无扭矩自动加压装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油气井钻探设备技术领域，具体而言，涉及一种钻井设备的井下钻进自动加压装置，尤其涉及一种无扭矩自动加压装置。
【背景技术】
[0002]在传统的钻井方式即定向滑动钻进时，钻柱是基本静止在井下内壁上，钻头则依靠井下的动力马达带动其旋转，并通过控制下部钻头的工作面从而实现定向滑动钻进。这种钻井方式存在的技术缺陷是钻头在钻进破岩过程中会因岩石的反作用力而产生反扭矩，所述反扭矩会通过钻头传递到动力马达和钻柱上，直接引起钻头的反向旋转，这将导致钻头工作面控制不稳，从而影响井下钻进的连续性和速度，最终造成大量的人力和时间浪费。
[0003]目前，在该技术领域中比较先进的水平井钻进工具是井下牵引器，也称为井下爬行器，这项技术在实际井下作业中得到了广泛的试验验证，其钻进效果良好。以美国为代表的一些发达国家应用电机驱动的这类牵引器相对较多，也形成了成熟的相关产品并已批量生产和投入市场，我国对所述井下牵引器的研发则较晚。但这类牵引器因其本身的设计存在缺陷使得在实际工作中不能实现连续作业，这势必会造成钻进工期的延长及钻进成本的增加，同时，由于这类牵引器装置的零部件数量多，因此极易出现运行故障和零部件的损坏，这又会直接导致其使用寿命的缩短。
[0004]连续油管技术是当今世界范围内较为先进的石油行业钻进作业技术，其具有操作简单、安全可靠等一系列明显的技术优势，因而该项技术在近些年来得到了很好的发展并且不断扩大应用范围，甚至在许多方面都取代了常规的井下作业，如在井下酸化、压裂、修井等作业。连续油管技术在二十世纪70年代就已开始在钻井工艺中得到了应用，到二十世纪90年代该项技术已应用于水平钻井。1995年以后国外运用连续油管技术钻井的数量更是以每年500 口井的速度递增，随着连续油管技术在钻井作业方面越来越完善，其在钻井技术领域的运用也在不断地得到拓展，该项技术可以进行直井、定向井、水平井的裸井钻进作业，许多工业观察家认为连续油管特别适合于新开井和探井的钻进，尤其在水平井、小眼井钻井、侧钻开窗中更加显示出它的优越性能。尽管如此，由于上述现有技术存在的缺陷，使得连续油管的技术优势不能得到充分的使用。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述现有钻井方式或者钻进工具的技术方案存在的技术缺陷，本实用新型提供一种无扭矩自动加压装置，该装置具有使用便捷并且能实现在井下连续作业的技术效果，同时具有钻杆无扭矩且能自动提升钻压的优点，适合应用于侧钻水平井的钻探工作。本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]无扭矩自动加压装置，包括内筒组件、中筒组件和外筒，所述内筒组件包括螺杆和内筒，所述螺杆两端分别与上下两个内筒形成固定连接，所述上下两个内筒的外壁上均设有外齿轮，所述上下两内筒在靠近所述螺杆两端位置均装有第一密封装置，所述上下两内筒在所述第一密封装置与所述螺杆两端面之间的外壁上分别设有两个通孔；所述中筒组件包括中筒和上下两组行星轮，在所述中筒的内壁上压注有橡胶衬套，所述螺杆与所述橡胶衬套相互啮合，所述橡胶衬套的两端由所述第一密封装置进行密封，即第一密封装置在所述上下两内筒与所述中筒之间形成密封结构，所述中筒设有上下两个支撑座，所述上下两个支撑座的两端面上均设有销孔，所述上下两组行星轮上均装有传动轴，所述传动轴的两端面上均设有销孔，所述上下两个支撑座上的销孔与所述上下两组行星轮传动轴上的销孔之间通过圆柱销形成铰链连接；所述外筒的外壁上设有至少三个加压无扭槽，在其内壁上设有上下两个内齿轮，所述上下两个外齿轮、所述上下两组行星轮和上下两个内齿轮分别形成两个行星轮系结构，所述外筒与所述中筒之间在设置第一密封装置的位置均设有第二密封装置进行密封。
[0007]设置所述圆柱销并形成铰链连接的结构能够实现行星轮在转动时不带动中筒转动。
[0008]优选的是，所述加压无扭槽采用螺旋叶片。
[0009]所述螺旋叶片呈略微翘起状态，其作用是吸入钻井液，并使钻井液加速通过，这将直接导致钻头空间形成真空，从而增加钻压，提高钻速。所述加压无扭槽能够根据不同井眼直径选择相应尺寸的规格。
[0010]在上述任一方案中优选的是，所述螺旋叶片采用短型螺旋叶片。
[0011]在上述任一方案中优选的是，所述螺旋叶片采用长型螺旋叶片。
[0012]在上述任一方案中优选的是，所述加压无扭槽与所述外筒的外壁之间采用一体式结构。
[0013]在上述任一方案中优选的是，所述加压无扭槽通过螺钉固定连接在所述外筒的外壁上。
[0014]在上述任一方案中优选的是，每个所述行星轮系至少设置有三个行星轮。
[0015]在上述任一方案中优选的是，所述加压无扭槽在所述外筒的外壁上采用均布形式布置。
