[發(fā)明專利]一種基于機(jī)械解耦的井下降摩減阻工具及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210235725.3
• 申請(qǐng)日: 2022-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114293913B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉陽(yáng);陳聰睿;馬天壽;黃金;席陽(yáng);鄒家焱;陳平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B7/04
• 分類號(hào): E21B7/04;E21B17/10;E21B17/04;E21B21/00;E21B47/00
• 代理公司: 成都其知?jiǎng)?chuàng)新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51326
• 代理人: 王沙沙

1.一種基于機(jī)械解耦的井下降摩減阻工具，其特征在于，包括上殼體(2)、下殼體(15)、下接頭(3)以及軸向設(shè)置在所述上殼體(2)、下殼體(15)、下接頭(3)內(nèi)的鉆井液回流管(1)；

所述下殼體(15)內(nèi)依次設(shè)有卸載連接組件Ⅰ(14)、扭矩軸向反向組件(16)、卸載連接組件Ⅱ(17)；所述下接頭(3)的一端安裝在所述卸載連接組件Ⅱ(17)內(nèi)并與扭矩軸向反向組件(16)連接，所述上殼體(2)的一端安裝在所述卸載連接組件Ⅰ(14)內(nèi)；

所述上殼體(2)內(nèi)依次設(shè)有分動(dòng)定位裝置Ⅰ(4)、動(dòng)力輸入裝置(6)、增矩裝置Ⅰ(7)、分動(dòng)定位裝置Ⅱ(8)、動(dòng)力分離裝置Ⅰ(9)、增矩裝置Ⅱ(10)、分動(dòng)定位裝置Ⅲ(11)、動(dòng)力分離裝置Ⅱ(12)、增矩裝置Ⅲ(13)以及套設(shè)在所述鉆井液回流管(1)上的傳動(dòng)軸Ⅰ、傳動(dòng)軸Ⅱ；所述動(dòng)力輸入裝置(6)的外圓面與上殼體(2)的內(nèi)壁通過(guò)楔鍵連接，所述增矩裝置Ⅰ(7)與動(dòng)力輸入裝置(6)的一側(cè)連接，所述增矩裝置Ⅱ(10)與動(dòng)力分離裝置Ⅰ(9)的一側(cè)連接，所述增矩裝置Ⅲ(13)與動(dòng)力分離裝置Ⅱ(12)的一側(cè)連接，所述分動(dòng)定位裝置Ⅰ(4)、動(dòng)力輸入裝置(6)、增矩裝置Ⅰ(7)、分動(dòng)定位裝置Ⅱ(8)、動(dòng)力分離裝置Ⅰ(9)、增矩裝置Ⅱ(10)、分動(dòng)定位裝置Ⅲ(11)、動(dòng)力分離裝置Ⅱ(12)均依次套設(shè)在傳動(dòng)軸Ⅰ上，所述增矩裝置Ⅲ(13)套設(shè)在傳動(dòng)軸Ⅱ的左端，其傳動(dòng)軸Ⅱ的右端穿過(guò)上殼體(2)延伸至下殼體(15)內(nèi)并與扭矩軸向反向組件(16)連接；

所述卸載連接組件Ⅰ(14)包括套筒、圓錐滾子軸承Ⅰ、密封擋圈、圓錐滾子軸承Ⅱ，所述圓錐滾子軸承Ⅰ、圓錐滾子軸承Ⅱ的內(nèi)圈均與上殼體(2)的端部過(guò)盈配合，外圈與下殼體(15)的內(nèi)壁配合，所述卸載連接組件Ⅱ(17)的結(jié)構(gòu)和原理與卸載連接組件Ⅰ(14)相同；

所述扭矩軸向反向組件(16)包括與傳動(dòng)軸Ⅱ連接的錐齒輪Ⅰ、轉(zhuǎn)動(dòng)連接在下殼體(15)內(nèi)壁上的錐齒輪Ⅱ以及與下接頭(3)連接的錐齒輪Ⅲ，所述錐齒輪Ⅰ、錐齒輪Ⅲ均與錐齒輪Ⅱ嚙合傳動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)械解耦的井下降摩減阻工具，其特征在于，所述分動(dòng)定位裝置Ⅰ(4)包括殼體以及安裝在殼體內(nèi)的兩個(gè)圓錐滾子軸承Ⅲ，所述上殼體(2)上設(shè)有螺紋連接在所述殼體上的定位螺桿(5)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于機(jī)械解耦的井下降摩減阻工具，其特征在于，所述定位螺桿(5)的個(gè)數(shù)為三個(gè)，并均布在所述殼體的外圓面上。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于機(jī)械解耦的井下降摩減阻工具，其特征在于，所述殼體兩端均設(shè)有密封圈。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)械解耦的井下降摩減阻工具，其特征在于，所述動(dòng)力輸入裝置(6)為動(dòng)力輸入套筒。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)械解耦的井下降摩減阻工具，其特征在于，所述增矩裝置Ⅲ(13)包括輸入殼體(203)、輸出殼體(201)，所述輸入殼體(203)、輸出殼體(201)之間設(shè)有液體導(dǎo)向輪(202)，所述輸入殼體(203)、輸出殼體(201)內(nèi)壁上分別設(shè)有發(fā)散液體輪、液體驅(qū)動(dòng)輪，所述輸入殼體(203)、輸出殼體(201)內(nèi)填充有驅(qū)動(dòng)液。

7.一種如權(quán)利要求1-6任一所述井下降摩減阻工具的井下降摩減阻方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、將鉆頭、螺桿鉆具、隨鉆測(cè)量工具、無(wú)磁鉆鋌、井下降摩減阻工具、鉆桿依次連接并放入井下；

S2、開(kāi)動(dòng)轉(zhuǎn)盤或頂驅(qū)以旋轉(zhuǎn)鉆柱，地面鉆柱將扭矩傳遞到井下降摩減阻工具的上殼體(2)中，上殼體(2)將扭矩輸入到動(dòng)力輸入裝置(6)，動(dòng)力輸入裝置(6)進(jìn)而帶動(dòng)增矩裝置Ⅰ(7)的正常運(yùn)行，然后經(jīng)過(guò)增矩裝置Ⅱ(10)對(duì)扭矩的加強(qiáng)之后將扭矩最后傳輸?shù)较陆宇^(3)，帶動(dòng)螺桿鉆具、鉆頭正常鉆井；

S3、當(dāng)需要保持滑動(dòng)導(dǎo)向鉆進(jìn)工況時(shí)，調(diào)節(jié)鉆柱轉(zhuǎn)速至35rpm以下，減少下部鉆柱扭矩的大小，使得增矩裝置Ⅲ(13)不足以克服來(lái)自鉆頭以及其他井下工具的反扭矩，進(jìn)而增矩裝置Ⅲ(13)保持相對(duì)靜止，從而實(shí)現(xiàn)鉆柱旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的滑動(dòng)導(dǎo)向鉆進(jìn)；

S4、當(dāng)需要保持旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工況時(shí)，調(diào)節(jié)鉆柱轉(zhuǎn)速至65rpm以上，增大下部鉆柱扭矩的大小，使得增矩裝置Ⅲ(13)能夠克服來(lái)自鉆頭以及其他井下工具的反扭矩，進(jìn)而增矩裝置Ⅲ(13)的扭矩在經(jīng)過(guò)扭矩軸向反向組件(16)反向之后，最終將扭矩輸出到后續(xù)鉆具上。