一种井下钻具防扭送钻装置的制作方法

1.本实用新型涉及的是石油行业井下作业使用的防扭送钻装置，尤其是一种井下钻具防扭送钻装置。


背景技术：

2.连续油管是用低碳合金钢制作的管材，有很好的挠性，又称挠性油管，一盘连续油管长几千米。连续油管侧钻是最新开展的工艺，以其作业速度快、安全等优势得到越来越多应用，可以代替常规油管进行很多作业。连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点，作业设备体积小，作业周期快，成本低等诸多优势。鉴于连续油管的诸多优势，目前也经常用于油、气、水井中的螺杆钻磨铣、钻塞、侧钻开窗等施工中。使用连续油管钻修井时，钻头靠井下动力马达带动旋转，通过控制下部钻具的工具面实现定向和钻进功能。
3.由于连续油管在井下不能旋转的特殊性，钻压、扭矩和井下钻具组合受到限制，当地层阻碍扭矩大于螺杆钻具提供给钻头的钻进扭矩时，容易引起转子扭矩累积，并反作用于定子和井下钻具中，反扭矩不能及时释放会导致连续油管损坏、螺杆钻具故障和钻压传递困难等问题，严重制约了连续油管钻井的效率和应用。同时，由于连续油管较钻杆刚性差，施工过程中的反扭矩会作用在全井管柱上而且钻头在破岩过程中会产生反扭矩，引起钻具反向旋转，导致工具面控制不稳，从而影响钻进的连续性和速度。受井深、井斜、加压大小、井下落物状态等诸多因素影响，管柱储存的变形能量会无预测地存储和释放，造成连续油管钻井工况变得不稳定，进而影响钻进施工效果。
4.为了解决连续油管以及带压作业等管柱携带的钻具在钻井过程中遇到的反扭矩和送钻钻进的问题，需要研制一种防扭送钻装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种井下钻具防扭送钻装置，将其连接在螺杆钻具上方，随作业管柱下入井内，解决现有连续油管以及带压作业等管柱携带的钻具在钻井过程中遇到的反扭矩和送钻钻进的问题，方便施工，提高施工效果和施工效率。
6.本实用新型的技术解决方案是：
7.一种井下钻具防扭送钻装置包括上接头、中心管和下接头，其中：中心管设有传压孔，中心管的两端分别与上接头和下接头连接，中心管的外面装有锚定机构、复位弹簧和连接套；锚定机构设有锚体和锚爪，锚爪安装在锚体中，锚体的上端装有压帽且下端与下接头之间自上而下依次装有复位弹簧和连接套；中心管与锚体之间通过键槽连接，中心管能够在锚体中上下移动。
8.优选的，所述中心管的外壁中设有滑键，该滑键至少设有三个。
9.优选的，所述中心管的两端分别与上接头和下接头螺纹连接，在所述中心管下端的螺纹连接段与上接头之间还装有固定销钉。
10.优选的，所述锚体的内壁中设有滑键槽，该滑键槽与中心管外壁的滑键相配合。优
选的，所述锚体内壁中的滑键槽与锚爪交错设置。
11.优选的，所述压帽的内腔是阶梯内腔，压帽的上部内腔套装在中心管的外面、中部内腔设有内螺纹与锚体螺纹连接、下部内腔配装在锚体的上部台肩外面；在所述压帽的上部内腔中装有密封件。
12.优选的，所述锚体的上部台肩与压帽的下部内腔之间装有密封件，在所述锚体的下端内壁设有密封件且下端外壁还设有与复位弹簧形状相附的弹簧嵌装环形槽，所述复位弹簧的上端与锚体中部外壁的下端面焊接在一起。
13.优选的，所述下接头设有非等径内圆和非等径外圆，所述上接头的上部内圆设有内螺纹和密封件，所述上接头中的内螺纹与中心管的下部螺纹连接，在所述上接头的上部本体中还设有销钉孔，该销钉孔中能够装入固定销钉与中心管中的销钉孔连接；所述下接头的上部外圆也设有弹簧嵌装环形槽且能够在该弹簧嵌装环形槽中装入复位弹簧；所述下接头的中部外圆设有连接套安装凹槽，在该连接套安装凹槽内能够装入连接套。
14.优选的，所述连接套由两个能够对接在下接头中的连接套安装凹槽外面的半圆体组成，两个所述的半圆体的上部外壁也设有弹簧嵌装环形槽且下部外壁的外径大于上部外壁的外径；所述复位弹簧能够装入连接套中的弹簧嵌装环形槽中且复位弹簧的下端与连接套下部外壁的上端端面焊接。
15.优选的，所述连接套的两个半圆体下部外壁的对接处设有连接耳，在该连接耳中能够装入夹紧螺钉；组装完成后的防扭送钻装置中上接头的下端面至压帽的上端面之间的距离等于或小于复位弹簧最大的拉伸距离。
