[發明專利]利用螺桿凸輪實現垂直鉆井的機械式井下工具

有效

• 申請號: 201810069334.2
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108060896B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 田家林;黎根銀;楊琳;熊潔;周儀;周思奇;何虹志
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B7/10
• 分類號: E21B7/10;E21B4/04;E21B4/00;E21B17/20
• 代理公司: 藍天知識產權代理(浙江)有限公司 33229
• 代理人: 郭亞銀

本發明提供了一種利用螺桿凸輪實現垂直鉆井的機械式井下工具，由馬達總成、萬向軸總成和糾斜總成組成。所述馬達總成前端連接萬向軸總成，萬向軸總成前端連接糾斜總成，鉆進過程中，當井斜發生時，偏重套管較重一側在重力作用下自動旋轉到井眼低邊，帶動連桿座旋轉，使連桿a和連桿b始終位于井眼高邊，通過馬達總成將液體能量轉化為旋轉的機械能，帶動中心管旋轉，滾輪座隨中心管同步轉動使凸輪上下往復運動，從而帶動連桿a和連桿b連續推向井壁，產生一個周期性的反作用力來糾正井斜，實現正常鉆進。本發明的利用螺桿凸輪實現垂直鉆井的機械式井下工具可以有效糾正井斜，保證垂直鉆進的精度，從而提高鉆井效率與井眼軌跡質量，節約生產成本。

技術領域

本發明是關于一種用于石油鉆井的井下工具，尤其涉及一種利用螺桿凸輪實現垂直鉆井的機械式井下工具。

背景技術

直井段的防斜打直、打快對于提高深井、超深井及各種復雜結構井的機械鉆速、保證井下安全具有重要的作用，而隨著深井、超深井的不斷增多，垂直鉆井技術得到了快速的發展和應用。近年來，隨著導向鉆井技術的快速發展與應用，垂直鉆井技術在傳統的防斜打快理論和技術基礎上也取得了較大進展。

導向鉆具防斜打快技術，可以做到開轉盤鉆直井（穩斜）和定向糾斜。導向鉆具是帶有單彎或雙彎殼體及穩定器的井下動力鉆具組合。當轉盤轉速較小時，鉆頭的實際轉速為螺桿鉆具輸出轉速與轉盤轉速之和，這時可鉆出穩斜井段；一旦發生井斜需要糾斜時，可以定向方式進行作業。反鐘擺鉆具組合防斜打快技術，偏軸鉆具因其機理所限，主要是一種穩斜工具，降斜特性是第二位的，另外它要達到預期變形要求有足夠的變形空間，因此在小井眼中其防斜特性大大下降。在這樣一種技術需求下，反鐘擺鉆具組合防斜技術應運而生，它一方面表現出足夠強的降斜能力；另一方面在小井眼中應用仍有很好的降斜效果。預彎曲動力學防斜打快技術，在井眼中的動力學行為產生較大的降斜力，同時消除由于鉆頭指向不均勻造成的增斜力，從而達到防斜打快的目的，初步試驗證明了這種技術的有效性，現場也急需這種技術。但是這些防斜打快技術都有其局限性，它們應用的條件很單一，無法做到普遍應用，在一些地形嚴苛的環境下，效果也不理想。

發明內容

為解決背景技術中所述的在豎直井鉆井作業過程中由于地層因素及技術原因造成的井斜情況，從而導致鉆井效率低下、鉆井成本高、鉆井周期過長的問題，?本發明提供了一種利用螺桿凸輪實現垂直鉆井的機械式井下工具。

本發明的技術方案是：利用螺桿凸輪實現垂直鉆井的機械式井下工具由馬達總成、萬向軸總成、糾斜總成組成，馬達總成前端連接萬向軸總成，萬向軸總成前端連接糾斜總成；所述馬達總成包括上接頭、防掉鎖母、防掉連桿、定子殼體、橡膠襯套和螺桿轉子，上接頭通過螺紋與定子殼體連接，防掉連桿后端連接防掉鎖母，前端連接螺桿轉子，橡膠襯套安裝在定子殼體內部組成螺桿定子，螺桿轉子和螺桿定子相互齒合；所述的萬向軸總成包括活絞、球座、傳動球、承壓球、密封圈a、鎖緊套、密封套、萬向軸連桿、萬向軸殼體、水帽和傳動軸，球座安裝在活絞內部，承壓球安放在球座上，傳動球安放在萬向軸連桿端部凹槽，利用鎖緊套將萬向軸連桿和活絞配合，并利用密封圈a和密封套密封活絞內部，萬向軸連桿兩端安裝結構相同，萬向軸殼體后端連接定子殼體，水帽后端連接活絞，前端連接傳動軸；所述糾斜總成包括密封環、中心管、密封圈b、軸承a、滾輪座、滾輪、螺釘a、偏重套管、凸輪、凸輪蓋外環、螺釘b、凸輪蓋內環、彈簧、彈簧座、銷釘a、銷釘b、連桿座、球鉸、連桿a、滾筒、圓柱銷、鉸鏈銷、連桿b、軸承b、套筒、軸承c和下接頭，滾輪通過螺釘a安裝在滾輪座上，將球鉸通過凸輪蓋外環、螺釘b以及凸輪蓋內環安裝于凸輪底部，將連桿座固定在軸承b上，從上到下依次將軸承a、滾輪座、凸輪、彈簧、彈簧座、軸承b、套筒和軸承c安裝在中心管上，滾輪座依靠螺紋固定于中心管上，彈簧座依靠銷釘b固定于中心管上，將滾筒通過圓柱銷安裝在連桿b右端，利用鉸鏈銷將連桿a與連桿b相連，再將連桿a與球鉸下端連接，連桿b與連桿底座連接，預先將密封環和密封圈b安裝到偏重套管上，再將偏重套管套裝在軸承a和軸承c上，利用銷釘a將連桿座固定在偏重套管上，中心管后端與傳動軸螺紋連接，前端與下接頭螺紋連接。