随钻倒扣装置的制作方法

本实用新型涉及钻井作业设备技术领域，是一种随钻倒扣装置。

背景技术：

卡钻是钻井作业最为常见的一种事故形式，也是更为严重复杂的井下事故，影响安全钻井,危害设备及人身安全，会造成时间、成本以及其它资源的大量浪费，如果不能尽快的采取行之有效的解决手段就会产生一系列的连锁反应，甚至最终造成井口报废。卡钻的原因很多，也比较复杂，一旦发生必须遵循安全、快速、灵活、经济的原则对事故进行处理，卡钻通常会发生在钻具外径较大的地方，如钻头、扶正器和钻铤的位置，如果酸泡、震击等措施无法解除时，只能采用倒扣套铣的方法来处理，但倒扣也是一个比较复杂的程序，倒扣前先进行紧扣，再依据卡点以上钻具的重量及泥浆的浮力、磨阻来进行准确的计算后，确定需要上提钻具的重量，才能在需要的位置将钻具倒开，这些程序需要花费很多的时间去完成，也会延误事故处理的最佳时间，导致事故的进一步恶化。目前大部分事故到后期都采用爆炸松扣的方法，但存在较大的风险和安全隐患、费用昂贵的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种随钻倒扣装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有钻井作业过程中倒扣工作效率低、操作不方便的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种随钻倒扣装置，包括倒扣短节、堵漏短节、弹簧、活塞和倒扣件，堵漏短节下部与倒扣短节上部通过螺纹固定连接在一起，堵漏短节内侧与倒扣短节内侧上下连通，堵漏短节上部设有内外连通的旁通孔，倒扣短节上部内侧安装有呈上下方向布置的活塞，活塞内侧设有上下连通的主水眼，活塞包括自下而上固定在一起的活塞芯轴和能够封堵旁通孔的活塞头；活塞芯轴下部外侧设有花键，活塞芯轴通过花键分别与堵漏短节下部内侧和倒扣短节上部内侧连接在一起；倒扣短节下部内侧由上至下依次设有弹簧和定位环台，弹簧上部抵在活塞芯轴下部，弹簧下部座于定位环台上部；对应活塞头下部位置的堵漏短节内侧设有能对活塞头起到限位作用的限位环台；对应活塞头上部位置的堵漏短节内侧设有呈上下方向布置的倒扣件，倒扣件下部设有能够封堵主水眼的堵球，倒扣件上部外侧设有弹性限位件，对应弹性限位件下部位置的堵漏短节内侧固定安装有能够实现弹性限位件上行限位的挡圈，弹性限位件能够下行穿过挡圈并位于挡圈下侧。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述对应挡圈下方位置的倒扣件上可套装有扶正器。

