用于螺杆钻具的防倒转装置和螺杆钻具的制作方法

本实用新型涉及石油开采技术领域，特别涉及一种用于螺杆钻具的防倒转装置和螺杆钻具。

背景技术：

井下作业一般会包括钻桥塞、钻水泥、修鱼顶、套铣、磨铣、修套等需要使用钻具的作业。在进行钻桥塞、钻水泥、冲砂等简单钻进作业时，通常采用螺杆钻具。

螺杆钻具包括管柱、螺杆马达、传动轴和钻头，钻头位于管柱的端部，螺杆马达位于管柱内，螺杆马达的输出轴通过传动轴与钻头同轴连接。其中管柱的端部螺纹连接有活动弯头，通过活动接头使管柱与其他管柱或输送动力介质的水龙带连接。工作时向螺杆马达内注入泥浆、清水等介质，使螺杆马达驱动钻头转动，实现将液体压力能转换为机械能。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于螺杆钻具驱动钻头转动的同时会在钻具的壳体上产生反扭矩，反扭矩传递至管柱，最终导致管柱与其螺纹连接的活动弯头解扣、与管柱连接的水龙带出现缠绕、管柱扭断等安全问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种用于螺杆钻具的防倒转装置和螺杆钻具，能防止因螺杆钻具产生的反扭矩而导致管柱倒转的问题，提高安全性。所述技术方案如下：

一方面，本实用新型实施例提供了一种用于螺杆钻具的防倒转装置，所述防倒转装置包括：固定筒和固定座，所述固定筒的一端具有用于将所述固定筒固定在井口的法兰，所述固定座包括两个管柱夹持块，所述两个管柱夹持块均具有连接面，所述连接面均设有凹槽，所述两个管柱夹持块的连接面贴合连接，所述两个管柱夹持块的凹槽构成用于夹持螺杆钻具的管柱的夹持槽，所述固定筒的横截面的内轮廓呈多边形，所述两个管柱夹持块在第一平面上的正投影的外轮廓与所述固定筒的横截面的内轮廓相匹配，使得所述固定座能够位于所述固定筒内，且所述夹持槽的轴线方向与所述固定筒的轴线方向重合，所述第一平面为垂直于所述夹持槽的轴向的平面。

在本实用新型实施例的一种实现方式中，所述两个管柱夹持块的凹槽内具有用于增大所述凹槽与螺杆钻具的管柱之间摩擦力的夹持件。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述夹持件通过销轴可拆卸地连接在所述凹槽内。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述夹持件为液压钳钳牙。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述凹槽的槽底具有供所述销轴插装的销孔，所述管柱夹持块与所述连接面垂直的侧面具有通孔，所述通孔与所述销孔连通。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述固定筒的横截面的内轮廓呈正方形。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述管柱夹持块上与所述连接面相连的两个相对侧面上设有减重槽，所述连接面上设有与所述减重槽连通的连接孔，所述两个管柱夹持块通过穿过所述两个管柱夹持块的连接孔的螺栓贴合连接。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述固定筒的外壁上设有吊耳。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述法兰的法兰面设有密封件。

另一方面，本实用新型实施例了一种螺杆钻具，所述螺杆钻具包括如前文所述的用于螺杆钻具的防倒转装置。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例防倒转装置包括固定筒和固定座，固定筒通过法兰固定在井口，固定座包括两个管柱夹持块，管柱夹持块的连接面具有凹槽，当两个管柱夹持块的连接面贴合连接时，两个管柱夹持块的凹槽构成用于夹持螺杆钻具的管柱的夹持槽，并且，固定筒的横截面的内轮廓呈多边形，两个管柱夹持块在第一平面上的正投影的外轮廓与固定筒的横截面的内轮廓相匹配，使得固定座能够位于固定筒内，且夹持槽的轴线方向与固定筒的轴线方向重合，这样当螺杆钻具的管柱夹持在固定座后，将固定座放置在固定筒内时，由于两个管柱夹持块在第一平面上的正投影的外轮廓与固定筒的横截面的内轮廓相匹配，使得固定座无法在固定筒内转动。这样在螺杆钻具工作时，即使因钻头转动而在螺杆钻具的管柱上产生反扭矩，由于管柱被两个管柱夹持块夹持固定，且两个管柱夹持块被限制在固定筒内不能相对于固定筒转动，从而有效地防止因螺杆钻具产生的反扭矩而导致管柱倒转的问题，提高安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种用于螺杆钻具的防倒转装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种固定筒的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种固定座位于固定筒内的状态示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种管柱夹持块的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种管柱夹持块的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在井下作业中，一般会进行钻桥塞、钻水泥、修鱼顶、套铣、磨铣、修套等作业。相关技术都会采用大修设备钻盘带动方钻杆进行旋转作业，而大修设备钻盘带动方钻杆存在作业费用较高，设备搬迁配套时间长，大修设备动力不足的问题。

