牵引绳12的一端上升，进而实现上连接组件中的插块9向套管1内壁方向移动，直至插块9穿过套管1与拼接管2的插接部分，然后动力组件持续上升，使得多面齿条柱25上升，通过设置的齿轮机构，实现斜块27下降，斜块27下降过程中，使得连接件16带动滑件17向多面齿条柱25方向移动，将钻头4插入套管1一端，然后螺杆11下降，在齿轮机构的传动作用下，滑件17向套管1内壁方向移动，使得滑件17插入钻头4，实现钻头4的位置固定。

实施例二，中安装座13上端面转动连接有与螺杆11螺纹连接的内螺纹蜗轮环21，套管1内转动连接有与内螺纹蜗轮环21啮合连接的蜗杆14，且套管1内部贯穿固定连接有用于蜗杆14另一端内置的连接筒3。

中安装座13底面中心为与多面齿条柱25滑动的连接的中空设置，且中安装座13内顶面固定连接有贯穿多面齿条柱25的导杆26，多面齿条柱25上设置有多个齿条，并且多个齿条环形阵列分布在多面齿条柱25的圆周面。

其达到的效果为，

通过旋转蜗杆14，可以实现内螺纹蜗轮环21旋转，因为多面齿条柱25滑动安装在中安装座13内，因此内螺纹蜗轮环21旋转时，可以实现螺杆11带动内螺纹蜗轮环21升降，而设置的连接筒3可以保证蜗杆14收纳在套管1中，使用时，只需使用一字起或者十字起伸入连接筒3中，并且插入蜗杆14的一端，即可实现蜗杆14旋转。

实施例三，上连接组件还包括套设在上安装座20上、并且与插块9一一对应的弹簧10，弹簧10的两端分别与插块9和上安装座20固定连接，牵引绳12穿过弹簧10内、并且上安装座20上表面固定连接有用于牵引绳12穿的支撑件22，套管1内壁顶端位置固定连接有环形阵列分布、并且与插块9一一对应的插座8，拼接管2的一端套设在套管1内、并且与插座8滑动插接。

其达到的效果为，

设置的弹簧10可以在螺杆11下降时，拖动牵引绳12带动插块9向螺杆11移动过程中，迫使弹簧10压缩，而在螺杆11上升时，弹簧10弹性复位，即实现插块9自动移动至嵌入套管1和拼接管2的插接重合处，而且设置的支撑件22可以保证在插块9插入套管1和拼接管2的插接重合处后，螺杆11依然可以上升一端距离，并且上升的过程中，保证牵引绳12处于松弛状态。

实施例四，齿轮机构包括固定在下安装座29上的若干限位框28，若干限位框28与多面齿条柱25的齿条部分一一对应，并且限位框28内转动连接有与多面齿条柱25啮合连接的传动齿轮24，以及滑动连接齿面与传动齿轮24啮合连接、并且齿背与斜块27相连的齿条块30。

斜块27上设置有V型镂空，连接件16的一端与斜块27的V型镂空滑动连接、并且斜块27的V型镂空一边与套管1中心线平行。

其达到的效果为，

设置的限位框28保证传动齿轮24与齿条块30的位置稳定，配合斜块27贯穿下安装座29设置，使得多面齿条柱25升降时，可以实现与之啮合的传动齿轮24旋转，进而实现齿条块30带动斜块27升降，利用斜块27的镂空处与连接件16的插接，使得连接件16带动滑件17沿着下安装座29表面滑动，实现与钻头4的插接或者分离。

另外，斜块27的镂空处一边平行套管1中心线，可以在螺杆11下降，齿条块30带动斜块27上升时，保证连接件16与套管1中心线的距离不会变化，进而保证滑件17的位置稳定。

实施例五，下安装座29底端设置有用于连接下连接组件、并且调整钻头4钻孔孔径的调节机构，调节机构包括固定在下安装座29底端的液压杆18和转动连接在套管1底端的转环5，液压杆18的伸缩端固定连接有升降座19，升降座19上表面边缘插接有与若干滑件17一一对应、并且套设插接的插件23，升降座19插接有电机15，电机15的驱动端可拆卸连接有安装轴7，安装轴7底端与若干钻头4的一端转动连接，钻头4的另一端转动连接有插接在转环5底端的滑座6，安装轴7上套设有与套管1底端内嵌螺纹连接的螺纹盖。

