CN204163631U - 一种自动力下套管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自动力下套管装置，其中，其包括从上至下依次连接的涡轮组件(1)、被所述涡轮组件(1)带动旋转的驱动轴(4)、被所述驱动轴(4)驱动并且安装有刀刃(6)的用于旋转划眼的钻头(5)，以及安装在所述驱动轴(4)上的轴承组件(3)。实施本实用新型的自动力下套管装置，由于顶部采用涡轮结构，水进入涡轮产生扭矩力，带动底部旋转，其可以在下完井管串时不旋转整个管柱仅底部旋转，在不影响固井施工工艺的情况下，下钻过程中起到划眼的作用，使管柱能够下到预定位置，大大降低了管串下深不到位的情况，减少了施工时间，提高了经济效益。

Description

一种自动力下套管装置

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻井技术领域，更具体地说，涉及一种自动力下套管装置。

背景技术

在常用固井工艺中，由于工艺的限制，完井管串下钻过程中如若遇阻，不能对整个管柱进行旋转，仅能通过上提下放尝试通过。在现有套管划眼的技术中，目前只有旋转下套管技术，旋转下套管技术是使用顶驱并通过扭矩环增加扣的强度来实现整个管串的旋转，该技术必须使用昂贵的顶驱、上扣系统以及扭矩监控系统。旋转下套管技术必须使用顶部驱动，在每根套管的扣中加入扭矩环以提高抗扭强度，对常规设备要求高，并且，该技术准备时间长，需要的设备多，费用高昂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述旋转下套管需要在顶部安装顶驱动、安装复杂的组件并且费用高昂的缺陷，提供一种操作便捷、成本较小的在下钻过程中起到划眼的作用并且使管柱能够下到预定位置的自动力下套管装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自动力下套管装置，其中，其包括从上至下依次连接的涡轮组件、被所述涡轮组件带动旋转的驱动轴、被所述驱动轴驱动并且安装有刀刃的用于旋转划眼的钻头，以及安装在所述驱动轴上的轴承组件。

所述涡轮组件包括芯轴，设置在所述芯轴上具有多个涡轮叶片的转子以及套设在所述转子外部的定子，所述转子的涡轮叶片凹面朝上，所述定子的涡轮叶片凹面朝下，并且所述转子和定子的涡轮叶片相对设置。

所述芯轴与所述驱动轴通过一万向轴连接，所述万向轴的上下端面各设有一键槽，所述芯轴的底端和所述驱动轴的顶端分别设置有与所述键槽相适配的凸块。

所述定子外套设有第一外壳，所述第一外壳内壁设置有用于紧固所述定子的定子压紧块，所述芯轴的底端安装有用于将所述转子上的涡轮叶片紧固在所述芯轴上的转子压紧块。

所述转子压紧块下端设置有一支撑块，所述转子压紧块和所述支撑块可相互转动，并且在接触面分别设置有金刚石复合片；所述定子压紧块内部设有用于支撑所述支撑块的凸圈。

所述万向轴的上下端面、芯轴的下端面以及驱动轴的上端面各设有键槽，所述万向轴的两端分别通过一适配所述键槽的键与所述芯轴、驱动轴连接。

所述轴承组件包括：与所述定子压紧块螺纹连接的第二外壳，安装在所述驱动轴上端的轴向轴承转子、紧固在所述第二外壳上的轴向轴承定子，安装在所述轴向轴承定子底部的径向轴承定子，安装在所述轴向轴承转子底部的径向轴承转子，以及安装于所述径向轴承转子底部的轴承支撑架。

所述轴向轴承转子、轴向轴承定子设置有多组，所述轴向轴承转子的底部端面设置有金刚石复合片，所述轴向轴承定子的内环与外环上设有导流孔，内环上部端面设有金刚石复合片；所述径向轴承定子的内径面设置有金刚石复合层，且内环与外环之间设有导流孔，所述径向轴承转子的外径面以及上下端面设置有金刚石复合层；所述轴承支撑架和所述驱动轴分别设置有导流孔，两者的导流孔形成流体通道。

所述第二外壳的底端安装有第三外壳，所述第三外壳的底部连接有一扶正器，所述扶正器的外侧壁对称设置有多个矩形凹槽。

所述钻头设置有多条刀刃，所述刀刃上设置有多个金刚石复合片。

所述钻头的顶部设置为圆台，所述刀刃自所述圆台的顶部延伸设置至钻头的底部，并且所述刀刃均匀设置在所述钻头上。

实施本实用新型的自动力下套管装置，由于顶部采用涡轮结构，水进入涡轮产生扭矩力，带动底部旋转，其可以在下完井管串时不旋转整个管柱仅底部旋转，在不影响固井施工工艺的情况下，下钻过程中起到划眼的作用，使管柱能够下到预定位置，大大降低了管串下深不到位的情况，减少了施工时间，提高了经济效益。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型自动力下套管装置实施例的剖视示意图。