16.本实用新型的显著使用效果是：
17.本装置能够用于如连续油管和带压作业管柱等使用螺杆钻具旋转钻进施工作业中。使用本实用新型后，在钻进施工时，下方钻具产生的反扭矩不能上传到上方的作业管柱中，同时还可实现作业管柱的下放和上提，实现钻具的送钻操作。
18.本实用新型实现了施工扭矩不传递到本装置上方的作业管柱中，避免了全井管柱承扭，提高了钻柱的稳定性和施工效率。同时可上下活动作业管柱，实现如侧钻开窗、钻塞、磨铣等存在扭矩的施工中。
19.本实用新型由锚定机构咬合在套管壁中，具有能够抵消井下钻具的反扭矩的特点，能够预防连续油管或其它作业管柱钻进时，下部动力钻具旋转引起上部作业管柱反向旋转的情况发生；同时本实用新型还能够在无扭矩的状态下送钻钻进，重复操作可实现持续钻进施工。
20.本实用新型为防止井下钻具的反扭矩上传提供了专用设备，同时又能实现作业管柱的送钻操作，具有显著的使用效果和应用价值并能产生很好的经济效益。
附图说明
21.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
22.图1是本实用新型的结构示意图。
23.图中：上接头1、中心管2、压帽3、锚体4、压板5、锚爪弹簧6、锚爪7、压板螺钉8、复位弹簧9、夹紧螺钉10、连接套11和下接头12。
具体实施方式
24.附图仅为参考与说明之用，并非用以限制本实用新型的保护范围。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.参见图1，一种井下钻具防扭送钻装置包括上接头1、中心管2和下接头12，其中：中心管2设有传压孔，中心管2的两端分别与上接头1和下接头12连接，中心管2的外面装有锚定机构、复位弹簧和连接套11；锚定机构设有锚体4和锚爪7，锚爪7安装在锚体4中；锚体4的上端装有压帽3且下端与下接头12之间自上而下依次装有复位弹簧9和连接套11；中心管2与锚体4之间通过键槽连接，中心管2能够在锚体4中上下移动。
28.锚定机构的锚爪7和锚爪弹簧6安装在锚体4中的锚爪安装槽中，在锚爪7和锚爪弹簧6的上面安装压板5并将压板5通过压板螺钉8与锚体4固定在一起，锚爪7的外表面加工有竖直的卡牙，锚爪7能够从压板5和锚体4的锚爪安装槽中伸出并咬紧在套管内壁中，实现本装置的锚定。
29.本实用新型能够连接在连续油管或带压作业和常规钻修作业管柱下端的螺杆钻具的上方并随作业管柱下入井内。向作业管柱内泵入液体加压后，锚定机构中的锚爪7将本装置咬合固定在套管的内壁中。由于中心管2与锚体4之间通过键槽连接，中心管2能够在锚体4中上下移动，钻具在钻进的过程中，中心管2与锚体4之间的键槽设置和咬合固定在套管内的锚定机构，让本实用新型抵消了下方连接的螺杆钻具的反扭矩，使来自下方钻具的反扭矩不能上传到本装置上方的作业管柱中。由于本装置中的中心管2与锚体4之间通过键槽连接，中心管2能够在锚体4中上下移动，可以实现连续油管以及带压作业和常规钻修作业管柱对螺杆钻具加压送钻的功能。送钻过程中，中心管2带动下接头12和外面安装的复位弹簧9一同下行，为钻头加压钻进；当上接头1下行至压帽3上端时，完成单个送钻行程。地面停泵，作业管柱内泄压，锚定机构解封、安装在锚体4下部和下接头12之间的复位弹簧9回复到原来位置。通过作业管柱下移钻具和本实用新型，重复本实用新型的坐封和送钻操作，完成下一个送钻行程。
30.本实用新型不仅解决了连续油管以及带压作业和常规钻修作业管柱中螺杆钻具产生的反扭矩问题，同时还为井下钻具的加压送钻提供了可能和方便，使用效果显著。
31.在上述实施例的基础上，本实用新型还有以下实施例：优选的一个实施例：所述中
心管2的外壁中设有滑键，该滑键至少设有三个。
32.优选的一个实施例：所述中心管2的两端分别与上接头1和下接头12螺纹连接，在所述中心管2下端的螺纹连接段与上接头12之间还装有固定销钉。
33.优选的一个实施例：所述锚体4的内壁中设有滑键槽，该滑键槽与中心管2外壁的滑键相配合。优选的一个实施例：所述锚体4内壁中的滑键槽与锚爪7交错设置。在中心管2的外壁加工滑键，在锚体4内壁加工滑键槽，主要是为了加工和制造方便，当然也可以在锚体4的内壁加工滑键，而在中心管2的外壁加工滑键槽。
