CN204002562U - 涡轮驱动式水平井套管牵引器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种石油行业用的涡轮驱动式水平井套管牵引器,用于水平井中将套管下放到预定位置。其结构特征是采用涡轮作为驱动机构，涡轮由定子和转子组成；定子与壳体压紧在一起，转子通过平键和传动轴相连；传动轴上开有进水孔，传动轴的下部通过螺纹和钻头相连；钻头上开有侧向水孔和轴向水孔。工作时，套管前端连接牵引器，流经套管的钻井液流过壳体上的孔冲击涡轮，涡轮转子通过平键带动传动轴旋转。如遇到台肩或者缩颈时，特制钻头则会起到钻削或扩孔作用，为套管顺利前行扫清障碍。该工具结构简单、易于操作,只需控制地面钻井液泵压的大小即可,有助于解决水平井套管下入难的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油行业一种涡轮驱动式水平井套管牵引器，用于水平井中牵引套管。
背景技术
水平井钻井技术是上世纪80年代国际石油界迅速发展并日臻完善的一项综合性配套技术，是油气田高效开发的重要技术途径。
成功的完成一口大位移井所涉及的关键技术很多，能否让套管在井眼中顺利下入到设计位置是开发水平井的关键。一般钻井过程，其下部井眼直径都必须小于上一层套管的内径，这种常规的钻井程序将对相应套管的顺利下入和完井带来极大地不便，很大程度上随着超深井、大斜度井、大位移井等复杂井数量的增多，井身结构也就越来越复杂，套管层数越来越多，各层套管与钻出井眼的间隙越来越小，直接影响到下套管作业，也直接影响到完井作业和油气开发。
针对上述问题20世纪90年代后期，国外许多公司相继开发了能够在井下独立作业的电缆牵引器以便在水平井阶段牵引套管前行。其中，以Statoil、Maritime well service和Welltec3家公司联合开发的轮式电缆牵引器，SmarTract公司的伸缩式电缆牵引器和Sondex有限公司的Sondex电缆牵引器最为突出。最近，Deepcasing公司自主研发的Turbocaserexpress工具又有了新的突破，该工具已在沙特阿拉伯的Qatif油田的一口双分支定向井中试验成功。然而，具有我国自主知识产权的成熟产品在市场上仍处于空白，因此研制出一套符合我国实际需求又具可行性的套管牵引器方案是十分有必要的。
发明内容
本实用新型的目的是要解决水平井中套管不能顺利下入的难题，提出了一种涡轮驱动式水平井套管牵引器。
所采用的技术方案是涡轮驱动式水平井套管牵引器主要零部件由可钻穿材料加工而成；壳体内部采用涡轮作为驱动装置，涡轮定子与壳体压紧连接，转子与传动轴之间通过平键配合；传动轴上端通过外螺纹与圆螺母、推力轴承、防掉开槽螺母连接，下端通过内螺纹与特制钻头连接；传动轴上端有外螺纹，下端有内螺纹，中间位置加工有进水孔；特制钻头内部开有2个侧向水孔和1个轴向水孔。
工作时，套管前端连接牵引器，套管内的钻井液流过壳体上的孔冲击涡轮，涡轮转子通过平键带动传动轴旋转。如遇到台肩或者缩颈时，特制钻头则会起到钻削或扩孔作用，为套管顺利前行扫清障碍。
本实用新型提出的涡轮驱动式水平井套管牵引器其工作原理是：首先工具可在无须套管柱旋转的情况下将套管柱引导下入；接近目标深度时，由牵引器前部的特制钻头磨削扩孔，使套管下入到设计深度；然后，注水泥固井，将套管和牵引器固结；最后由于工具内部零件采用可钻穿材料加工，因此可以直接从内部钻穿整个工具，无需起下钻。
本实用新型的有益之处：牵引器在带着套管前行的过程中进行磨削和扩孔，因此不需要通井作业，节省时间；能在低泵排量和低泵压条件下工作而且扩孔速度高；采用可钻穿材料设计，工具可在数分钟内钻穿，不需要起下钻。该工具结构简单、易于操作,只需控制地面钻井液泵压的大小即可,有助于解决水平井套管下入难的问题。
附图说明
图1涡轮驱动式水平井套管牵引器整体方案；
图2A-A断面图；
图3防掉开槽螺母局部视图。
图中：1.壳体，2.防掉开槽螺母，3.推力轴承，4.定子，5.平键，6.传动轴，7.深沟球轴承，8.套筒，9.PDC钻头，10.侧向水孔，11.轴向水孔，12.进水孔，13.转子，14.圆螺母，15.孔，16.开口销。
具体实施方式
如图1～3所示涡轮驱动式水平井套管牵引器主要包括壳体(1)、防掉开槽螺母(2)、推力轴承(3)、定子(4)、平键(5)、传动轴(6)、深沟球轴承(7)、套筒(8)、特制钻头(9)、转子(13)、圆螺母(14)、开口销(16)。该工具采用涡轮作为驱动装置，涡轮定子(4)与传动轴(6)之间通过平键(5)进行连接，传动轴(6)上端通过螺纹与圆螺母(14)连接，下端也是通过螺纹与特制钻头(9)连接，中间部分有进水孔(12)；特制钻头(9)由工具钢加工而成。
安装时，首先将深沟球轴承(7)安装在传动轴(6)上，然后将平建(5)安装在传动轴(6)的键槽处，再装上涡轮，其次连接圆螺母(14)和推力轴承(3)，再将以上连接的组件和壳体(1)相连，然后在传动轴(6)的上部连接防掉开槽螺母(2)，装入开口销(16)，接着连接套筒(8)和特制钻头(9)。
工作时，钻井液冲击涡轮液压能转化成机械能促使涡轮旋转，由于涡轮的转子(13)通过平键(5)与传动轴(6)相连，因此转子(13)的旋转运动转换成传动轴(6)的轴向运动，传动轴(6)与特制钻头(9)连接，所以传动轴(6)的运动又可带动特制钻头(9)转动，从而实现磨削钻进。
钻井液流经通道；首先，流经套管的钻井液通过孔(15)进入壳体(1)、涡轮定子(4)、圆螺母(14)和推力轴承(3)围成的空间；然后，流进涡轮推动涡轮旋转，流过涡轮的钻井液通过传动轴(6)的进水孔(12)进入传动轴；最后，流到特制钻头(9)后经侧向水孔(10)和轴向水孔(11)喷出。
Claims (3)
1.一种涡轮驱动式水平井套管牵引器，用于油田中下放套管，其特征是，工具由可钻穿材料加工而成；壳体(1)内部采用涡轮作为驱动装置，涡轮定子(4)与壳体(1)压紧连接，转子(13)与传动轴(6)之间通过平键(5)配合；传动轴(6)上端通过外螺纹与圆螺母(14)、推力轴承(3)、防掉开槽螺母(2)连接，下端通过内螺纹与特制钻头(9)连接。
2.根据权利要求1所述的涡轮驱动式水平井套管牵引器，其特征是，传动轴(6)上端有外螺纹，下端有内螺纹，中间位置加工有进水孔(12)。
3.根据权利要求1所述的涡轮驱动式水平井套管牵引器，其特征是，特制钻头(9)内部开有2个侧向水孔(10)和1个轴向水孔(11)。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN106869799A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-06-20 | 中国石油集团钻井工程技术研究院 | 一种适用于耐磨岩层水力旋转式随钻扩眼器 |
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