[發明專利]適用于套管驅動頭的引導鎖緊機構

有效

• 申請號: 201310386926.4
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103437707A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 李偉成;陳曉彬;陳立;陳文才;劉彬;鄧元洲;胡畔;周剛;馮明
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B7/20
• 分類號: E21B7/20;E21B19/10
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

技術領域

本發明涉及一種適用于套管驅動頭的引導鎖緊機構，用于使用套管實施石油天然氣的鉆井，屬于鉆井裝備的設計制造技術領域。

背景技術

在常規石油天然氣鉆井過程中，由于各地的地層地質特點，常會出現井眼縮徑、井壁坍塌、鉆井中鉆具造成的鍵槽和井漏等井下復雜情況，在這種情況下，鉆井完成后實施下套管固井旋轉時，就會在一些井中遇阻卡，有的甚至套管不能下入到預定深度等問題，發生這些情況時，就會造成施工不能達到工程設計的要求，有的還會出現下套管過程的安全事故，導致作業風險增大、成本上升及施工周期延長等后果；現有技術研究的套管鉆井技術，由于套管是隨著鉆具下入地層的，因此，在套管遇阻時既可上提下放套管，又可連接循環系統進行循環和旋轉，有助于解決下套管遇阻問題，提高套管在復雜井眼內的下入能力，增加下入套管的安全性，降低作業風險，而有效的避免了鉆井作業以后再下套管的過程，因此能夠有效的解決上述問題，同時在下鉆過程中，套管驅動機構前端的工具既能引導套管下入，還能起到修復井壁和劃眼的作用，使井壁更規則，從而有助于提高固井質量、節約時間和成本。

現有下套管的方式是：鉆臺上由吊卡，下完一根套管后，套管卡在吊卡下，這時用吊環將另外一根套管下至吊卡內，旋緊套管螺紋，松開吊卡，再下套管，以此類推，下到設計的層位即可。

目前的方式在施工過程中如遇井眼縮徑、井壁坍塌、鉆井中鉆具造成的鍵槽和井漏等井下復雜情況，套管將不能繼續下放。現有解決辦法是：（1）用吊環將套管整體上提或下放數次。（2）如還是無法繼續下放套管，可連接循環系統，循環鉆井液，沖洗井壁，然后在上提或下放套管直到將井眼疏通。（3）如經過以上兩個過程還是無法繼續下放套管，就須要將已經下入井內的套管全部取出，然后用鉆桿連接鉆頭進行闊眼及井壁修復，井眼疏通后將鉆桿全部去除，在進行下套管作業。以上過程將造成作業風險增大、成本上升及施工周期延長等后果。目前國內基本都是采用上述方法實施下套管的施工的，有的也在套管下端帶有套管鉆鞋，但是，現有套管鉆鞋功能單一，不能同時滿足環鉆井液、引導套管進入井內、修復井壁的功能。

為了解決上述問題，中國專利號“CN200320127812.X”公開了一種轉盤鉆井方式下的套管鉆井液壓式套管驅動頭，公開日為2005年02月23日。另外，中國專利號“CN200320127963.5”公開了一種轉盤鉆井方式下的套管鉆井機械式套管驅動頭，公開日為2005年02月23日。但此類技術還存在如下不足：一、CN200320127812.X專利在工作狀態必須開啟泥漿泵通過主軸中央的管腔向下輸送泥漿作為推動活塞下行動力，整個裝置沒有鎖定機構，這種方法使得驅動頭的工作情況受到泥漿泵的直接約束，若泥漿泵泵壓不穩易造成工作失效，需要很好的對泵壓進行控制。二、CN200320127812.X專利是采用復位彈簧使卡瓦齒與套管脫離的方法，這種方法存在復位彈簧疲勞，強度降低時導致復位不完全的問題；活塞與卡瓦的斜面接觸區域也可能由于泵壓過高導致相互粘連而無法分離的情況。三、CN200320127963.5專利中卡瓦的擴張和復位控制是通過大螺母驅動裝置控制，此方法雖然能夠對卡瓦進行鎖定控制，但操作繁瑣；滑動鍵的多斜面結構沒有引導裝置，導致卡瓦在擴張和復位過程中存在無法居中出現卡阻或鎖定不牢的現象。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述問題，提供一種適用于套管驅動頭的引導鎖緊機構。采用本發明可以提高套管在復雜井眼內的下入能力，增加下入套管的安全性，降低作業風險。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種適用于套管驅動頭的引導鎖緊機構，其特征在于：包括中軸和套接在中軸上的卡瓦，中軸通過卡瓦與套管配合用于上提、下放和旋轉套管。

所述中軸從上至下包括定位段和驅動段，定位段上固定設置有定位鍵，驅動段上固定設置有驅動鍵，驅動段表面呈錐面，且上端直徑小于下端直徑。

所述卡瓦一端設置有與套管內壁配合鎖緊的卡齒，另一端設置有與定位鍵配合用于控制中軸與卡瓦相對轉動幅度的限位鍵槽，卡瓦上還設置有與驅動鍵配合的卡瓦鍵槽，中軸通過驅動鍵和卡瓦鍵槽驅動卡瓦旋轉用于帶動套管旋轉；卡瓦鎖緊在套管上時，卡瓦位于驅動段上。

所述卡瓦呈圓筒形結構，圓筒形結構一端設置卡齒，另一端設置有卡瓦抬肩，限位鍵槽設置在卡瓦抬肩的端面上。

所述卡瓦上還設置有用于使卡瓦下端外徑張開的縫隙。

所述卡瓦鍵槽和縫隙在卡瓦的圓周上等距離各設置為四道。

所述定位鍵為一個，驅動鍵為四個，且其中一個驅動鍵與定位鍵在同一直線上。