34.优选的一个实施例：所述压帽3的内腔是阶梯内腔，压帽3的上部内腔套装在中心管2的外面、中部内腔设有内螺纹与锚体4螺纹连接、下部内腔配装在锚体4的上部台肩外面；在所述压帽3的上部内腔中装有密封件，实现压帽3与中心管2之间的密封，可防止坐封液体从此处泄漏。
35.优选的一个实施例：所述锚体4的上部台肩与压帽3的下部内腔之间装有密封件，防止坐封液体从此处泄漏，在所述锚体4的下端内壁设有密封件且下端外壁还设有与复位弹簧9形状相附的弹簧嵌装环形槽，所述复位弹簧9的上端与锚体4中部外壁的下端面焊接在一起。复位弹簧9的本体部分能够安装在弹簧嵌装环形槽内，锚体4的下端内壁的密封件可实现锚体4与中心管2之间的密封，防止坐封液体从此处泄漏。
36.优选的一个实施例：所述下接头12设有非等径内圆和非等径外圆，所述上接头12的上部内圆设有内螺纹和密封件，所述上接头12中的内螺纹与中心管2的下部螺纹连接，在所述上接头12的上部本体中还设有销钉孔，该销钉孔中能够装入固定销钉与中心管2中的销钉孔连接；所述下接头12的上部外圆也设有弹簧嵌装环形槽且能够在该弹簧嵌装环形槽中装入复位弹簧9；所述下接头12的中部外圆设有连接套安装凹槽，在该连接套安装凹槽内能够装入连接套11。
37.优选的一个实施例：所述连接套11由两个能够对接在下接头12中的连接套安装凹槽外面的半圆体组成，两个所述的半圆体的上部外壁也设有弹簧嵌装环形槽且下部外壁的外径大于上部外壁的外径；所述复位弹簧9能够装入连接套11中的弹簧嵌装环形槽中且复位弹簧9的下端与连接套11下部外壁的上端端面焊接。复位弹簧9固定在锚体4与连接套11之间，送钻操作时，中心管2能够带动下接头12及其下方连接的钻具一块下行完成钻进任务，单个送钻行程完成后，在复位弹簧9的带动下，下接头12回归原位。
38.优选的一个实施例：所述连接套11的两个半圆体下部外壁的对接处设有连接耳，在该连接耳中能够装入夹紧螺钉10；组装完成后的防扭送钻装置中上接头1的下端面至压帽3的上端面之间的距离等于或小于复位弹簧9最大的拉伸距离。连接套11的两个半圆体通过连接耳和夹紧螺钉10的固定连接方式较为简单方便，当然，连接套11的两个半圆体在组装到下接头12中以后，还能够通过安装卡箍的方式和焊接方式完成装配。
39.本实用新型工作原理和使用方法如下述：
40.将本实用新型连接在连续油管或带压作业和常规钻修管柱下端的螺杆钻具的上方下入井内，向作业管柱内泵入液体加压。
41.作业管柱内的液压力使液体从中心管2的传压孔进入中心管2与锚体4间的环形空间，传递到锚爪7底部，将锚爪7向外推出并压紧和咬合在套管内壁上。
42.连接在本装置下方的螺杆钻具工作时的反扭矩由中心管2外表面凸起的滑键传递
给锚体4和锚爪7，由于锚爪7外表面的卡齿与套管之间的咬合使作业管柱锚定，扭矩不向上传递给上方的作业管柱。
43.钻具需要向下或向前钻进送钻时：
44.下放作业管柱，中心管2外表面的滑键沿锚体4内的滑键槽向下滑动，与此同时，中心管2带动下接头12和联接套11同步下行，复位弹簧9受拉变形，实现钻具的钻进。
45.下钻操作至上接头1的下端面与压帽3上端面接触后，完成单个送钻行程。
46.地面停泵，释放作业管柱内的压力，锚爪7在锚爪弹簧6的作用下回收，与锚体4连为一体的复位弹簧9和下接头12以及中心管2恢复到初始状态。
47.通过作业管柱下移钻具和本实用新型，重复本实用新型的坐封和送钻操作，完成下一个送钻行程。
48.循环往复，继续对本实用新型打压锚定、下钻施工，直至完成全部施工。
49.上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本实用新型不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本实用新型的精神和启示下做出修改。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的创造精神和创造理念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。因此，保护范围不仅限于上文的说明。