一種鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油天然氣鉆井作業(yè)工具領(lǐng)域中的一種鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油氣開發(fā)技術(shù)的快速集成與更新，國內(nèi)外的石油公司越來越多地青睞于采用定向井、分支井、水平井、大位移井等先進(jìn)鉆井技術(shù)來開發(fā)油氣田。并且油氣井的水平位移向著越來越大的趨勢發(fā)展，當(dāng)位移與垂深的比值超過2時，就會產(chǎn)生非常大的摩阻與扭矩。過大的摩阻與扭矩會產(chǎn)生鉆柱自鎖、屈曲變形，鉆壓無法正常傳遞到鉆頭上，鉆柱、套管等工具磨損一系列問題。給大位移井、定向井等高難度復(fù)雜井鉆井帶來嚴(yán)峻的考驗(yàn)。目前，國內(nèi)外也有相關(guān)的減磨降阻方法，有的是采用摩擦系數(shù)較小的橡膠材料，有的是運(yùn)用滾動軸承。但是這些方法仍存在一些問題，有的工具不適用于高溫井段及裸眼井段，額外增加接頭過多，在很大程度上增加了成本，并且不利于井壁穩(wěn)定及巖屑的清除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種應(yīng)用于高溫井段及裸眼井段時，很大程度起到減磨降阻作用，并且成本較低，有利于巖屑的排出鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具，包括上接頭、半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸、半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸、小端蓋和下接頭，其中:半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸外表面下部沿軸向均布數(shù)條花鍵，花鍵的兩端為倒角設(shè)計，半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸套在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸內(nèi)部，在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸內(nèi)表面中間附近交錯開設(shè)有軸向貫通的長鍵槽與半封閉的短鍵槽，長鍵槽和短鍵槽的槽寬和槽距分別與花鍵的鍵寬與間距相當(dāng)，半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸上部與小端蓋連接，小端蓋與半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸構(gòu)成滑動和旋轉(zhuǎn)密封配合，半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸下部與下接頭連接，半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸上部與上接頭連接。
[0005]上述方案還包括:在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸與下接頭之間安裝有軸承。
[0006]長鍵槽的上、下兩端采用倒角設(shè)計，短鍵槽的上端也采用倒角設(shè)計。
[0007]小端蓋與半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸的滑動和旋轉(zhuǎn)密封面上設(shè)有密封圈。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本工具能使得鉆柱旋轉(zhuǎn)或者滑動，所以可以很大程度的起到減磨降阻作用，應(yīng)用于高溫井段及裸眼井段時，減磨降阻效果同樣顯著。本工具操作簡便，同時可以減少立柱長度，降低鉆井作業(yè)成本。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明所提出的一種鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具的全程旋轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明所提出的一種鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具的起下鉆狀態(tài)示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明所提出的一種鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具的半程旋轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖。
[0012]圖4為本發(fā)明所提出的一種鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具的半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸花鍵結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖5為本發(fā)明所提出的一種鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具的半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1上接頭，2小端蓋，3半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸，4半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸，5密封圈，6軸承，7下接頭，8長鍵槽，9短鍵槽，10花鍵。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0016]參照附圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，一種鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具，包括上接頭1、半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3、半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸4、小端蓋2、軸承6、密封圈5、下接頭7、長鍵槽8、短鍵槽9、花鍵10。半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3外表面下部均布花鍵10，花鍵10為倒角設(shè)計，半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3套在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸4內(nèi)部，在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸4內(nèi)表面中間附近錯開均布有長鍵槽8與短鍵槽9，長鍵槽8與短鍵槽9上、下采用倒角設(shè)計，半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸4上部通過螺紋與小端蓋2連接，小端蓋2與半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3之間設(shè)有密封圈5，半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸4下部通過螺紋與下接頭7連接，在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸4與下接頭7之間安裝有軸承6，半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3上部通過螺紋與上接頭2連接。
