管柱旋转下入工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及一种协助管柱下入的工装，更具体地说，是涉及一种管柱旋转下入工具。
【背景技术】
[0002]随着大斜度井、大位移井以及水平井技术运用越来越广泛，在钻完井过程中，井眼摩阻、管柱自重和岩肩床堆积等问题普遍存在，导致管柱遇阻和不能正常下入的现象频繁出现。在油气开采中，起下钻摩阻巨大，送钻困难、钻柱下不到位等问题也引起了越来越多的关注。
[0003]目前，在下套管、尾管作业过程中出现粘卡等复杂情况时，一般需要起出管串通井，这种方法大幅度增加了作业时间，从而使作业时效降低、作业成本升高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种能够减小管柱下入时遇阻的风险，减少由于管柱下入遇阻产生的耗时，以保证钻完井作业中管柱能顺利下入到位的管柱旋转下入工具。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0006]本发明的管柱旋转下入工具，包括上下两端设置有内螺纹的上接头，所述上接头下端连接有连接体，所述连接体下端外侧连接有弹簧筒，内侧连接有下端外侧带轴向键槽的花键轴；所述花键轴和弹簧筒之间由上至下依次设置有弹簧、推力球轴承和内套，所述内套下端外侧连接有外套，所述外套下端内侧连接有花键体，所述花键体下端内侧连接有带径向通孔的活塞缸，所述活塞缸内侧通过剪切销钉固定设置有下心轴，所述下心轴外侧设置有一体结构的轴向换向轨道，换向轨道内设置有用于固定导向座的导向销。
[0007]所述下心轴下端外侧连接有下接头，所述下接头外侧设置有带通孔的螺母垫；所述下心轴上端内侧连接有位于花键轴、连接体和上接头内侧的上心轴，所述上心轴和上接头之间由上至下依次设置有推力调心滚子轴承、轴承座和推力圆柱滚子轴承，所述轴承座与上心轴固定连接。
[0008]所述上接头侧壁设置有两个径向通孔，通孔内分别设置有油囊和油堵。
[0009]所述轴承座的上端面设置有轴向凹槽，凹槽内设置有小弹簧。
[0010]所述弹簧筒沿圆周均匀设置有径向通孔。
[0011]所述活塞缸下端与下接头之间设置有外刮子。
[0012]所述下心轴下端沿圆周均匀设置有径向通孔。
[0013]与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是:
[0014](1)本发明中，花键轴与花键体处于分离状态，由上接头、连接体、花键轴、弹簧桶彼此固定连接构成的上端部与由其余部件构成的下端部彼此分离，上端部和下端部由于圆柱滚子轴承和推力球轴承的存在可以分离旋转，即下端部固定时上端部仍可自由旋转。解决了转动上部管柱时遇到摩阻大的问题，不需要在管柱以下施加扭矩，就可以使上部管柱旋转，降低了转动上部管柱时遇到的摩阻，同时也通过旋转减少了管柱由于摩阻等问题产生的重量损失，有利于管串下入；解决了钻完井作业中管柱下入遇阻导致管柱下不到位的问题，减少作业时耗、工作效率高；
[0015](2)本发明中，上接头设置有上下两个径向通孔，通孔内分别设置有油囊和油堵，油囊的功能为储油并平衡油腔内部压力，注油方式为真空注油，从油堵处注油时，润滑推力圆柱滚子轴承和推力调心滚子轴承，在本发明上端部与下端部彼此分离时，保证了其彼此间的相对旋转。
[0016](3)本发明中，花键轴和弹簧筒之间由上至下依次设置有弹簧、推力球轴承和内套，内套下部固定连接有花键体、外套以及活塞缸等，打压时剪切销钉剪断，花键体、内套、外套以及活塞缸受压力影响沿下芯轴上换向轨道的长槽上移，压缩弹簧，泄压后由于弹簧的作用导向键移至换向轨道的短槽，使花键轴与花键体咬合，本发明的上端部和下端部锁紧，施加在本发明上端部的扭矩向下传递，使得上端部和下端部同步旋转，管柱下入到位后，可实现本发明与下入管柱的顺利分离，起出本发明。