因而，在进行小修、简单作业(钻进量小)时，通常会使用螺杆钻具。而螺杆钻具在遇到井口作业、浅井和井下复杂等情况时，由于钻具轻和不能控制管柱，经常会导致管柱产生反扭矩倒转的情况，进而导致水龙带缠绕管柱、活动弯头脱扣等安全问题。

为此本实用新型实施例提供了一种用于螺杆钻具的防倒转装置，图1是本实用新型实施例提供的一种用于螺杆钻具的防倒转装置的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的一种固定筒的结构示意图。如图1、2所示，该防倒转装置包括：固定筒1和固定座2，固定筒1的一端具有用于将固定筒1固定在井口的法兰11。固定座2包括两个管柱夹持块21，两个管柱夹持块21均具有连接面22，连接面22均设有凹槽23，两个管柱夹持块21的连接面22贴合连接，两个管柱夹持块21的凹槽23构成用于夹持螺杆钻具的管柱的夹持槽230。固定筒1的横截面的内轮廓呈多边形，两个管柱夹持块21在第一平面上的正投影的外轮廓与固定筒1的横截面的内轮廓相匹配，使得固定座2能够位于固定筒1内，且夹持槽230的轴线方向与固定筒1的轴线方向重合，第一平面为垂直于夹持槽230的轴向的平面。

其中，两个管柱夹持块21在第一平面上的正投影的外轮廓是指：正投影的投影区域构成的轮廓图形。固定筒1的横截面的内轮廓是指：固定筒1上垂直于固定筒1的轴向的截面中由固定筒1的内壁所对应的线条形成轮廓图形。

本实用新型实施例防倒转装置包括固定筒和固定座，固定筒通过法兰固定在井口，固定座包括两个管柱夹持块，管柱夹持块的连接面具有凹槽，当两个管柱夹持块的连接面贴合连接时，两个管柱夹持块的凹槽构成用于夹持螺杆钻具的管柱的夹持槽，并且，固定筒的横截面的内轮廓呈多边形，两个管柱夹持块在第一平面上的正投影的外轮廓与固定筒的横截面的内轮廓相匹配，使得固定座能够位于固定筒内，且夹持槽的轴线方向与固定筒的轴线方向重合，这样当螺杆钻具的管柱夹持在固定座后，将固定座放置在固定筒内时，由于两个管柱夹持块在第一平面上的正投影的外轮廓与固定筒的横截面的内轮廓相匹配，使得固定座无法在固定筒内转动。这样在螺杆钻具工作时，即使因钻头转动而在螺杆钻具的管柱上产生反扭矩，由于管柱被两个管柱夹持块夹持固定，且两个管柱夹持块被限制在固定筒内不能相对于固定筒转动，从而有效地防止因螺杆钻具产生的反扭矩而导致管柱倒转的问题，提高安全性。

本实施例中，两个管柱夹持块21在第一平面上的正投影的外轮廓与固定筒1的横截面的内轮廓相匹配可以是：该外轮廓和该内轮廓的形成的轮廓图形的形状相同，且外轮廓对应的轮廓图形的尺寸和内轮廓对应的轮廓图形的尺寸相当，以使固定座放置在固定筒内时，固定座无法在固定筒内转动。

其中，外轮廓对应的轮廓图形的尺寸和内轮廓对应的轮廓图形的尺寸相当可以是指外轮廓对应的轮廓图形的尺寸和内轮廓对应的轮廓图形的尺寸相同或相近。例如，外轮廓的侧边与内轮廓上对应的侧边之间的距离可以为0mm至5mm。

或者，外轮廓对应的轮廓图形的尺寸和内轮廓对应的轮廓图形的尺寸相当也可以是指：外轮廓对应的轮廓图形上最长的直线的长度大于内轮廓对应的轮廓图形上最短的直线的长度。

示例性地，以固定筒1的横截面的内轮廓和两个管柱夹持块21在第一平面上的正投影的外轮廓均呈矩形为例进行说明。如图3所示，外轮廓对应的轮廓图形上最长的直线的长度为l1，内轮廓对应的轮廓图形上最短的直线的长度为l2，结合图3可知，当l1大于l2时两个管柱夹持块21无法在固定筒1内转动，从而使得两个管柱夹持块21只能在固定筒1内沿着固定筒1的轴向移动。