插件23远离液压杆18的一侧底部为凸起设置，且插件23的凸起部分与电机15机壳表面插接。

下安装座29底面位于滑件17为插槽式设计，并且滑件17与插件23的插接处顶端与下安装座29底面内嵌插接。

其达到的效果为，

电机15壳体部分贴合升降座19下表面，利用滑件17的移动，使其带动插件23移动至插接在电机15机壳上，即实现钻头4的安装，并且在使用时，利用液压杆18收缩，使得升降座19带动插件23上升，进而实现电机15带动安装轴7上升，而安装轴7上升时，钻头4的两端因为分别与安装轴7和滑座6转动连接，因此会迫使钻头4角度调整，而钻头4的另一端，会带动滑座6沿着转环5表面、并且向远离安装轴7的方向移动，即实现钻头4钻孔直径的增加，即本方案通过改变钻头4钻孔的孔径，可以在不更换钻头4的情况下，实现油井的扩大，便于后续安装油管。

另外，设置的转环5可以在电机15驱动安装轴7以及钻头4旋转的情况下，实现转环5同步旋转。

本装置的使用方法：

首先需要安装套管1与拼接管2：旋转蜗杆14，实现内螺纹蜗轮环21旋转，使得螺纹连接的螺杆11带动内螺纹蜗轮环21下降，拖动牵引绳12，使得牵引绳12带动插块9靠近螺杆11，并且插块9移动过程中弹簧10压缩，将拼接管2插入套管1内的插座8中，反转蜗杆14，使得内螺纹蜗轮环21反向旋转，使得螺纹连接的螺杆11带动内螺纹蜗轮环21上升，弹簧10弹性复位，推动插块9，直至插入插座8中拼接管2与套管1的插接重合部分：

然后安装套管1与钻头4：旋转蜗杆14，使得与内螺纹蜗轮环21螺纹连接的螺杆11带动内螺纹蜗轮环21上升，持续上升的过程中，牵引绳12处于松弛状态，不会造成插块9位置变化，而螺杆11带动多面齿条柱25上升过程中，齿条块30会下降，利用斜块27的镂空处与连接件16的插接，使得连接件16在斜块27的镂空处另一边滑动，带动滑件17沿着下安装座29表面向套管1中心线方向滑动，使得插件23向中间靠拢，将电机15机壳贴合升降座19底面，然后反向旋转蜗杆14，使得与内螺纹蜗轮环21螺纹连接的螺杆11带动内螺纹蜗轮环21下降复位，螺杆11带动多面齿条柱25下降过程中，齿条块30会上升，利用斜块27的镂空处与连接件16的插接，使得连接件16在斜块27的镂空处另一边滑动，带动滑件17沿着下安装座29表面向远离套管1中心线方向滑动，使得插件23插入电机15机壳。

本发明中的电机15和液压杆18均为现有市面上可以购买到的任意一款相应型号的产品，其结构和接线图是已知的，因此不加以过多解释。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油气井钻井用施工设备，包括钻头(4)、拼接管(2)和套管(1)，其特征在于，所述套管(1)内设置有用于连接拼接管(2)与套管(1)的上连接组件，同于连接套管(1)与钻头(4)的下连接组件以及用于驱动上连接组件和下连接组件的动力组件：

上连接组件包括固定套管(1)内上部位置的上安装座(20)，套设在上安装座(20)上、并且用于插接套管(1)与拼接管(2)插接处的插块(9)，所述插块(9)一侧固定连接有牵引绳(12)；

下连接组件包括固定在套管(1)内下部位置的下安装座(29)，以环形阵列分布套设在下安装座(29)上、并且用于固定钻头(4)的滑件(17)，所述滑件(17)上固定连接有连接件(16)，所述下安装座(29)上贯穿滑动连接有用于推动连接件(16)移动的斜块(27)，且下安装座(29)上设置有用于连接动力组件与斜块(27)的齿轮机构；