[0017](4)本发明通过下芯轴的换向轨道设计，可通过打压多次实现本发明的上端部和下端部“锁紧”与“分离”旋转间的转换，具有适用性高、功能独特等优点。
【附图说明】
[0018]图1-1、1-2、1-3、1-4、1-5是本发明的结构不意图。
[0019]图2是本发明中的花键轴结构示意图
[0020]图3是图2的A-A剖视图。
[0021]图4是本发明中的花键体结构示意图。
[0022]图5是图4的B-B剖视图。
[0023]图6是本发明中的下芯轴结构示意图。
[0024]图7是图6的C-C剖视图。
[0025]图8是图6中的换向轨道部位的局部示意图。
[0026]附图标记:1上接头2上芯轴 3油囊4推力调心滚子轴承 5小弹簧6轴承座7油堵8紧定螺钉9推力圆柱滚子轴承10防退螺钉11连接体12花键轴13弹簧桶14弹簧15推力球轴承16内套17外套18花键体19下芯轴20导向座21导向销22剪切销钉23锁定螺钉24活塞缸25螺母垫26下接头27外刮子
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0028]如图1-1、1_2、1-3、1-4、1-5依次串接在一起即得本发明的完整结构。
[0029]本发明的管柱旋转下入工具，包括上下两端设置有内螺纹的上接头1，所述上接头1上端的内螺纹扣型可为HT55，所述上接头1侧壁设置有两个径向通孔，通孔内分别通过螺纹设置有油囊3和油堵7。所述上接头1下端通过螺纹连接有连接体11，并通过防退螺钉10固定，所述连接体11下端外侧通过螺纹连接有弹簧筒13，内侧通过螺纹连接有下端外侧带轴向键槽的花键轴12(如图2和图3所示)，所述弹簧筒13可沿圆周均匀设置有径向通孔。所述花键轴12和弹簧筒13之间由上至下依次设置有弹簧14、推力球轴承15和内套16，所述内套16下端外侧通过螺纹连接有外套17，所述外套17下端内侧通过螺纹连接有花键体18(如图4和图5所示)，所述花键体18下端内侧通过螺纹连接有带径向通孔的活塞缸24，所述活塞缸24上端内侧通过剪切销钉22固定设置有下心轴19(如图6和图7所示)，所述下心轴19中上部外侧设置有一体结构的轴向换向轨道(如图8所示)，换向轨道内设置有用于固定导向座20的导向销21，所述导向销21位于换向轨道长槽最下端时，导向座20的下端面正好接触到活塞缸24的上端面。
[0030]所述下心轴19下端外侧通过螺纹连接有下接头26，并通过锁定螺钉23固定，所述下接头26的下端设置有外螺纹，扣型可为HT55，所述下心轴19下端可沿圆周均匀设置有径向通孔，所述通孔位于下接头26上侧对应位置，所述下接头26外侧通过螺纹设置有上端带径向通孔的螺母垫25，所述螺母垫25的上端面与活塞缸24的下端面正好接触。所述活塞缸24下端与下接头26之间设置有外刮子27，所述外刮子27设置于活塞缸24的径向通孔下侧，防止碎肩进入活塞缸24与下接头26的间隙卡死活塞缸24，所述外刮子27的材料可选用聚四氟乙烯，耐腐蚀耐高温，且摩擦系数低。所述下心轴19上端内侧可通过螺纹和销钉连接有位于花键轴12、连接体11和上接头1内侧的上心轴2，所述上心轴2和上接头1之间由上至下依次设置有推力调心滚子轴承4、轴承座6和推力圆柱滚子轴承9，所述推力圆柱滚子轴承9位于连接体11的上侧，所述轴承座6与上心轴2之间可通过螺纹和紧定螺钉8固定连接，所述轴承座6的上端面设置有轴向凹槽，凹槽内设置有小弹簧5。
[0031]所述油囊3功能为储油并平衡油腔内部压力，注油方式为真空注油，从油堵7处注油时，润滑推力圆柱滚子轴承9和推力调心滚子轴承4。本发明中各部件之间的接触面，可根据需要设置密封圈。
