[發明專利]一種用頂部驅動鉆井裝置下套管作業的方法

有效

• 申請號: 200910078565.0
• 申請日: 2009-02-26
• 公開（公告）號: CN101487377A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 張國田;張宏英;李興杰;謝宏峰;李美華
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;北京石油機械廠
• 主分類號: E21B7/20
• 分類號: E21B7/20
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 李玉明

1.一種用頂部驅動鉆井裝置下套管作業的方法，其特征在于：

A、在頂部驅動鉆井裝置(10)主軸的下端連接頂驅下套管裝置(8)；

B、在頂驅吊環(9)下部連接套管吊卡(5)，使用套管吊卡(5)提升單根套管(2.2)；

C、利用頂驅下套管裝置(8)下端的導向頭和皮碗扶正被提升的單根套管(2.2)，并且使被提升單根套管(2.2)下端螺紋與鉆臺氣動卡瓦(1)上支撐的套管柱(2.1)上端螺紋對扣；

D、通過頂部驅動鉆井裝置(10)液壓源驅動頂驅下套管裝置(8)的卡瓦向下運動，并夾緊單根套管(2.2)內壁或外壁；

E、啟動頂部驅動鉆井裝置(10)的旋轉上扣機構，帶動單根套管(2.2)旋轉上扣，通過頂部驅動鉆井裝置(10)控制單根套管(2.2)螺紋連接的上扣扭矩，使單根套管(2.2)與套管柱(2.1)可靠連接；

F、松開鉆臺氣動卡瓦(1)上支撐的套管柱(2.1)，使頂驅吊環(9)和套管吊卡(5)支撐單根套管(2.2)和套管柱(2.1)的全部重量；

G、下放單根套管(2.2)和套管柱(2.1)；使用鉆臺氣動卡瓦(1)固定單根套管(2.2)；

H、通過頂部驅動鉆井裝置(10)主軸水眼和頂驅下套管裝置(8)中心孔，向單根套管(2.2)和套管柱(2.1)內腔灌注泥漿；

I、重復A～H步驟，直至把全部套管連接并下放到井底；

在下套管過程中，遇到井眼縮徑、井壁坍塌、巖屑沉淀問題時，通過頂部驅動鉆井裝置(10)主軸水眼和頂驅下套管裝置(8)中心孔，向單根套管(2.2)和套管柱(2.1)內腔灌注泥漿并循環泥漿；并啟動頂部驅動鉆井裝置(10)的旋轉上扣機構，帶動單根套管(2.2)旋轉，使單根套管(2.2)與套管柱(2.1)在井內旋轉；

所使用的頂驅下套管裝置(8)結構主要由心軸(8.1)、上端蓋(8.2)、活塞缸(8.3)、活塞(8.4)、下端蓋(8.5)、推拉卡筒(8.6)、限位卡環(8.8)、卡瓦(8.11)、卡瓦心軸(8.12)、皮碗(8.13)和導向頭(8.14)組成，

心軸(8.1)為圓柱狀，心軸(8.1)有中心孔，在心軸(8.1)的下端螺紋連接有卡瓦心軸(8.12)，卡瓦心軸(8.12)為圓柱狀，卡瓦心軸(8.12)有中心孔，在卡瓦心軸(8.12)的下端螺紋連接有導向頭(8.14)，導向頭(8.14)的外壁上套有皮碗(8.13)；

在心軸(8.1)的下端外壁上套有活塞(8.4)，活塞(8.4)的上下兩端有筒狀體，筒狀體內壁與心軸(8.1)之間能相對滑動，在活塞(8.4)的外部有活塞缸(8.3)，活塞缸(8.3)內壁為階梯圓形結構，活塞(8.4)上端的筒狀體外壁與活塞缸(8.3)內壁階梯小圓柱面滑動密封配合；

在活塞缸(8.3)的頂端固定有上端蓋(8.2)，上端蓋(8.2)有中心孔，心軸(8.1)穿過上端蓋(8.2)的中心孔，在活塞缸(8.3)的上端內部并且與心軸(8.1)之間有軸承，活塞缸(8.3)與心軸(8.1)之間能相對轉動；

在活塞缸(8.3)下端固定有下端蓋(8.5)，下端蓋(8.5)有中心孔，下端蓋(8.5)中心孔與活塞(8.4)下端的圓筒體外壁之間滑動密封配合，在活塞缸(8.3)壁上有高壓流體的進口和出口；

活塞(8.4)下端圓筒體的下端在下端蓋(8.5)外部，活塞(8.4)下端圓筒體與卡瓦心軸(8.12)外壁上的卡瓦(8.11)頂部連接；

在卡瓦心軸(8.12)的外壁上均勻分布有3～6個軸向槽，在每個軸向槽內嵌入一個條形卡瓦(8.11)，卡瓦(8.11)下端外圓有卡瓦牙，卡瓦(8.11)下端內側有斜面，卡瓦心軸(8.12)軸向槽的底有斜面，卡瓦(8.11)下端內側的斜面與卡瓦心軸(8.12)軸向槽底的斜面配合。

2.根據權利要求1所述的用頂部驅動鉆井裝置下套管作業的方法，所使用的頂驅下套管裝置(8)的活塞(8.4)下端的圓筒體與卡瓦(8.11)頂部連接，連接結構是在活塞(8.4)下端圓筒體的外壁上有環形槽，在所述的環形槽上固定有推拉卡筒(8.6)，推拉卡筒(8.6)橫截面為半圓環形，兩個推拉卡筒(8.6)相對組成一個圓環形筒，推拉卡筒(8.6)的上端向內凸出的環形部分扣入環形槽內，在兩個推拉卡筒(8.6)組成的圓環形筒外壁上套有筒狀體，并用螺釘將筒狀體固定在推拉卡筒(8.6)的外壁上，在兩個推拉卡筒(8.6)內壁與卡瓦心軸(8.12)之間有環形空間，在所述的環形空間內有卡瓦套環(8.7)，卡瓦套環(7)橫截面為半圓環形，兩個卡瓦套環(7)相對組成一個圓環形筒，推拉卡筒(8.6)的內壁上有凸起的矩形環狀體，在卡瓦套環(8.7)的內壁上有凹下的矩形環狀槽，推拉卡筒(8.6)的矩形環狀體與卡瓦套環(8.7)的矩形環狀槽配合將卡瓦套環(8.7)與推拉卡筒(8.6)固定在一起，在卡瓦套環(8.7)的下端部有向內凸出的環，卡瓦(8.11)的頂部有向外突出的鉤狀塊，卡瓦(8.11)頂部向外突出的鉤狀塊在卡瓦套環(8.7)凸出環的上部，在卡瓦(8.11)頂部向外突出的鉤狀塊上平面和下平面有單向推力球軸承，卡瓦心軸(8.12)與推拉卡筒(8.6)之間能相對轉動；

在卡瓦心軸(8.12)上固定有限位卡環(8.8)，限位卡環(8.8)為半環狀體，兩個限位卡環(8.8)相對組成一個環狀體，在環狀體內壁有突出的矩形塊，矩形塊插入卡瓦心軸(8.12)上的凹槽內，所述的卡瓦心軸(8.12)凹槽在卡瓦心軸(8.12)中部，在限位卡環(8.8)的外壁上套有橫截面為環形的限位內套(8.9)，在限位內套(8.9)的外壁上套有一個限位外套(8.10)，限位外套(8.10)通過螺釘與限位內套(8.9)連接。