动力组件包括设置在套管(1)内，并且位于上安装座(20)与下安装座(29)之间的中安装座(13)，所述中安装座(13)上表面中心贯穿设置有用于连接牵引绳(12)、并且穿过上安装座(20)的螺杆(11)，所述螺杆(11)的底端固定连接有与齿轮机构啮合连接、并且贯穿下安装座(29)的多面齿条柱(25)。

2.根据权利要求1所述的一种油气井钻井用施工设备，其特征在于：所述中安装座(13)上端面转动连接有与螺杆(11)螺纹连接的内螺纹蜗轮环(21)，所述套管(1)内转动连接有与内螺纹蜗轮环(21)啮合连接的蜗杆(14)，且套管(1)内部贯穿固定连接有用于蜗杆(14)另一端内置的连接筒(3)。

3.根据权利要求1所述的一种油气井钻井用施工设备，其特征在于：所述上连接组件还包括套设在上安装座(20)上、并且与插块(9)一一对应的弹簧(10)，所述弹簧(10)的两端分别与插块(9)和上安装座(20)固定连接，所述牵引绳(12)穿过弹簧(10)内、并且所述上安装座(20)上表面固定连接有用于牵引绳(12)穿的支撑件(22)，所述套管(1)内壁顶端位置固定连接有环形阵列分布、并且与插块(9)一一对应的插座(8)，所述拼接管(2)的一端套设在套管(1)内、并且与插座(8)滑动插接。

4.根据权利要求1所述的一种油气井钻井用施工设备，其特征在于：所述中安装座(13)底面中心为与多面齿条柱(25)滑动的连接的中空设置，且中安装座(13)内顶面固定连接有贯穿多面齿条柱(25)的导杆(26)，所述多面齿条柱(25)上设置有多个齿条，并且多个齿条环形阵列分布在多面齿条柱(25)的圆周面。

5.根据权利要求1所述的一种油气井钻井用施工设备，其特征在于：齿轮机构包括固定在下安装座(29)上的若干限位框(28)，若干所述限位框(28)与多面齿条柱(25)的齿条部分一一对应，并且限位框(28)内转动连接有与多面齿条柱(25)啮合连接的传动齿轮(24)，以及滑动连接齿面与传动齿轮(24)啮合连接、并且齿背与斜块(27)相连的齿条块(30)。

6.根据权利要求5所述的一种油气井钻井用施工设备，其特征在于：所述斜块(27)上设置有V型镂空，所述连接件(16)的一端与斜块(27)的V型镂空滑动连接、并且斜块(27)的V型镂空一边与套管(1)中心线平行。

7.根据权利要求1所述的一种油气井钻井用施工设备，其特征在于：所述下安装座(29)底端设置有用于连接下连接组件、并且调整钻头(4)钻孔孔径的调节机构，调节机构包括固定在下安装座(29)底端的液压杆(18)和转动连接在套管(1)底端的转环(5)，所述液压杆(18)的伸缩端固定连接有升降座(19)，所述升降座(19)上表面边缘插接有与若干滑件(17)一一对应、并且套设插接的插件(23)，所述升降座(19)插接有电机(15)，电机(15)的驱动端可拆卸连接有安装轴(7)，所述安装轴(7)底端与若干钻头(4)的一端转动连接，所述钻头(4)的另一端转动连接有插接在转环(5)底端的滑座(6)，所述安装轴(7)上套设有与套管(1)底端内嵌螺纹连接的螺纹盖。

8.根据权利要求7所述的一种油气井钻井用施工设备，其特征在于：所述插件(23)远离液压杆(18)的一侧底部为凸起设置，且插件(23)的凸起部分与电机(15)机壳表面插接。

9.根据权利要求8所述的一种油气井钻井用施工设备，其特征在于：所述下安装座(29)底面位于滑件(17)为插槽式设计，并且滑件(17)与插件(23)的插接处顶端与下安装座(29)底面内嵌插接。

10.根据权利要求1-9所述的一种油气井钻井用施工设备的使用方法，其特征在于：通过动力组件驱动上连接组件，使得套管(1)插接固定在拼接管(2)端面，再通过动力组件驱动下连接组件，使得下连接组件上的调节组件插接固定钻头(2)。