[發(fā)明專利]一種機械式油氣鉆具離合器

有效

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• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113090683B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李斌;黃希敏;蘇明;于富盛;陳子軒;戢亞菲;張文益
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: F16D25/08
• 分類號: F16D25/08;E21B17/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種機械式油氣鉆具離合器，其包括上鉆桿接頭、彈簧a、鍵筒、彈簧b、中帽、外帽、內(nèi)帽、密封圈a、油液密封環(huán)、密封圈b、彈簧c、密封圈c、彈簧墊塊、限位套、下鉆桿接頭組成。通過建立液壓腔油液、彈簧c、內(nèi)帽、中帽、彈簧b、鍵筒、彈簧a、上鉆桿接頭之間相互力平衡關(guān)系，使鍵筒上部外花鍵與上鉆桿接頭內(nèi)花鍵配合，保證上鉆桿接頭與下鉆桿接頭同步運動；改變鍵筒位置，建立外帽、中帽、彈簧b、鍵筒、彈簧a、上鉆桿接頭之間的力平衡關(guān)系，使鍵筒上部外花鍵與上鉆桿接頭內(nèi)花鍵脫離配合，實現(xiàn)上鉆桿接頭與下鉆桿接頭運動分離。本發(fā)明結(jié)構(gòu)可靠，可通過鉆井液壓力大小反復控制離合器上部鉆桿與下部鉆桿之間的相對運動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于油氣鉆井領(lǐng)域中的機械式油氣鉆具離合器。

背景技術(shù)

目前油氣鉆井逐漸面向超深井發(fā)展，非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)增多，鉆桿在油氣井中并不豎直，通常呈小幅不規(guī)則彎曲下行狀態(tài)，并且鉆桿在井中保持旋轉(zhuǎn)，其使得鉆具在超深井中受較大的屈曲應(yīng)力，鉆具發(fā)生彎扭變形，造成卡鉆、破壞井壁等現(xiàn)象發(fā)生。如果在屈曲狀態(tài)下整體停鉆，又不利于鉆柱的提起。為保護井下鉆桿設(shè)備，國內(nèi)目前對于鉆柱受力情況有過大量研究，但是對于在超深井如何利用機械設(shè)備保護鉆桿、降低屈曲應(yīng)力、方便鉆柱提起、防止卡鉆等方面并沒有過多研究，更沒有相關(guān)保護設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：設(shè)計一種機械式油氣鉆具離合器，將其連接在上部鉆桿與下部鉆桿之間，當鉆桿整體屈曲應(yīng)力較大時，切斷鉆具離合器上部鉆桿與下部鉆桿之間力的傳遞，保證鉆具離合器上部鉆桿保持原運動狀態(tài)轉(zhuǎn)動，鉆具離合器下部不受扭矩停轉(zhuǎn)，方便鉆柱提起并減少屈曲應(yīng)力；當屈曲應(yīng)力較小時，又可保證上下鉆桿同步運動，完成鉆進。該裝置可增加鉆井作業(yè)的穩(wěn)定性與安全性，降低超深井中鉆柱的屈曲應(yīng)力，保護鉆具，減少卡鉆情況發(fā)生。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：機械式油氣鉆具離合器，由上鉆桿接頭、彈簧a、鍵筒、彈簧b、中帽、外帽、內(nèi)帽、密封圈a、油液密封環(huán)、密封圈b、彈簧c、密封圈c、彈簧墊塊、限位套、下鉆桿接頭組成，其特征是：下鉆桿接頭上臺階軸與上鉆桿接頭上部內(nèi)孔配合，下鉆桿接頭上臺階面頂住上鉆桿接頭的內(nèi)孔臺階面，上鉆桿接頭與下鉆桿接頭之間安裝有三個密封圈b，下鉆桿接頭的上臺階軸外部凸塊條嵌入鍵筒上部內(nèi)孔凹槽滑道內(nèi)，鍵筒上部三組外花鍵分別與上鉆桿接頭三組內(nèi)花鍵嚙合，上鉆桿接頭與外帽之間通過螺紋連接，彈簧a安裝在上鉆桿接頭的下部內(nèi)孔臺階面與鍵筒的上部臺階面之間，鍵筒下部臺階面與中帽上端面之間安裝彈簧b，中帽上部內(nèi)孔與鍵筒下部階梯軸配合，中帽內(nèi)孔上端面頂住鍵筒下端面，使彈簧a和彈簧b產(chǎn)生力的作用，中帽外圓柱面凸塊條嵌入外帽內(nèi)孔凹槽滑道內(nèi)，內(nèi)帽下部臺階面與彈簧墊塊之間安裝彈簧c，下鉆桿接頭的中軸分別插入鍵筒、中帽、內(nèi)帽、限位套的內(nèi)孔中，并頂住限位套以支撐彈簧墊塊，內(nèi)帽上端面三角形齒與中帽凸塊條下部三角形齒嚙合，頂住中帽的同時使彈簧c產(chǎn)生力的作用，油液密封環(huán)受液壓力作用被壓在外帽臺階面上并與內(nèi)帽外圓柱面產(chǎn)生配合，上鉆桿接頭與鍵筒之間安裝有一個密封圈c，內(nèi)帽與下鉆桿接頭之間安裝有六個密封圈b，油液密封環(huán)與內(nèi)帽之間安裝有兩個密封圈a，內(nèi)帽與外帽之間安裝有一個密封圈c，彈簧墊塊與外帽之間安裝有兩個密封圈c，內(nèi)帽上端面沿圓周均勻布置有三角形齒，上臺階軸外圓表面沿圓周均勻布置有凸塊，中帽外圓柱面沿圓周均勻布置有凸塊條，凸條塊下端為三角齒形并與內(nèi)帽上端面三角齒相嚙合，外帽內(nèi)孔上沿圓周均勻布置有尖端為三角形齒的凸塊條，每兩凸塊條之間形成一條凹槽滑道，凹槽滑道寬度、中帽凸塊條寬度、內(nèi)帽外圓表面凸塊三者寬度相等，中帽的凸塊條與內(nèi)帽的外圓表面凸塊嵌入該凹槽滑道中，中帽外圓柱面凸塊條外徑大于內(nèi)帽上部柱面外徑與外帽內(nèi)凸塊條的內(nèi)徑，小于外帽內(nèi)凸塊條形成的凹槽內(nèi)徑。

上述方案中的機械式油氣鉆具離合器，其特征是：在內(nèi)帽、外帽、油液密封環(huán)之間形成一液壓腔，通過下鉆桿接頭與內(nèi)帽之間設(shè)有的沿圓周方向均布的四個液孔，改變液壓腔中鉆井液壓力大小，彈簧c帶動內(nèi)帽做軸向運動以平衡鉆井液壓力，實現(xiàn)通過控制鉆井液壓力大小控制內(nèi)帽相對位置的功能。