[0017]本工具的半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3的花鍵10可以位于兩個不同的工作位置，可以分別向下傳遞扭矩或者推力。鉆井作業(yè)中，上提半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3，通過旋轉(zhuǎn)，可以選擇性的讓半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3外表面的花鍵10插入到半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸4內(nèi)部的長鍵槽8或短鍵槽9內(nèi)。當(dāng)花鍵10進(jìn)入短鍵槽9的時候，半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸4與半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3同時旋轉(zhuǎn)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給下部鉆具組合；當(dāng)花鍵10進(jìn)入長鍵槽8的時候，半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3旋轉(zhuǎn)，通過軸承6的作用，將鉆壓向下傳遞，但不將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給下部鉆具組合。半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸4采用長鍵槽8與短鍵槽9的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以實(shí)現(xiàn)半程與全程的旋轉(zhuǎn)控制；長鍵槽8與短鍵槽9上、下部采用倒角設(shè)計，確保了半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3在上提過程中一定進(jìn)入通槽中；半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3外表面的花鍵10采用倒角設(shè)計，確保其極易進(jìn)入半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸4的長鍵槽8或短鍵槽9中；采用增壓密封5設(shè)計，確保工具耐壓在21Mpa以上；通過適當(dāng)選取長鍵槽8與短鍵槽9的長度差，方便地面判斷半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸3上花鍵10的位置狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具，其特征是包括上接頭(I)、半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸(3)、半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸(4)、小端蓋(2)和下接頭(7)，其中:半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸(3)外表面下部沿軸向均布數(shù)條花鍵(10)，花鍵(10)的兩端為倒角設(shè)計，半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸(3)套在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸(4)內(nèi)部，在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸(4)內(nèi)表面中間附近交錯開設(shè)有軸向貫通的長鍵槽(8)與半封閉的短鍵槽(9)，長鍵槽(8)和短鍵槽(9)的槽寬和槽距分別與花鍵(10)的鍵寬與間距相當(dāng)，半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸(4)上部與小端蓋(2)連接，小端蓋(2)與半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸(3)構(gòu)成滑動和旋轉(zhuǎn)密封配合，半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸(4)下部與下接頭(7)連接，半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸(3)上部與上接頭(I)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具，其特征是:在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸(4)與下接頭(7)之間安裝有軸承(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具，其特征是:長鍵槽(8)的上、下端均采用倒角設(shè)計，短鍵槽(9)的上端也采用倒角設(shè)計。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆柱(管柱)半程旋轉(zhuǎn)工具，其特征是:小端蓋(2)與半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸(3)的滑動和旋轉(zhuǎn)密封面上設(shè)有密封圈(5)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鉆柱（管柱）半程旋轉(zhuǎn)工具，包括上接頭、半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸、半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸、小端蓋和下接頭，其中：半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸外表面下部沿軸向均布數(shù)條花鍵，花鍵的兩端為倒角設(shè)計，半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸套在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸內(nèi)部，在半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸內(nèi)表面中間附近交錯開設(shè)有軸向貫通的長鍵槽與半封閉的短鍵槽，長鍵槽和短鍵槽的槽寬和槽距分別與花鍵的鍵寬與間距相當(dāng)，半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸上部與小端蓋連接，小端蓋與半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸構(gòu)成滑動和旋轉(zhuǎn)密封配合，半程旋轉(zhuǎn)鍵槽軸下部與下接頭連接，半程旋轉(zhuǎn)花鍵軸上部與上接頭連接。本工具能使得鉆柱旋轉(zhuǎn)或者滑動，減磨降阻效果同樣顯著，同時操作簡便，可以減少立柱長度，降低鉆井作業(yè)成本。
【IPC分類】E21B7-00, F16D3-06
【公開號】CN104747073
【申請?zhí)枴緾N201310743809
【發(fā)明人】溫林榮, 吳仲華, 左靈, 劉炳石, 劉峰, 于文濤, 王朝平, 趙宗峰, 莊偉 , 牛洪波, 楊春旭, 王貴亭, 寧仁磊
【申請人】中國石油化工集團(tuán)公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月31日