[0016]在上述任一方案中优选的是，所述加压无扭槽在所述外筒的外壁上采用非均布形式布置。
[0017]在上述任一方案中优选的是，整体结构呈轴对称布置，同时以所述螺杆长度方向的中点位置所在的水平面为对称中心形成上下对称布置。
[0018]在上述任一方案中优选的是，所述外筒的内圆柱表面加工有内花键，所述中筒的外圆柱表面加工有外花键，所述内花键与所述外花键之间形成花键连接，所述花键连接采用过盈连接，所述过盈连接使得所述外筒与所述中筒之间保持上下方向形成固定、不滑动的状态。
[0019]在上述任一方案中优选的是，所述花键连接采用矩形花键。
[0020]在上述任一方案中优选的是，所述花键连接采用渐开线花键。
[0021]在上述任一方案中优选的是，所述内筒和中筒之间以及所述中筒与外筒之间均存在环形空间，所述内筒的内部空腔为钻井液的进入通道。
[0022]在上述任一方案中优选的是，所述螺杆两端与所述上下两个内筒之间的固定连接采用焊接连接。
[0023]在上述任一方案中优选的是，所述第一密封装置和所述第二密封装置均采用橡胶密封圈。
[0024]在上述任一方案中优选的是，所述第一密封装置和所述第二密封装置均采用单向阀。
[0025]在上述任一方案中优选的是，所述外筒的外壁与井的内壁相邻，所述外筒的外壁与井的内壁之间存在环形空间，所述环形空间为钻井液的返回地面通道。
[0026]为了保证行星轮系的正常运行、避免被泥浆液中的沙砾所填充，故设置所述第一密封装置和所述第二密封装置，具体采用橡胶密封圈还是单向阀进行密封依照钻井液的冲击力而定。当采用橡胶密封圈进行密封时，在制作的过程中要先通过高温热敷处理，放入橡胶，使其与内中外筒保持相对位置不变；当采用单向阀进行密封时，需要将两个单向阀分别焊接固定在所述内筒与中筒之间以及所述中筒与外筒之间，以便起到最佳的密封作用。
[0027]本实用新型通过保持中筒的不转动而实现钻进时不向上端传递扭矩，并通过中筒与连续油管相连接进行配套使用，因而在上下中筒的外壁伸出部分均设有外螺纹。
[0028]本实用新型与现有技术相比的有益效果是:(I)本实用新型结构紧凑、简单，零部件少，使用寿命长，适用于在任何深度的井下工作，尤其适用于水平井的钻进；同时生产成本及销售价格比同类产品如井下牵引器等大幅降低且工作稳定、不易损坏，与现有的井下牵引器相比，能够实现连续钻井，从而大幅缩短钻井工作周期，施工成本也随之大幅降低，具有推广应用价值；(2)本实用新型在设计之初就是为了与连续油管配套使用，因其具有独特的无扭矩自动加压的特点，从而能够预防连续油管钻井时因下部动力钻具的旋转而引起的上部连续油管反向旋转打结的现象，同时本实用新型钻进的井眼通常较小，因此能够实现射孔和压裂的技术效果。使用本实用新型比以上现有的钻进工具对地层的作用效率大很多，又由于与连续油管配套使用，因而能够根据具体施工要求钻出深度较长的井，钻进效果比射孔好至少数十倍以上。同理，跟压裂相比，由于本实用新型施工成本低，因此能够取代现有的压裂。相比在老井的套管开窗工艺中常规设置的两个窗，本实用新型能够设置两个窗以上，因而能够更好地达到钻进施工要求；(3)本实用新型通过所述外筒的外壁上设置的加压无扭槽抽汲泥浆液，来消除在研磨地层时的地层传递给钻杆的反扭矩，因而有效实现了钻井装置的无扭矩钻进，以便更好地与连续油管配套使用；(4)本实用新型通过螺杆即转子转动带动所述外筒外壁上的加压无扭槽转动，所述加压无扭槽可以抽汲泥浆液，使得泥浆液能够更快地通过所述加压无扭槽，使下部钻头存在有短暂的真空从而增加钻压。
【附图说明】
[0029]图1为按照本实用新型的无扭矩自动加压装置一优选实施例的结构主剖图；
[0030]图2为按照本实用新型的无扭矩自动加压装置的图1所示实施例的俯视图。
[0031]附图标记说明:
[0032]I内筒；2中筒；3加压无扭槽；4第一密封装置；5外筒；6螺杆；7行星轮；8圆柱销；9橡胶衬套；10第二密封装置。
【具体实施方式】
[0033]为了更好地理解本实用新型，下面结合具体实施例对本实用新型作了详细说明，但是，显然可对本实用新型进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本实用新型更宽的精神和范围。因此，以下实施例是具有例示性的而没有限制的含义。
[0034]实施例1:
[0035]如图1和图2所示，无扭矩自动加压装置，包括内筒组件、中筒组件和外筒5，所述内筒组件包括螺杆6和内筒1，所述螺杆6两端分别与上下两个内筒I形成固定连接，所述上下两个内筒I的外壁上均设有外齿轮，所述上下两内筒I在靠近所述螺杆6两端位置均装有第一密封装置4，所述上下两内筒I在所述第一密封装置4与所述螺杆6两端面之间的外壁上分别设有两个通孔；所述中筒组件包括中筒2和上