[發明專利]一種帶有解卡裝置的井下動力鉆具

有效

• 申請號: 202010468445.8
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111636815B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 關勤勤;褚道余;邱康;姜韡
• 申請（專利權）人: 中石化江鉆石油機械有限公司;中石化海洋石油工程有限公司
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02;E21B17/00;E21B31/113;E21B21/10
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 唐勇

本申請涉及一種帶有解卡裝置的井下動力鉆具，屬于動力鉆具技術領域，包括：動力鉆具，其包括殼體和軸桿，殼體為空心管狀結構，軸桿位于殼體內且可在殼體內轉動；解卡裝置，其位于殼體內，且解卡裝置用于在觸發狀態時連接殼體和軸桿，以使軸桿跟隨殼體同步轉動。本申請的井下動力鉆具正常鉆井作業時解卡裝置不參與工作，在需要解卡時提高鉆井液泵壓后解卡裝置自動將軸桿和殼體連接成一體旋轉。解卡裝置位于殼體內的軸桿上且結構緊湊，對軸桿結構強度削弱小，軸桿應力小，使用壽命長。殼體和軸桿之間設置解卡裝置，殼體上端與鉆桿相連，可以將井口轉盤的扭矩通過鉆桿傳遞到殼體，然后通過解卡裝置將扭矩傳遞給軸桿和鉆頭，實現鉆頭的解卡。

技術領域

本申請涉及動力鉆具技術領域，特別涉及一種帶有解卡裝置的井下動力鉆具。

背景技術

在石油和天然氣開采中，井下動力鉆具的應用越來越廣泛，動力鉆具帶動鉆頭實現地層的鉆進，井下動力鉆具通過地面設備泵入的鉆井液驅動，工作時，鉆井液泵入井下動力鉆具，動力鉆具將液力能轉化為動能，帶動井底鉆頭旋轉。常見的動力鉆具有兩種：螺桿鉆具和渦輪鉆具。對于螺桿鉆具，鉆井液進入定子殼體內，驅動與定子殼體偏心的轉子螺桿旋轉，轉子螺桿帶動與其連接的萬向軸和傳動軸旋轉，從而帶動位于鉆具下端的鉆頭旋轉。渦輪鉆具采用一級或多級渦輪節為鉆具下端的鉆頭提供扭矩，每一級由不運動的定子和轉動的轉子組成，轉子與軸連接，定子將鉆井液導入轉子，轉子葉片在鉆井液作用下旋轉運動，為位于鉆具下端的鉆頭提供扭矩。

在鉆進過程中，鉆頭在切削巖石過程中可能會產生卡阻，當鉆頭出現嚴重的粘滑、井壁垮塌等異常狀況下，鉆頭被卡鉆?？ㄣ@后，通常做法是提高地面轉盤扭矩，地面轉盤帶動鉆桿轉動，當扭矩足夠大時實現鉆頭解卡。但是，這種方法不適用于井底有動力鉆具的鉆具組合，因為常用的動力鉆具結構無法將定子殼體扭矩傳遞給鉆頭。

在井底有動力鉆具的情況下，常用的解卡方式有拉拔、震擊和酸泡等方法，比如通過上提鉆桿對卡阻部位產生一定拉力讓鉆頭強行通過卡阻部位，震擊器產生一定沖擊力和將巖石振松破裂后，上提鉆頭通過卡阻部位，從而實現解卡。但上述解卡方式可靠性差，一旦解卡失敗時，唯一的選擇就是從安全接頭處進行卸扣，將鉆頭、動力鉆具和MWD留在井底，然后進行打撈。打撈失敗時，需要填井和側鉆。當出現這種情況后，除了部分鉆具組合留在井底造成工具損失外，打撈、填井和開窗側鉆也額外增加了昂貴的鉆井作業成本。

發明內容

本申請實施例提供一種帶有解卡裝置的井下動力鉆具，以解決相關技術中動力鉆具解卡可靠性差、鉆井作業成本高的不足。

本申請實施例提供了一種帶有解卡裝置的井下動力鉆具，包括：

動力鉆具，所述動力鉆具包括殼體和軸桿，所述殼體為空心管狀結構，所述軸桿位于殼體內且可在所述殼體內轉動；

解卡裝置，所述解卡裝置位于所述殼體內，且所述解卡裝置用于在觸發狀態時連接殼體和軸桿，以使所述軸桿跟隨所述殼體同步轉動。

在一些實施例中，所述解卡裝置包括：

安裝于所述軸桿側壁的伸縮機構；

位于所述殼體內壁的擋止結構；

位于所述軸桿一端的閥門機構，所述閥門機構用于當鉆井液對其壓力達到設定值時，將鉆井液引至所述伸縮機構以驅動所述伸縮機構伸出，并與所述擋止結構相配合，以限制所述殼體與所述軸桿的相對轉動。

在一些實施例中，所述閥門機構包括：

閥套；

套設于所述閥套內的閥芯，所述閥芯末端設有迎向鉆井液流動方向的阻力面，且所述閥套與所述閥芯之間設有用于驅使所述閥套與所述閥芯相互遠離的第三彈簧；同時，

所述閥套與所述閥芯上均設有通孔，且所述閥套與所述閥芯上的通孔的位置被配置為：當所述閥芯向所述閥套運動時可相互重疊，并將所述閥芯內空間與所述伸縮機構所在區域相連通。