煤层气专用水平井可调径螺杆钻具的制作方法

1.本发明涉及到螺杆钻具技术领域，尤其涉及煤层气专用水平井可调径螺杆钻具。


背景技术：

2.随着油气勘探开采工作的不断深入，常规油气资源补给保障难度增加，加快开发非常规油气资源，增加油气产量，延长石油工业的生命周期，同时也可为中国油气提供多途径供给，对提高我国中长期油气保障具有重要意义。非常规油气资源主要包括致密岩油气、页岩气、页岩油、煤层气，非常规油气资源在我国分布广，藏量大，其中最重要的就是煤层气的开采。煤层气传统开采方式是直井开采，产量低、效益差，目前常用的增产措施就是水平井钻井开采。煤层气储层特性与常规能源储层差别很大，主要由页岩、砂岩、灰岩构成，应力高，含水饱和度变化大，岩层软硬不均，由于钻进时遇水膨胀及应力释放，往往使地层和井壁失稳，引起钻孔偏斜，井壁变窄，甚至崩塌，因此煤层气钻进时须随时纠偏、调整凿井径。螺杆钻具是煤层气水平钻进常用的动力机械，它是一种空腔容积式液力机械，以液体为动力介质，钻进时螺杆钻具及钻头以外的整套钻具不旋转，作为输送压力工作介质的通道和支撑，传动轴下端的钻头回转，把液体压力转为机械能，螺杆钻具水平钻进是煤层气钻探工程领域的关键技术。但钻井时发生偏斜和井壁膨胀变窄，无法完成作业指标时，不能随时调整钻进孔径，往往需起出钻具更换钻头，增加了工作量，作业效率低下，且易发生井下事故。市场需要一种能在煤层气水平井钻进时可随时调整钻凿孔径的螺杆钻具。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以增大钻凿井径的煤层气专用水平井可调径螺杆钻具。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：煤层气专用水平井可调径螺杆钻具，包括：进液接头、液压马达总成、万向轴总成和传动轴总成，所述进液接头的下端与液压马达总成相连接，所述液压马达总成的下端与万向轴总成相连接，所述万向轴总成的下端与传动轴总成相连接，在所述传动轴总成的下端连接有变径活塞总成，所述变径活塞总成的下端通过过渡接头与铣鞋相连接；所述变径活塞总成包括：t型活塞杆、活塞压板、复位弹簧和压板固定螺栓，在所述t型活塞杆的上端设置有椭圆活塞，所述椭圆活塞的下端设置有斜面，在所述传动轴总成的下端设置有与椭圆活塞相互配合椭圆形环空内腔，所述椭圆活塞通过活塞压板和压板固定螺栓限位在椭圆形环空内腔内，在所述活塞压板内有弹簧安装腔，所述复位弹簧设置在弹簧安装腔内，所述复位弹簧的上端与椭圆活塞下端的斜面相抵，所述复位弹簧的下端与活塞压板相抵，所述斜面与活塞压板上端平面之间的夹角为1
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3度，所述椭圆活塞与传动轴总成的下端内壁之间设置有密封圈，在所述t型活塞杆内设置有导水孔，所述导水孔的上端为锥形设置在椭圆活塞内部。
5.为了更好地解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：所述密封圈为两道o型密封圈。
6.本发明的优点是：使用本发明煤层气专用可调径螺杆钻具水平钻进时，当钻进至易偏斜和井壁膨胀变窄大的复杂地层需调整增大钻凿孔径时无需起下钻进，更换大规格铣鞋，可在不起钻情况下调整地面压力，使井下铣鞋在椭圆活塞发生偏斜，使与之相连的铣鞋旋转半径增大，从而增大钻凿井径。同时由于地面压力增大，同时也增大了铣鞋的旋转动力，在钻凿井径增大时，钻具规格未变情况下，仍然能够满足铣鞋足够的磨铣效率，顺利完成钻进任务。当复杂地层段钻凿通过后，不需起下钻更换铣鞋，只需使地面井液压力降至正常压力，椭圆活塞在复位弹簧的作用下复位，钻凿井径又恢复至正常设计要求，操作简便，变径灵活可靠安全。
附图说明
7.图1为本发明煤层气专用水平井可调径螺杆钻具的上半段结构示意图。
8.图2为本发明煤层气专用水平井可调径螺杆钻具的下半段结构示意图。
9.图3为图2中a部分的放大结构示意图。
10.图4为图3中b