图2是本实用新型自动力下套管装置实施例的爆炸结构示意图。

图3是图1的A-A方向的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型具有划眼功能的下套管装置的结构示意图，其主要包括五个部分：涡轮组件1、万向轴2、轴承组件3、驱动轴4及安装有刀刃6的钻头5，涡轮组件1、万向轴2、驱动轴4、钻头5从上至下依次连接，水从顶部的涡轮组件1流入，涡轮组件1产生的扭矩力带动万向轴2转动，万向轴2把其中的径向扭矩传递给驱动轴4，驱动轴4带动钻头5旋转进行划眼。

具体的，所述涡轮组件1包括设置在中心的芯轴11，固定设置在芯轴11上的具有多个涡轮叶片的转子12，以及套设置转子12外部的定子13，其中，转子12的涡轮叶片凹面朝上，定子13的涡轮叶片凹面朝下，转子12和定子13的涡轮叶片相对设置，水不断地从定子13涡轮叶片流向转子12的涡轮叶片，使转子12的涡轮叶片转动，产生扭矩力，带动中心的芯轴11转动，进而带动连接在底部的万向轴2转动。

具体的，如图1所示，所述万向轴2的上下端面分别设置有键槽20，用于连接芯轴11和驱动轴4，芯轴11和驱动轴4的对应面也设置有形状适配的凸块；又或者，在芯轴11和驱动轴4的对应面也设置键槽20，其通过一适配的键分别与万向轴2连接；在所述驱动轴4的中部设有导流孔，底部设置有公扣螺纹。

具体的，定子13外套设有第一外壳14，即定子外壳体，定子13通过定子压紧块131固定在第一外壳14上，定子压紧块131设置在第一外壳14的内壁上,水从第一外壳14内侧四周流入定子13的涡轮叶片；芯轴11的底端安装有用于将转子12上的涡轮叶片紧固在所述芯轴11上的转子压紧块121。转子压紧块121设置有母扣螺纹，用于与芯轴11顶端设置的公扣螺纹相配合，第一外壳14顶部设有母扣螺纹，定子压紧块131顶端设有与第一外壳14的母扣螺纹相配合的公扣螺纹；定子13中，多组涡轮叶片的底端设置定子垫圈123，通过上扣拧紧作用更于定子垫圈123将涡轮叶片轴向压紧于所述第一外壳14上。

具体的，转子压紧块121的底端安装设置有一支撑块122，定子压紧块131内部设置有凸圈，用于支撑该支撑块122，所述支撑块122和转子压紧块121可相互转动，并且在两者的接触面分别设置有金刚石复合片；所述支撑块122的内外径面设置有贯穿的多个导流孔。

具体的，所述轴承组件3包括：与所述定子压紧块131螺纹连接的第二外壳31，即轴承外壳体，安装座所述驱动轴4上的轴向轴承转子32、紧固在所述第二外壳31上的轴向轴承定子33，安装座所述轴向轴承定子33底部的径向轴承定子34，安装座所述轴向轴承转子32底部的径向轴承转子35，以及一安装在所述径向轴承转子35底部的轴承支撑架36，轴承支撑架36的上端设置有螺纹孔，其通过定位螺丝360固定在驱动轴4上；所述轴向轴承转子32、轴向轴承定子33重叠设置有多组，所述轴向轴承转子32的底部端面还设置有金刚石复合片,金刚石材料耐磨耐高温高压的特性；所述径向轴承定子34的内径面设置为金刚石复合层，且内环与外环之间设有导流孔；所述径向轴承转子35的外径面以及上下端面设置为金刚石复合层；所述轴承支撑架36的中部设置有导流孔，其与所述驱动轴4的导流孔形成流体通道。

具体的，如图2、图3所示，所述第二外壳31的底端安装有第三外壳37，即轴承底部外壳体，所述第三外壳37的底部连接有一扶正器38，如通过定位螺丝将扶正器38安装固定，所述扶正器38的外部对称设置有多个矩形凹槽380，在划眼过程中，从钻头5底部流出的钻井液经过扶正器38表面的矩形凹槽380流回地面，如图2中的箭头方向，也就是说矩形凹槽380作为钻井液流回地面的通道，扶正器38对整个装置起到居中定位的作用。第三外壳37的上端设有公扣螺纹，用于与所述第二外壳31底端的母扣螺纹连接。所述轴承支撑架36的下端安装设置有第一垫块361，所述第一垫块361的外部下端设置有第二垫块362，所述第一垫块361的底部端面和第二垫块362的顶部端面设置有金刚石复合片。