上述倒扣件上部可设有打捞矛，打捞矛位于弹性限位件上方。

上述弹性限位件可包括至少两个呈上下方向布置的锁紧弹簧，锁紧弹簧可呈大径端在上、小径端在下的圆锥螺旋状，每个锁紧弹簧均可与倒扣件外侧固定安装在一起。

上述对应主水眼位置的活塞头顶部可固定安装有限流环，限流环可呈开口上大下小的内锥孔状，堵球下部能座于限流环上部并封堵主水眼。

上述旁通孔内侧可设有挡环，挡环外侧可与旁通孔内侧固定连接在一起。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，具有作业效率高、操作便捷的优点。花键的设置保证了在钻井过程中堵漏短节和倒扣短节的扭矩传递，防止因钻进中的倒车、纵向、横向振动或其它原因造成堵漏短节和倒扣短节的连接螺纹松动而所发生脱扣现象；弹簧的设置为活塞的定位提供了有力支撑，使本实用新型的结构更加紧凑；弹性限位件的设置有效实现了活塞下行后的定位，避免了活塞在弹簧的作用下上行而无法解除活塞芯轴与堵漏短节和倒扣短节的花键连接，使本实用新型作业更具有稳定性和可靠性。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的主视剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为倒扣短节，2为定位环台，3为弹簧，4为堵漏短节，4-1为限位环台，5为活塞，5-1为活塞芯轴，5-2为活塞头，5-3为花键，6为旁通孔，7为扶正器，8为挡圈，9为倒扣件，9-1为堵球，9-2为打捞矛，10为限流环，11为主水眼，12为弹性限位件。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1所示，该随钻倒扣装置包括倒扣短节1、堵漏短节4、弹簧3、活塞5和倒扣件9，堵漏短节4下部与倒扣短节1上部通过螺纹固定连接在一起，堵漏短节4内侧与倒扣短节1内侧上下连通，堵漏短节4上部设有内外连通的旁通孔6，倒扣短节1上部内侧安装有呈上下方向布置的活塞5，活塞5内侧设有上下连通的主水眼11，活塞5包括自下而上固定在一起的活塞芯轴5-1和能够封堵旁通孔6的活塞头5-2；活塞芯轴5-1下部外侧设有花键5-3，活塞芯轴5-1通过花键5-3分别与堵漏短节4下部内侧和倒扣短节1上部内侧连接在一起；倒扣短节1下部内侧由上至下依次设有弹簧3和定位环台2，弹簧3上部抵在活塞芯轴5-1下部，弹簧3下部座于定位环台2上部；对应活塞头5-2下部位置的堵漏短节4内侧设有能对活塞头5-2起到限位作用的限位环台4-1；对应活塞头5-2上部位置的堵漏短节4内侧设有呈上下方向布置的倒扣件9，倒扣件9下部设有能够封堵主水眼11的堵球9-1，倒扣件9上部外侧设有弹性限位件12，对应弹性限位件12下部位置的堵漏短节4内侧固定安装有能够实现弹性限位件12上行限位的挡圈8，弹性限位件12能够下行穿过挡圈8并位于挡圈8下侧。

作业时，首先将倒扣短节1连接在已发生卡钻且外径较大钻具的上部，当卡钻发生后需进行倒扣作业时，将倒扣件9从井口钻具的水眼内下投，投入后连接方钻杆，如果能建立循环则说明水眼畅通，直接开泵下送堵球9-1到达活塞5主水眼11将其封堵；如果卡钻水眼不畅通，无法建立循环，下投堵球9-1后需等待其自由下行，并依据200m/min的速度来判断堵球9-1到达活塞5主水眼11的位置，到达后开泵憋压，在泵压的作用下倒扣件9推动活塞5下行，活塞5上端面到达旁通孔6时泵压开始下降，当旁通孔6完全贯通后泵压会下降4-5mpa，活塞5在泵压的作用下继续下行，进而活塞芯轴5-1外侧的花键5-3均与对应的堵漏短节4和倒扣短节1脱离，而此时弹性限位件12穿过挡圈8位置并位于挡圈8下方，由于挡圈8对弹性限位件12具有限位作用，使弹性限位件12位于无法上行，实现活塞5的定位，防止活塞5在弹簧3的作用下上行，由此使活塞芯轴5-1与堵漏短节4和倒扣短节1完全解除花键5-3连接，然后通过作业工具带动堵漏短节4转动使其与倒扣短节1分离（二者为螺纹连接，可通过旋转将二者分离），完成卡钻后的倒扣作业，具有作业效率高、操作便捷的优点。花键5-3的设置保证了在钻井过程中堵漏短节4和倒扣短节1的扭矩传递，防止因钻进中的倒车、纵向、横向振动或其它原因造成堵漏短节4和倒扣短节1的连接螺纹松动而所发生脱扣现象；弹簧3的设置为活塞5的定位提供了有力支撑，使本实用新型的结构更加紧凑；弹性限位件12的设置有效实现了活塞5下行后的定位，避免了活塞5在弹簧3的作用下上行而无法解除活塞芯轴5-1与堵漏短节4和倒扣短节1的花键5-3连接，使本实用新型作业更具有稳定性和可靠性；限位环台4-1的设置有效避免了在倒扣作业过程中活塞5下行从堵漏短节4中脱离。根据需要，挡圈8可通过螺纹连接的方式与堵漏短节4固定安装在一起；弹性限位件12可为现有公知能够发生形变并能下行穿过挡圈8而无法上行穿过挡圈8的橡胶件或弹簧件；活塞头5-2与堵漏短节4的安装间隙应满足井液不从二者间隙泄漏的作业要求；活塞芯轴5-1的长度应满足弹性限位件12穿过挡圈8后能够实现脱键（脱键即活塞芯轴5-1与堵漏短节4和倒扣短节1之间花键5-3连接的解除）；活塞芯轴5-2与堵漏短节4和倒扣短节1之间的连接花键5-3参数一致。