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b剖视结构示意图。
11.图中：1、进液接头，2、液压马达总成，3、万向轴总成，4、传动轴总成，41、椭圆形环空内腔，5、过渡接头、6、铣鞋，71、t型活塞杆，711、椭圆活塞，712、斜面，72、活塞压板，73、复位弹簧，74、压板固定螺栓， 75、弹簧安装腔，76、密封圈，77、导水孔，78、加压腔。
具体实施方式
12.下面结合附图和具体实施例详细描述一下本发明的具体内容。
13.如图1、图2、图3、图4所示，煤层气专用水平井可调径螺杆钻具，包括：进液接头1、液压马达总成2、万向轴总成3和传动轴总成4，所述进液接头1的下端与液压马达总成2相连接，所述液压马达总成2的下端与万向轴总成3相连接，所述万向轴总成3的下端与传动轴总成4相连接，在所述传动轴总成4的下端连接有变径活塞总成，所述变径活塞总成的下端通过过渡接头5与铣鞋6相连接；所述变径活塞总成包括：t型活塞杆71、活塞压板72、复位弹簧73和压板固定螺栓74，在所述t型活塞杆71的上端设置有椭圆活塞711，所述椭圆活塞711的下端设置有斜面712，在所述传动轴总成4的下端设置有与椭圆活塞711相互配合椭圆形环空内腔41，所述椭圆活塞711通过活塞压板72和压板固定螺栓74限位在椭圆形环空内腔41内，在所述活塞压板72内有弹簧安装腔75，所述复位弹簧73设置在弹簧安装腔75内，所述复位弹簧73的上端与椭圆活塞711下端的斜面712相抵，所述复位弹簧73的下端与活塞压板72相抵，所述斜面712与活塞压板72上端平面之间的夹角为1
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3度，所述椭圆活塞711与传动轴总成4的下端内壁之间设置有密封圈76，在所述t型活塞杆71内设置有导水孔77，所述导水孔77的上端为锥形设置在椭圆活塞711内部。
14.本发明煤层气专用水平井可调径螺杆钻具设置在有变径活塞总成，在传动轴总成4下端的连接腔室设计成椭圆形环空内腔41，椭圆形环空内腔41中设置与其相互配合的t型活塞杆71，以防工作时活塞杆在腔室内旋转，椭圆活塞711的下端设置有斜面712，斜面712与活塞压板72上端平面之间的夹角为1
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3度为工作中的可变斜面角度，采用变径活塞总成和过渡接头5将地面传导的动力传给铣鞋6，在t型活塞杆71内设置有导水孔77，导水孔77的上端为锥形设置在椭圆活塞711内部，以确保工作时，加压时椭圆活塞711上端面形成节流
压力，不加压时，有助于椭圆活塞711内部形成向上的推力，在椭圆活塞711外侧与传动轴总成4的椭圆环空配合面之间设置有密封圈76，密封圈76在实际使用过程中可以采用两道o型密封圈，防止作业时发生侧漏。
15.本发明煤层气专用水平井可调径螺杆钻具使用时正常钻凿地面液体压力在2
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3mpa，复位弹簧73不会被压缩，t型活塞杆71旋转中心面不会形成偏斜角度，传动轴总成4通过变径活塞总成、过渡接头5带动铣鞋6旋转钻进，当钻进到易偏斜、膨胀地层，需增大钻凿井径时，只要在地面加大液压动力至5
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7mpa，压力进入传动轴总成4的下端的加压腔78内对椭圆形环空内腔41内对椭圆活塞711进行施压，克服复位弹簧73的弹力向下推动，使t型活塞杆71旋转中心面形成偏斜角度，从而使铣鞋6的旋转半径加大，就能达到增大钻凿孔径的目的。地面液压动力越大，复位弹簧73收缩越多，椭圆活塞711端面偏斜角度越大，铣鞋6旋转半径越大，钻凿井径越大，当偏斜膨胀地层完钻通过后，恢复正常地面压力，t型活塞杆71在复位弹簧73和磨铣地层及作用力下复位，钻凿井径恢复正常，不需频繁起钻更换铣鞋6。