本实施例中，固定筒1的横截面的内轮廓呈多边形，例如固定筒1的横截面的内轮廓可以为三角形、四边形、五边形等多种形状。

示例性地，固定筒1的横截面可以呈正方形，其中，固定筒1的壁厚一致，即固定筒1的外壁和内壁同样可以围成正方形。例如，固定筒1的内壁围成的正方形的边长可以为21cm(即固定筒的横截面的内轮廓为正方形)，而两个管柱夹持块21垂直于夹持槽230的轴线的截面同样可以是正方形(两个管柱夹持块21在第一平面上的正投影的外轮廓为正方形)，为便于两个管柱夹持块21沿固定筒1的轴向活动设置在固定筒1内，两个管柱夹持块21共同构成的正方形的横截面的边长可以比固定筒1的内壁围成的正方形的边长小1cm至3cm。例如，两个管柱夹持块21共同构成的正方形的横截面的边长可以为19cm，这样使得固定座2可刚好放入固定筒1内，且固定座2又不会相对于固定筒1转动。

可选地，固定筒1可以采用厚度为10mm至15mm的钢板制成，以保证固定筒1的使用寿命。

可选地，两个管柱夹持块21的凹槽23的槽底具有用于增大凹槽23的槽底与螺杆钻具的管柱之间摩擦力的夹持件3。通过设置夹持件3增大两个管柱夹持块21的凹槽23的槽底与螺杆钻具的管柱之间的摩擦力，可以提高两个管柱夹持块21夹持管柱的夹持力，使得在两个管柱夹持块21夹持管柱之后，管柱相对于两个管柱夹持块21转动，以防止因螺杆钻具的反扭矩导致的问题。

示例性地，夹持件可以为液压钳钳牙，液压钳钳牙是一种可拆卸安装在液压钳上的夹持零件，液压钳工作时对液压钳钳牙施加压力，以使液压钳钳牙能卡咬管柱，液压钳钳牙的表面具有凸起，在液压钳钳牙夹持管柱时可以增大液压钳钳牙与管柱之间的摩擦力，从而能更牢固地将管柱夹持在其中。

可选地，如图4、5所示，夹持件3通过销轴4可拆卸地连接在凹槽23内。通过销轴4将夹持件3可拆卸地安装在凹槽23的底面上，可以便于更换不同尺寸大小的夹持件3，以夹持更多不同管径的管柱，提高适用性。

示例性地，夹持件3为液压钳钳牙时，两个管柱夹持块21内安装的液压钳钳牙可以与螺杆钻具的管柱相匹配。例如，φ89mm的管柱选用7mm的钳牙，φ73mm的管柱选用15mm的钳牙。

本实施例中，两个管柱夹持块21的凹槽23的槽底均具有用于插装销轴4的销孔，销孔的深度可以不小于销轴4的长度，这样当需要更换液压钳钳牙时，可以直接将销轴4按压进销孔内，即可从销轴4上取下钳牙；或是直接顺着销轴4的轴向向外取出液压钳钳牙。亦是直接将销轴4从销孔内取出，如图4、5所示，两个管柱夹持块21上与连接面22垂直的侧面具有通孔20，通孔20与销孔连通，这样当将销轴4按压进销孔内后，可以将细小的杆件置入通孔20内，向杆件上施加外力使杆件推动销轴4沿着销孔向外移动，当销轴4的端部突出于液压钳钳牙表面时，可以直接将销轴4从销孔内取出，从而便于再次安装液压钳钳牙。

可选地，管柱夹持块21上与连接面22相连的两个相对侧面上设有减重槽25，连接面22上设有与减重槽25连通的连接孔26，两个管柱夹持块21通过穿过两个管柱夹持块21的连接孔26的螺栓贴合连接。如图4、5所示，连接面22上开设有4个与减重槽25连通的连接孔26，当两个管柱夹持块21的连接面22贴合时，将螺栓穿过两个管柱夹持块21上的连接孔26，然后使用螺母锁紧固定两个管柱夹持块21，以使得两个管柱夹持块21将管柱夹持在夹持槽230中。

如图1所示，固定筒1的外壁上设有吊耳12。吊耳12可以供钢丝绳穿过，便于牵引固定筒1移动，以调整固定筒1的位置。本实施例中，固定筒1的两相对侧壁上均设有一个吊耳12，这样在牵引、提拉固定筒1时，固定筒1的受力更加平衡，方便移动固定筒1的位置。

