[实用新型]一种具有提高钻柱延伸能力的井下动力钻具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于钻大位移井或水平井，具有提高钻柱延伸能力的井下动力钻具。 

背景技术

大位移井是定向井、水平井、深井、超深井等技术的综合体现，结合水平井技术的应用不仅大大提高单井产量和油气田采收率，降低油气开发成本，更是边际油气藏、滩海油气藏开发的有力手段，但钻进时一个重要特征——高摩阻、高扭矩，导致水平段长度受限，抑制了该技术的进一步发展。同时，井眼净化不充分导致井下复杂事故甚至整口井报废的事故也时有发生。 

提高大位移井、水平井的延伸能力以及有效的降低摩阻扭矩，充分净化井眼是大位移井、水平井技术成功的关键。 

实用新型内容

本实用新型的目的：提供一种具有提高钻柱井下延伸能力、减小摩擦阻力的工具，特别提出一种钻大位移井或水平井用的井下动力工具。 

为了达到上述目的，本实用新型解决此技术问题所采用的技术方案是： 

一种具有提高钻柱延伸能力的井下动力钻具，包括上止推接头（1）、上锥形卡箍（2）、导流槽（3）、套筒（4）、下锥形卡箍（5）、下止推接头（6）、盖板（7）、滚轮定位内衬（8）、滚轮（9）、左斜齿轮（10）、右斜齿轮（11）、伞齿轮（12）、从动旋转套筒固定支架（13）、从动旋转套筒（14）、主动旋转套筒（15）、主动旋转套筒固定支架（16）、蜗轮（17）、隔板（18）、弹簧（19）、伸缩芯轴（20）、挡板（21）、蜗杆芯轴（22）；从动旋转套筒（14）一端固定伞齿轮（12），一端通过带坡度的楔形齿与主动旋转套筒（15）啮合，并安装于伸缩芯轴（20）上；主动旋转套筒（15）另一端安装蜗轮（17），用隔板（18）固定，弹簧（19）安 装于伸缩芯轴（20）上且位于隔板（18）和挡板（21）之间，通过挡板（21）固定弹簧（19）；蜗轮（17）与蜗杆芯轴（22）通过蜗杆芯轴（22）上的螺旋齿啮合。 

传动机构单向伸缩并单向传递扭矩，当上提下放钻柱或停钻时，由于伞齿轮与左右斜齿轮分离，滚轮的扭矩不会对套筒产生不利影响。 

进一步的给出牵引机构的连接关系，伞齿轮在轴向移动一段距离后同时与左斜齿轮和右斜齿轮啮合；左斜齿轮固定于一个滚轮传动轴的一端，右斜齿轮固定于另一个滚轮传动轴的一端；左斜齿轮、右斜齿轮、两个带传动轴的滚轮均放置于滚轮定位内衬中，滚轮定位内衬嵌入设于套筒上的孔中并用螺钉固定，滚轮定位内衬上设置盖板；伞齿轮转动时同时带动两个滚轮向前运动，形成牵引机构，提供轴向牵引力。 

优选的一个方案为，蜗杆芯轴与按相位角120°分布的三组六个蜗轮啮合，形成六个传动机构，在三组配合套筒的周向上设置相位角为120°的三组六个相同的孔，每个孔中安装一个滚轮定位内衬，这样的设置可以保证爬行轮在任意周向方位与井壁接触，提供轴向牵引力。 

将伞齿轮和蜗轮分别安装于从动旋转套筒和主动旋转套筒上，从动旋转套筒和主动旋转套筒分别安装于通过螺钉固定在套筒内的从动旋转套筒固定支架和主动旋转套筒固定支架上并通过轴心的伸缩芯轴保持同轴，伸缩芯轴一端安装的弹簧和挡板使传动机构保持收缩状态。再将滚轮定位内衬嵌入孔中并用螺钉固定，左斜齿轮固定于一个滚轮传动轴的一端，右斜齿轮固定于另一个滚轮传动轴的一端；左斜齿轮、右斜齿轮、两个带传动轴的滚轮均放置在滚轮定位内衬中，加上盖板，滚轮定位内衬与盖板用螺钉固定。最后将蜗杆芯轴旋转进套筒内，让蜗轮与蜗杆啮合，以提供牵引动力。当蜗杆芯轴顺时针旋转时，带动蜗轮转动进而带动伞齿轮转动，扭矩通过左斜齿轮和右斜齿轮传递到滚轮传动轴，最后带动滚轮向前转动，产生牵引力，起到牵引钻柱轴向前进，减磨降阻的功效。 

进一步的给出卡紧机构的连接关系，为了达到蜗杆芯轴随钻柱旋转而套筒相对静止的效果，上止推接头和下止推接头内部分别通过螺纹与蜗杆芯轴连接，上止推接头和下止推接头外部分别与上锥形卡箍和下锥形卡箍通过动密封机构连接，通过套筒端面的键槽和固定销依次配合卡紧的三个套筒上端通过固定销与带 键槽的上锥形卡箍卡紧，下锥形卡箍的固定销插入最下端套筒的键槽中卡紧固定；保证上锥形卡箍、三组套筒和下锥形卡箍在钻柱转动时相对静止，减小钻柱扭矩；滚轮使套筒与井壁的滑动摩擦变成滚动摩擦，减小摩擦阻力。 

本实用新型上止推接头两端均为母接头，一端连接钻杆，另一端连接蜗杆芯轴；而下止推接头两端则为一公一母接头，公接头接钻杆，母接头固定蜗杆芯轴；同时，上下止推接头外部具有台阶，能将上下锥形卡箍与套筒卡紧，以达到将钻杆的扭矩传递给蜗杆芯轴并且越扭越紧的效果。