[發明專利]一種用于固完井管柱的動力旋轉引鞋

在審

• 申請號: 202011382007.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN114575762A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 劉國祥;郭朝輝;李振;趙德利;張瑞;徐明會;王曉強;張亞洲;周波;張明華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院;德州大陸架石油工程技術有限公司
• 主分類號: E21B17/14
• 分類號: E21B17/14;E21B43/10
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 劉華聯

本發明提供一種用于固完井管柱的動力旋轉引鞋，包括：外殼，外殼的下端固定連接有外軸套；同心布置在外殼內的葉輪軸套；固定連接在葉輪軸套下端的傳動軸內套，傳動軸內套的側壁設有循環通孔，在外殼與葉輪軸套和傳動軸內套之間形成徑向環空；設置在徑向環空內的葉輪組，葉輪組套設在葉輪軸套的外周且與葉輪軸套形成軸向固定連接；以及固定連接在傳動軸內套的下端的偏心導向頭；其中，在第一狀態下，動力旋轉引鞋能夠使循環通孔導通徑向環空而形成第一循環通道，鉆井液能夠沖擊葉輪組旋轉并帶動偏心導向頭轉動，從而將動力旋轉引鞋導引下入至井筒中，在第二狀態下，動力旋轉引鞋能夠關閉形成第二循環通道，鉆井液通過第二循環通道進行固井作業。

技術領域

本發明屬于石油、天然氣勘探開發固井作業技術領域，具體涉及一種用于固完井管柱的動力旋轉引鞋。

背景技術

在石油天、然氣勘探開發固完井作業中，套管能否順利下到井底是整個施工作業的關鍵。隨著鉆完井井深的不斷增加，鉆遇地層復雜情況越來越多，這給固完井作業套管下入帶來很大的技術難題。目前，現有技術中通常采用無動力套管引鞋進行作業。無動力套管引鞋在下井過程中，套管一旦遇阻，只能采用活動鉆具方式解決，這種處理方式極易引起套管變形、井眼坍塌等一系列惡性井下復雜狀況。為此，國內外均對動力引鞋進行了研究，出現了可旋轉的動力引鞋，可旋轉的動力引鞋在套管下入過程中能夠實現引鞋導向頭旋轉，從而清除井眼中堆積的巖屑、繞過井壁臺階，實現套管的順利下入。

然而，現有的旋轉引鞋雖然實現了導向頭的旋轉功能，但在旋轉扭矩、固井過程中節流壓降、固井掃除可鉆性等方面普遍存在缺陷。例如，旋轉扭矩小，導致套管下入時旋轉清障效果差，循環節流壓降大，使得固井作業施工壓力高，導致固井作業無法施工。固井后掃塞引鞋內套旋轉，無法完成水泥及內套掃除，難以進行下一步鉆進施工。這嚴重影響了旋轉引鞋在實際生產作業中的應用。

發明內容

針對如上所述的技術問題，本發明旨在提出一種用于固完井管柱的動力旋轉引鞋，該動力旋轉引鞋能夠增強導向頭的旋轉扭矩，提高底部旋轉清障能力，并能夠改變鉆井液循環流道，降低固井時節流壓耗，以及能夠在固井作業時防止內芯轉動。

為此，根據本發明提供了一種用于固完井管柱的動力旋轉引鞋，包括：外殼，所述外殼的下端固定連接有傳動軸外套；同心布置在所述外殼內的葉輪軸套，所述葉輪軸套內部形成有第一流道；固定連接在所述葉輪軸套下端的傳動軸內套，所述傳動軸內套的側壁設有循環通孔，所述傳動軸內套的內部形成有與所述第一流道連通的第二流道，在所述外殼與所述葉輪軸套和所述傳動軸內套之間形成徑向環空；設置在所述徑向環空內的葉輪組，所述葉輪組套設在所述葉輪軸套的外周表面；以及固定連接在所述傳動軸內套的下端的偏心導向頭；其中，所述葉輪軸套通過軸向限位件與所述外殼形成連接，所述軸向限位件構造成能夠對所述葉輪軸套形成軸向限位，并使所述葉輪軸套能夠相對于所述外殼旋轉；在第一狀態下，所述動力旋轉引鞋能夠封堵所述第一流道，并使所述循環通孔導通所述徑向環空和所述第二流道而形成第一循環通道，鉆井液通過所述第一循環通道并沖擊所述葉輪組旋轉，進而通過所述葉輪軸套和所述傳動軸內套帶動所述偏心導向頭轉動，以在遇阻情況下形成導引；在第二狀態下，所述動力旋轉引鞋能夠關閉所述循環孔而打開所述第一流道，以形成第二循環通道，鉆井液通過所述第二循環通道進行固井作業。

在一個實施例中，所述軸向限位件包括套設在所述葉輪軸套上的剪釘套和限位軸套，所述剪釘套通過剪釘與所述葉輪軸套固定連接，所述限位軸套與所述外殼內壁固定連接，所述剪釘套套坐在所述限位軸套上而形成軸向限位，且能相對于所述限位軸套旋轉，所述剪釘套能夠在所述第一循環通道的循環排量達到預定值時剪斷所述剪釘，從而使葉輪軸套帶動所述傳動軸內套和所述偏心導向頭下行，直至所述循環通孔運動至所述外軸套的徑向內側而關閉所述第一循環通道。

在一個實施例中，在所述葉輪軸套的第一流道內設有破裂盤，所述破裂盤能夠對鉆井液進行憋壓，所述破裂盤達到破裂臨界值時破裂而導通所述第一流道，從而形成所述第二循環通道。

在一個實施例中，所述剪釘的剪切臨界值小于所述破裂盤的破裂臨界值。