无线遥控自动控制旋转水泥头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油开发钻井领域，尤其是钻井固井时用的水泥头。
【背景技术】
[0002]随着深井、超深井钻井技术的发展及海上和深井油气开发具有高风险、高投入的特点，HSE (健康、安全、环保)要求越来越高，且面临管柱超长、超重等问题，因此，常规水泥头已经无法适应陆地钻完井及海上油气开发需求。为了提高固井质量，需要在下入、钻井液循环或固井过程中旋转尾管，这就需要一种旋转水泥头在井口进行旋转，为了提高操作安全性，需要设计远程控制胶塞及坐封球的投放装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种无线遥控自动控制旋转水泥头，通过无线遥控使得挡销旋塞打开投放胶塞或坐封球自动完成，并能够旋转传递扭矩给下部钻具旋转，提高固井质量。
[0004]本发明的目的是这样实现的:无线遥控自动控制旋转水泥头，包括由上至下依次连接的旋转注入头、水泥头、示位器，在水泥头上设置无线遥控控制系统。
[0005]本发明的旋转注入头包括具有中心孔的中心管，在中心管上设置与中心孔相连通的通孔；在所述中心管上套置旋转由壬，在旋转由壬内设置与中心管的通孔相连通的环腔，在旋转由壬上设置与环腔相连通的接口，在旋转由壬的接口设置由壬堵头；在所述旋转由壬的上下两端均螺纹连接轴承座，每个轴承座远离旋转由壬的一端均设置轴承盖，每个轴承盖均与中心管螺纹连接；在每个轴承座与中心管之间均设置推力轴承、径向轴承、垫圈，垫圈设置在推力轴承与径向轴承之间，在每个垫圈处的中心管上均设置锁环。
[0006]本发明的旋转由壬的上下两端与中心管之间均设置组合密封圈，旋转由壬的接口与由壬堵头之间设置由壬密封圈密封；每个轴承盖均与中心管螺纹连接并通过顶丝固定，在每个轴承座上均设置黄油嘴。
[0007]本发明的水泥头包括水泥头体，水泥头体的上端螺纹连接上接头，上接头的上端与中心管的下端螺纹连接；在所述水泥头体内设置轴向布置的水泥头主通孔和轴向布置的水泥头副通孔，在水泥头体上径向设置挡销旋塞孔，挡销旋塞孔内设置挡销旋塞，在挡销旋塞上设置旋塞主通孔、旋塞副通孔、旋塞斜通孔，旋塞主通孔设置在水泥头主通孔内的挡销旋塞上，旋塞副通孔设置在水泥头副通孔内的挡销旋塞上，并且旋塞主通孔与旋塞副通孔垂直布置，旋塞斜通孔的一端与旋塞副通孔、另一端与水泥头主通孔连通；所述挡销旋塞的一端伸出水泥头体后连接步进电机，挡销旋塞的另一端伸出水泥头体后连接旋塞示位杆。
[0008]在本发明的上接头与水泥头体之间设置第一 O型圈。
[0009]在本发明的水泥头体外连接控制器外壳，步进电机设置在控制器外壳内，控制器外壳内还设置电机座，步进电机连接在电机座上。
[0010]本发明的电机座套在挡销旋塞上，在电机座与挡销旋塞之间设置第一轴承；在水泥头体的外壁上设置端盖安装槽，端盖安装槽内设置端盖，端盖套置在挡销旋塞上，端盖与挡销旋塞之间设置第二轴承和防尘圈，防尘圈设置在第二轴承的外侧，在挡销旋塞的两端与水泥头体之间均设置挡圈和第二 O型圈。
[0011]本发明的示位器包括示位接头，示位接头的上端与水泥头体的下端螺纹连接，在示位接头上支撑一根横向布置的示位轴，示位轴的两端均伸出示位接头后连接示位杆，示位轴的中部连接示位摆锤，示位摆锤设置在示位接头内。
[0012]在本发明的示位轴与示位接头之间设置第三O型圈。
[0013]本发明的无线遥控控制系统包括远程遥控触摸屏、控制器、无线接收发射模块、电源、旋塞感应器、示位感应器；远程遥控触摸屏通过无线接收发射模块连接控制器；旋塞感应器连接在挡销旋塞连接步进电机的一端，示位感应器连接在示位接头的外壁上并且与示位杆相配合，旋塞感应器的信号输出端和示位感应器的信号输出端均与控制器连接；控制器还连接步进电机驱动器，电源给控制器和步进电机驱动器供电，步进电机驱动器驱动步进电机转动。
