[发明专利]一种顶部驱动固井水泥头

说明书

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，涉及一种顶部驱动固井水泥头。

背景技术

海洋油气勘探开发是一项高风险、高投入的事业。目前在海上油气开发中主要使用固定式、半潜式和浮动式钻井平台。而现有水泥头具有回转空间大、抗拉强度低、承扭能力弱、只能投放单一种类胶塞(钻杆胶塞或套管胶塞等)，无法投座封球、作业过程需要停泵等劣势。无法适应海上油气开发需要，对陆地深井超深井需求亦无法完全满足。同时固井压力越来越大，常规固井需作业者近距离作业，不仅承受高压作业风险时，而且承受高空落物打击风险，并且在作业过程中有高空坠落风险。

发明内容

本发明提供了一种顶部驱动固井水泥头，解决现有水泥头规格多、功能单一、无法承受大扭矩高载荷、无法投放座封球、操作安全风险高的问题。

本发明采用的技术方案是，一种顶部驱动固井水泥头，包括上接头，上接头向下与上主体总成连接，上主体总成中的设备通过进气管线对外连通，上主体总成向下通过快速连接机构与下主体总成连接；上主体总成和下主体总成中分别设置有一个气动执行器，下主体总成中的投球装置还通过气控管线对外连接。

本发明的顶部驱动固井水泥头，其特征还在于：

上主体总成的结构是，包括流体通道旋转总成，在流体通道旋转总成下端沿直径方向安装有旋转阀A，旋转阀A的一端支撑在流体通道旋转总成下端管壁上，旋转阀A的另一端固定支撑在法兰A通孔中；

流体通道旋转总成的结构是，包括中心筒和支撑筒，中心筒和支撑筒均套装在上主体总成中的上主体外圆周，并且中心筒与上主体固定连接，中心筒外圆周另外套装有外筒，且外筒坐在中心筒下端的凸沿上；外筒筒壁上开有多个环槽，环槽对应外筒上的一个进气孔，同时亦对应中心筒上的壁内通道，壁内通道与中心筒中的出气孔连通；外筒上端沿与扭力环的接触面通过齿面配合连接，支撑筒下端沿与扭力环螺纹连接；

支撑筒上端沿内台阶与上主体之间设置有压盖，压盖套装在上主体上，压盖下端面与支撑筒之间设置有挡圈，压盖与支撑筒采用螺纹连接；

支撑筒中部径向安装有多个注入头，该多个注入头沿圆周均匀分布，每个注入头与支撑筒固定连接；

各个注入头的内孔与上主体的内腔连通。

旋转阀A的结构是，在圆柱B的两端分别为台阶形的直径较小的圆柱A和圆柱C，圆柱B的中间位置径向开有通道A及通道B，通道A及通道B在圆柱B的中心轴A处相通，在圆柱B靠近的圆柱A径向开有通透孔A，通道C的中心线位于通透孔A的中心线与中心轴A所形成的平面上，且通道C与通道A、通道B相通。

下主体总成的结构是，包括下主体，下主体与上主体通过花键固定连接；在上主体与下主体上同时套装有外套筒，外套筒下端与下主体之间通过螺纹副B套接，外套筒内壁与上主体与下主体之间设置有密封套筒；下主体中径向安装有旋转阀B，旋转阀B一端支撑在下主体中，旋转阀B另一端支撑在法兰B中，法兰B与下主体侧壁固定连接。

旋转阀B的结构是，在中段大圆柱的两端分别为台阶形的直径较小的两个小圆柱，一边小圆柱用于支撑在下主体管壁，另一边小圆柱用于支撑在法兰B中，中段大圆柱的中间位置径向开有通道E及通道D，通道E及通道D在中段大圆柱的中心轴B处相通，在中段大圆柱一边径向开有通透孔B。

上主体及下主体均为回转体，上主体回转中心设置有一主通道及一个偏心的旁通；下主体设置有一没有贯通的偏心孔；上主体的主通道及旁通分别与下主体相应中心孔和偏心孔中心对齐。

下主体下段径向设置有指示器。

旋转阀A的中心轴A侧面开有一个指示槽。

本发明有益效果是：顶部驱动装置或套管送入工具带动上接头旋转，通过下接头将扭矩传递给管柱。通过花键连接传递扭矩，螺纹连接传递拉压载荷，主孔与偏心孔配合旋转阀形成内部流道组合，通过流体通道旋转总成实现流体从不旋转管线到旋转通道的转变。再使用气控系统实现远程自动控制，完成自动投胶塞及座封球功能。固井作业过程中旋转的同时可上提下放。远程自动控制，无需人工操作，无需停转停泵，保证作业连续性。根据作业需要，可释放钻杆胶塞、套管胶塞、座封球等，满足多种作业需要。可承受大扭矩，大载荷，只需一种规格即可满足绝大部分作业需求。

附图说明

图1为本发明装置的总体结构示意图；

图2为本发明装置中的上主体总成200的半剖图；

图3为本发明装置中的旋转通道总成210的放大半剖图；

图4为图2及图3中的A-A截面示意图；