本实施例中，位于固定筒1的一端的法兰可以将固定筒1安装在井口的防喷器的法兰上。同时将固定筒1安装在井口的防喷器的法兰上时，在固定筒1的法兰与防喷器的法兰之间可以设置密封件，以提高固定筒1的法兰与防喷器的法兰连接后的密封性。

示例性地，密封件可以是自封胶芯，自封胶芯可以是橡胶材质的筒状结构，筒状结构的外壁具有外凸缘，自封胶芯的外凸缘压装在固定筒的法兰与防喷器的法兰之间，筒状结构位于固定筒的内部，筒状结构供管柱通过且用于封堵管柱和固定筒之间的环空，自封胶芯可以起到封堵井口的作用，帮助钻、磨、套铣等作业建立修井液循环，并防止小件落物掉入井筒内，防止卡钻。

下面简单描述本实用新型提供的用于螺杆钻具的防倒转装置的使用过程。

首先，将螺杆钻具的管柱与井底的螺杆钻具卸扣，然后，使用钢丝绳套挂在固定筒1的吊耳12上，用小绞车将固定筒1吊至井口，卸扣的管柱穿入固定筒1内，并将管柱与井内的螺杆钻具上扣，然后，将固定筒1安装在防喷器的法兰上，压好位于法兰之间的自封胶芯。接着，下放螺杆钻具，使螺杆钻具的钻头探至待钻进的位置(如鱼顶位置)。然后，上提螺杆钻具20cm，此时，使用两个管柱夹持块21将管柱卡装在其中，用螺栓连接固定。接着，下放螺杆钻具，使螺杆钻具的钻头探至待钻进的位置，使固定座2进入固定筒1内，然后，开启螺杆钻具进行钻磨作业。当钻进长度小于至一定距离后，例如，固定座2接近固定筒1法兰位置时，停止螺杆钻具，上提螺杆钻具，卸松固定座2，下放管柱探至钻塞位置，再将固定座2放入固定筒1上部位置进行钻进作业，即可持续钻进。

本实用型提供的防倒转装置结构简单、安装方便、制作成本低廉且安全可靠。在螺杆钻具进行钻、磨、套铣等作业时效果良好，螺杆钻具不会发生反扭矩倒转，在井口作业、浅井和遇到井下复杂等钻、磨套铣进尺缓慢的情况使用，可显著加快施工速度。还可以完成原本只有大修动力才能完成的修鱼顶、短距离套铣、磨铣、修套等作业，大幅提高了作业速度、降低了作业成本。通过固定筒上的法兰代替自封封井器井口法兰，可以安装自封胶芯，代替自封封井器的封堵井口的作用，帮助钻、磨、套铣等作业建立修井液循环，并防止小件落物掉入井筒内，防止卡钻。

本实用型提供的防倒转装置实际应用中效果良好，例如，在玉门油田q2-21井使用螺杆钻具在h：4229.56米钻水泥塞时无进尺，憋钻严重、反扭矩倒转无法施工起钻检查，通过查资料和打印证实塞面上有落物为深井泵固定凡尔和电缆卡子，使用套铣鞋、钢丝捞筒、螺杆钻具、油管进行套铣打捞施工，套铣14小时无进尺，加压憋钻严重，管柱反扭矩倒转，无法施工。在使用防倒转装置后，加压15至30kn套铣5分钟后开始有进尺，2小时进尺2米，起钻捞获深井泵固定凡尔和电缆卡子。

再如，探3井从井口26米进行钻水泥塞作业，由于钻具反扭矩倒转，加钻压困难，施工48小时进尺11m，施工进度太慢，使用防倒转装置后，钻具不再倒转，施工12小时进尺11m，24小时钻水泥塞40米，完成全部钻塞作业，效果显著。该防倒转装置通过可适应不同作业、提高施工效率，解决了小修动力利用油管、钻杆传输使用螺杆钻具进行钻桥塞、钻水泥、修鱼、套铣、磨铣、修套等作业管柱反扭矩倒转的难题，缓解了大修动力不足的矛盾，节约了作业费用，降低了采油成本。

本实用新型实施例提供了一种螺杆钻具，该螺杆钻具包括如前文所述的用于螺杆钻具的防倒转装置。螺杆钻具包括管柱、螺杆马达、传动轴和钻头，钻头位于管柱的端部，螺杆马达位于管柱内，螺杆马达的输出轴通过传动轴与钻头同轴连接。工作时向螺杆马达内注入泥浆、清水等介质，使螺杆马达驱动钻头转动，实现将液体压力能转换为机械能。其中，防倒转装置中的固定座用于夹持管柱，在固定筒的配合作用下，可以防止管柱因受到反扭矩而倒转，提高螺杆钻具的安全性。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。