[0032]本发明的工作原理为:本发明处于原始状态时，所述花键轴12与花键体18处于分离状态。当本发明下端部固定时，由于推力圆柱滚子轴承9和推力球轴承15的存在，本发明中由上接头1、连接体11、花键轴12、弹簧桶13构成的上端部相对于下端部可独立旋转。经打压，由于内部密封压力增加，剪断剪切销钉22，花键体18、内套16、外套17以及活塞缸24受压力影响沿下芯轴19上的换向轨道的长槽上移。泄压后由于弹簧14的作用，导向键21移至换向轨道的短槽，花键体18与花键轴12咬合，工具上端部便可将扭矩传递至工具下端部，达到同步旋转的目的。
[0033]再次打压，花键体18、内套16、外套17以及活塞缸24受压力影响沿下芯轴19上的换向轨道短槽上移，泄压后由于弹簧14的作用导向销21回归于换向轨道的长槽，所述花键体18与花键轴12分离，本发明上端部和下端部重回分离状态。
【主权项】
1.一种管柱旋转下入工具，包括上下两端设置有内螺纹的上接头(I)，其特征是，所述上接头(I)下端连接有连接体(11)，所述连接体(11)下端外侧连接有弹簧筒(13)，内侧连接有下端外侧带轴向键槽的花键轴(12);所述花键轴(12)和弹簧筒(13)之间由上至下依次设置有弹簧(14)、推力球轴承(15)和内套(16)，所述内套(16)下端外侧连接有外套(17)，所述外套(17)下端内侧连接有花键体(18)，所述花键体(18)下端内侧连接有带径向通孔的活塞缸(24)，所述活塞缸(24)内侧通过剪切销钉(22)固定设置有下心轴(19)，所述下心轴(19)外侧设置有一体结构的轴向换向轨道，换向轨道内设置有用于固定导向座(20)的导向销(21)。 所述下心轴(19)下端外侧连接有下接头(26)，所述下接头(26)外侧设置有带通孔的螺母垫(25);所述下心轴(19)上端内侧连接有位于花键轴(12)、连接体(11)和上接头(I)内侧的上心轴(2)，所述上心轴(2)和上接头(I)之间由上至下依次设置有推力调心滚子轴承(4)、轴承座(6)和推力圆柱滚子轴承(9)，所述轴承座(6)与上心轴(2)固定连接。2.根据权利要求1所述的管柱旋转下入工具，其特征是，所述上接头(I)侧壁设置有两个径向通孔，通孔内分别设置有油囊⑶和油堵(7)。3.根据权利要求1所述的管柱旋转下入工具，其特征是，所述轴承座(6)的上端面设置有轴向凹槽，凹槽内设置有小弹簧(5)。4.根据权利要求1所述的管柱旋转下入工具，其特征是，所述弹簧筒(13)沿圆周均匀设置有径向通孔。5.根据权利要求1所述的管柱旋转下入工具，其特征是，所述活塞缸(24)下端与下接头(26)之间设置有外刮子(27) ο6.根据权利要求1所述的管柱旋转下入工具，其特征是，所述下心轴(19)下端沿圆周均匀设置有径向通孔。
【专利摘要】本发明公开了一种管柱旋转下入工具，包括设置有内螺纹的上接头，所述上接头下端连接有连接体，所述连接体下端外侧连接有弹簧筒，内侧连接有下端外侧带轴向键槽的花键轴；所述花键轴和弹簧筒之间由上至下依次设置有弹簧、推力球轴承和内套，所述内套下端外侧连接有外套，所述外套下端内侧连接有花键体，所述花键体下端内侧连接有活塞缸，所述活塞缸内侧通过剪切销钉固定设置有下心轴，所述下心轴外侧设置有一体结构的轴向换向轨道，换向轨道内设置有用于固定导向座的导向销。本发明能够减小管柱下入时遇阻的风险，减少由于管柱下入遇阻产生的耗时，以保证钻完井作业中管柱能顺利下入到位，适用于钻完井作业中管柱的下入。
【IPC分类】E21B23/00
【公开号】CN105239945
【申请号】CN201510689861
【发明人】刘禹铭, 朱益辉, 王晓松, 魏来, 吕克华, 李波, 孟凡华, 赵金成
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海油能源发展股份有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月22日