[0014]本发明通过以上设计，在水泥头体中心孔(主通孔)一侧设计有副通孔，轴向上设计有挡销旋塞孔，孔内装有挡销旋塞，挡销旋塞上设有两个互相垂直的通孔，一个为主通孔，与水泥头体主通孔对齐，一个为副通孔，与水泥头体副通孔对齐，旋塞副通孔上端内侧设有斜通孔，使旋塞副通孔与水泥头主通孔联通。挡销旋塞一侧装有旋塞打开关闭指示杆，操作人员可通过观察指示杆方向判断旋塞孔处于什么位置。一侧装有挡销旋塞开关控制器，控制旋塞旋转打开与关闭。挡销旋塞开关控制器由无线遥控控制板控制，无线遥控控制板及电池固定在水泥头体上，其外部有外壳罩住密封。当接收到打开指令时，控制器使挡销旋塞旋转90度，主通孔打开，副通孔关闭，指示杆由横向转为纵向，同时控制板检测到挡销旋塞以旋转90度，并发出信号给无线遥控器，遥控器面板上显示旋塞主孔打开，告知操作人员，胶塞或坐封球通过旋塞主孔下行。当接受到关闭指令时，挡销旋塞反转90度关闭主通孔，副通孔打开。当胶塞通过示位器时，示位器上示位杆会发生摆动，操作人员通过观察此示位杆摆动判断胶塞或旋塞是否通过示位器，同时示位器发出信号给无线遥控器，并在遥控器面板上显示球或胶塞已通过，告知操作人员，胶塞或坐封球已通过示位器下行。
[0015]循环泥浆时，泥浆通过旋转注入头中心孔进入其下部管柱内进行循环洗井。当需要旋转时，可通过顶驱或转盘驱动旋转注入头中心管旋转，旋转由壬接口外接的管汇和中心管之间通过轴承进行旋转，所以旋转由壬接口外接的固井管汇固定不动，提高了操作安全性。
[0016]本发明具有以下特点:
(O结构设计简单、合理，强度高，寿命长。胶塞释放及投球只有一种控制方式；
(2)挡销旋塞旋转扭矩低。旋塞机构采用直通式结构设计，且在两端设有轴承，密封部位紧靠主通孔、副通孔一侧，水泥浆不能进入旋塞孔腔内，减少了摩擦阻力，降低了旋转扭矩；
(3)控制方式新颖、安全。旋塞打开、关闭采用电控方式自动完成，结构新颖，安全，钻台上方除必要的固井管汇外，不再有其它管线，提高了操作环境安全性。同时实现了固井水泥头向智能化、自动化方向发展；
(4)远程控制采用便携式无线遥控器控制，操作方便；(5)维护保养方便，工作量小。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的一种结构示意图。
[0018]图2为旋转注入头的结构示意图。
[0019]图3为水泥头的结构示意图。
[0020]图4为示位器的结构示意图。
[0021]图5为图4中A-A向视图。
[0022]图6为无线遥控控制系统的原理图。
[0023]图7为远程遥控触摸屏的操控面板的示意图。
[0024]图8为图1的立体图。
[0025]图9为图3中C部放大图。
[0026]图10为图8中B部放大图。
【具体实施方式】
[0027]如图1、8所示，无线遥控自动控制旋转水泥头，包括由上至下依次连接的旋转注入头1、水泥头2、示位器3，在水泥头2上设置无线遥控控制系统4。
[0028]如图2所示，旋转注入头I包括具有中心孔1-2的中心管1-1，在中心管1_1上设置与中心孔1-2相连通的两个通孔1-3形成四通中心管。在中心管1-1上套置旋转由壬1-4，旋转由壬1-4的上下两端与中心管1-1之间均设置组合密封圈1-5，在旋转由壬1-4内设置与中心管1-1的通孔1-3相连通的环腔1-6，在旋转由壬1-4上设置两个与环腔1-6相连通的接口 1-7，在旋转由壬1-4的两个接口 1-7均设置由壬堵头1-8并通过由壬密封圈1-9密封。在旋转由壬1-4的上下两端均螺纹连接轴承座1-10，每个轴承座1-10远离旋转由壬1-4的一端均设置轴承盖1-11，每个轴承盖1-11均与中心管1-1螺纹连接并通过顶丝
1-12固定。在每个轴承座1-11与中心管1-1之间均设置推力轴承1-13、径向轴承1-16、垫圈1-14，垫圈1-14设置在推力轴承1-13与径向轴承1-16之间，在每个垫圈1_14处的中心管1-1上均设置锁环1-15。在每个轴承座1-10上均设置黄油嘴1-17便于对轴承进行润滑。
[0029]如图3所示，水泥头2包括水泥头体2-1，水泥头体2-1的上端螺纹连接上接头