具体的，所述钻头5与所述驱动轴4螺纹连接，并且内部设置有多个导流孔；较好的，所述钻头5的外表面设置多条刀刃6，并在刀刃6上设置有多个金刚石复合片，参照图2中的刀刃6上呈片状的金刚石复合片，可间隔均匀地设置在刀刃6上，旋转时对四周的井壁切削、磨洗。如图1所示，所述钻头5的顶部呈圆台状，所述刀刃6自圆台51的顶部延伸设置至钻头5的底部，钻头5的非圆台部分有多条刀刃6呈螺旋设置，并且刀刃6最后聚于圆台51的顶部，多条刀刃6均匀设置在所述钻头5上。

综上，本实用新型的自动力下套管装置，顶部采用涡轮结构，毋须另外设置主驱动组件，其产生的扭矩力即可带动底部的钻头转动进行划眼，整个装置成本低，操作简单，能快速且顺利地使管柱下到预定位置，节省了施工时间，提高了经济效益。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动力下套管装置，其特征在于，其包括从上至下依次连接的涡轮组件(1)、被所述涡轮组件(1)带动旋转的驱动轴(4)、被所述驱动轴(4)驱动并且安装有刀刃(6)的用于旋转划眼的钻头(5)，以及安装在所述驱动轴(4)上的轴承组件(3)。

2.根据权利要求1所述的自动力下套管装置，其特征在于，所述涡轮组件(1)包括芯轴(11)，设置在所述芯轴(11)上具有多个涡轮叶片的转子(12)以及套设在所述转子(12)外部的定子(13)，所述转子(12)的涡轮叶片凹面朝上，所述定子(13)的涡轮叶片凹面朝下，并且所述转子(12)和定子(13)的涡轮叶片相对设置。

3.根据权利要求2所述的自动力下套管装置，其特征在于，所述芯轴(11)与所述驱动轴(4)通过一万向轴(2)连接，所述万向轴(2)的上下端面各设有一键槽(20)，所述芯轴(11)的底端和所述驱动轴(4)的顶端分别设置有与所述键槽(20)相适配的凸块。

4.根据权利要求2所述的自动力下套管装置，其特征在于，所述定子(13)外套设有第一外壳(14)，所述第一外壳(14)内壁设置有用于紧固所述定子(13)的定子压紧块(131)，所述芯轴(11)的底端安装有用于将所述转子(12)上的涡轮叶片紧固在所述芯轴(11)上的转子压紧块(121)。

5.根据权利要求4所述的自动力下套管装置，其特征在于，所述转子压紧块(121)下端设置有一支撑块(122)，所述转子压紧块(121)和所述支撑块(122)可相互转动，并且在接触面分别设置有金刚石复合片；所述定子压紧块(131)内部设有用于支撑所述支撑块(122)的凸圈。

6.根据权利要求4所述的自动力下套管装置，其特征在于，所述轴承组件(3)包括：与所述定子压紧块(131)螺纹连接的第二外壳(31)，安装在所述驱动轴(4)上端的轴向轴承转子(32)、紧固在所述第二外壳(31)上的轴向轴承定子(33)，安装在所述轴向轴承定子(33)底部的径向轴承定子(34)，安装在所述轴向轴承转子(32)底部的径向轴承转子(35)，以及安装于所述径向轴承转子(35)底部的轴承支撑架(36)。

7.根据权利要求6所述的自动力下套管装置，其特征在于，所述轴向轴承转子(32)、轴向轴承定子(33)设置有多组，所述轴向轴承转子(32)的底部端面设置有金刚石复合片，所述轴向轴承定子(33)的内环与外环上设有导流孔，内环上部端面设有金刚石复合片；所述径向轴承定子(34)的内径面设置有金刚石复合层，且内环与外环之间设有导流孔，所述径向轴承转子(35)的外径面以及上下端面设置有金刚石复合层；所述轴承支撑架(36)和所述驱动轴(4)分别设置有导流孔，两者的导流孔形成流体通道。

8.根据权利要求6所述的自动力下套管装置，其特征在于，所述第二外壳(31)的底端安装有第三外壳(37)，所述第三外壳(37)的底部连接有一扶正器(38)，所述扶正器(38)的外侧壁对称设置有多个矩形凹槽(380)。

9.根据权利要求1所述的自动力下套管装置，其特征在于，所述钻头(5)设置有多条刀刃(6)，所述刀刃(6)上设置有多个金刚石复合片。

10.根据权利要求9所述的自动力下套管装置，其特征在于，所述钻头(5)的顶部设置为圆台(51)，所述刀刃(6)自所述圆台(51)的顶部延伸设置至钻头(5)的底部，并且所述刀刃(6)均匀设置在所述钻头(5)上。