可根据实际需要，对上述随钻倒扣装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，对应挡圈8下方位置的倒扣件9上套装有扶正器7。扶正器7的设置避免倒扣件9在驱动活塞5下行的过程中，由于倒扣件9受力不均匀而出现偏斜的现象发生，有效保证了作业的连续性。根据需要，扶正器7为现有公知技术。

如附图1所示，倒扣件9上部设有打捞矛9-2，打捞矛9-2位于弹性限位件12上方。由此可实现作业结束后倒扣件9的打捞，使用方便快捷，根据需要，打捞矛9-2为现有公知技术。

如附图1所示，弹性限位件12包括至少两个呈上下方向布置的锁紧弹簧，锁紧弹簧呈大径端在上、小径端在下的圆锥螺旋状，每个锁紧弹簧均与倒扣件9外侧固定安装在一起。在泵压的作用下倒扣件9带动锁紧弹簧进入挡圈8，锁紧弹簧发生形变穿过挡圈8，锁紧弹簧复原并位于挡圈8下侧，由此可实现活塞5上行的限位，避免了活塞5在弹簧3的作用下上行而无法解除活塞芯轴5-1与堵漏短节4和倒扣短节1的花键5-3连接的现象发生。根据需要，锁紧弹簧可竖直的与倒扣件9固定安装在一起；也可以是每两个锁紧弹簧先交错成x状，然后每个锁紧弹簧的上部和下部分别与倒扣件9固定安装在一起。弹簧3为现有公知技术，其机械强度应满足作业要求。

如附图1所示，对应主水眼11位置的活塞头5-2顶部固定安装有限流环10，限流环10呈开口上大下小的内锥孔状，堵球9-1下部能座于限流环10上部并封堵主水眼11。由此可避免长期作业后堵球9-1与活塞头5-2上部接触部位的磨损，同时限流环10的设置有利于堵球9-1对主水眼11的封堵，也避免了封堵过程中出现错位而导致井液流入下部钻具的现象发生。根据需要，限流环10的机械强度应满足作业要求，例如可采用硬质合金限流环，其可通过镶嵌的方式与活塞头5-2固定安装在一起。

如附图1所示，旁通孔6内侧设有挡环，挡环外侧与旁通孔6内侧固定连接在一起。由此可使旁通孔6耐冲刷，有效提高了堵漏短节4的机械性能与使用寿命。根据需要，挡环为现有公知技术机械强度能够满足作业要求的挡环，其可采用镶嵌的方式与旁通孔6固定安装在一起。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本实用新型最佳实施例的使用过程之具体操作步骤：

<1>做好倒扣前的准备工作，查清井下所有钻具的水眼大小，并依据钻具水眼和限流环10的内径选择好与之相匹配的倒扣件9，详细的检查打捞矛9-2和堵球9-1，保证无磕碰伤痕；

<2>在地面用手压方式来检查倒扣件9的弹性限位件12的弹性复位是否完好；

<3>详细的测量倒扣件9扶正器7的最大外径，要小于井下最小水眼钻具3mm,确保成功打捞；

<4>需进行倒扣作业时，将倒扣堵球9-1从井口钻具的水眼内下投，投入后连接方钻杆，如果能建立循环，则说明水眼畅通，直接开泵下送堵球9-1到达活塞5限流环10主水眼11；如果卡钻水眼不畅通，无法建立循环，下投堵球9-1后需等待自由下行，并依据200m/min的速度来判断；

<5>堵球9-1到达活塞5限流环10主水眼11并将主水眼11封堵后开泵憋压，在泵压的作用下倒扣件9推动活塞5下行，活塞5的上端面到达旁通孔6时泵压开始下降，当旁通孔6完全贯通后泵压会下降4-5mpa；

<6>此时活塞5在泵压的作用下继续下行，当弹性限位件12穿过挡圈8并位于挡圈8下方时，活塞芯轴5-1与倒扣短节1和堵漏短节4之间的花键5-3连接解除，成功脱键；

<7>二次开泵来检验脱键情况，开泵后，泵压是旁通孔6打开下降后的泵压，不再发生变化，说明脱键是成功的，继续进行堵漏短节4和倒扣短节1之间的倒扣作业，从而达到倒扣的目的。否则，待分析查明原因再次进行；

<8>如果投球无法完成倒扣作业，需要重新恢复水眼畅通，可以通过解锁打捞器将倒扣件9解锁后从井底的打捞到地面，确保钻具水眼的畅通，便于事故处理。