[发明专利]一种连动式钻柱防扭工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油天然气行业中防止钻井管柱发生扭转变形的连动式钻柱防扭工具，特别涉及导向钻井中防止钻井工具面跑偏的问题。

背景技术

在石油天然气行业中，深井以及超深井均采用井下动力钻具作为动力为钻头提供破岩扭矩，相应的，钻柱必须承受来自井下动力钻具的反扭矩，故钻井过程中钻井管柱会发生严重的扭转变形。钻柱发生扭转变形会导致多种复杂的钻井现象，比如涡动现象和粘滑现象。钻柱发生涡动现象和粘滑现象都会严重损害钻柱、钻头和测井仪器的使用寿命，降低机械钻速，对钻井产生严重的后果。在导向钻井过程中，由于钻进瞬间巨大的反扭矩作用，会使钻柱迅速发生扭转变形，已经定位调整妥当的钻井工具面就会跑偏，致使钻井工程师不得不不断调整修正钻井工具面的位置，给导向钻井带来巨大的麻烦，严重降低了导向钻井的打靶精度。在连续油管钻井作业技术领域，由于连续油管无法承受扭矩，所以应用十分有限，主要应用于软地层钻小直径浅井，老井加深和开窗侧钻斜井和水平井，钻救援井或注入井，国内甚至无法进行连续油管作业。

目前国内外尚无应用成熟，性能可靠的钻井工具可以有效防止钻柱受扭变形的问题，部分钻井工具面稳定器在一定程度上减弱了钻柱的扭转变形，但是增加了轴向送进的难度，其工作原理并不完善。有效解决钻井过程中钻柱扭转变形的技术难题，可以有效防止涡动现象、粘滑现象等对钻井工具和测井工具造成的伤害，提高机械钻速，增加钻井效率和井身质量，提高经济效益。

发明内容

本发明的目的是：为了解决油气钻井过程中钻井管柱发生扭转变形的问题，特提供一种连动式钻柱防扭工具。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种连动式钻柱防扭工具，是由上接头、上弹簧、主筒体、上锚定壳体、锚爪、锚爪弹簧、压板、防转销、上套筒、下锚定壳体、下套筒、下弹簧和下接头构成，其结构特征在于：上接头上端和上部钻柱丝扣连接，下接头下端和下部井下动力钻具丝扣连接；主筒体上端和上接头下端丝扣连接，主筒体下端和下接头上端丝扣连接；主筒体上部外圆周向均匀设置四个上泄荷槽，主筒体中部周向均匀设置四个上进流孔和四个下进流孔，上进流孔下方周向均匀设置十二个销子槽，下进流孔下方周向均匀设置四个下泄荷槽，主筒体四个下泄荷槽下方周向均匀设置十二个销子槽，主筒体下部外圆设置一圈凸起台阶；上锚定壳体外部周向均匀设置六个扶正筋，每个扶正筋上设置一轴向沉槽，轴向沉槽中部设置一台阶孔，轴向沉槽两端设置有螺纹孔，上锚定壳体外圆下部设置为公螺纹，上锚定壳体内腔上部设置有台阶，内腔下部周向均匀设置十二个销子长槽，上锚定壳体上部周向均匀设置四个上泄流孔；下锚定壳体外部周向均匀设置六个扶正筋，每个扶正筋上设置一轴向沉槽，轴向沉槽中部设置一台阶孔，轴向沉槽两端设置有螺纹孔，下锚定壳体中部周向均匀设置四个下泄流孔，下锚定壳体内腔下部周向均匀设置十二个销子长槽，下锚定壳体外圆下部设置为公螺纹；防转销分别安装在主筒体上进流孔下方的销子槽内和主筒体下泄荷槽下方的销子槽内；上锚定壳体套入主筒体外圆上部，上弹簧安装在上锚定壳体内腔上部的台阶上；上套筒上端和上锚定壳体下端丝扣连接；下锚定壳体套入主筒体外圆下部，下锚定壳体内腔上部和下套筒外圆间隙配合；下套筒内腔下端设置一圈凸起内缘，下弹簧安装在下套筒下端凸起内缘上，下套筒上端和下锚定壳体下端丝扣连接；锚爪外圆下部设置一圈密封槽，锚爪上端设置一凹槽，凹槽底部设置一沉孔，锚爪上端面设置为锯齿状；锚爪弹簧安装在锚爪凹槽底部的沉孔内；锚爪安装在上锚定壳体扶正筋上的台阶孔内，压板安装在上锚定壳体扶正筋上的轴向沉槽内，压板穿过锚爪上端的凹槽，压板和上锚定壳体用螺钉固紧；锚爪安装在下锚定壳体扶正筋上的台阶孔内，压板安装在下锚定壳体扶正筋上的轴向沉槽内，压板穿过锚爪上端的凹槽，压板和下锚定壳体用螺钉固紧。

本发明的有益效果是：(1)本发明可以实现在连续送钻的情况下，上锚定壳体和下锚定壳体至少有一个和井壁锚定，将钻柱承受的反扭矩作用施加于井壁上，有效防止钻柱发生扭转变形；(2)本发明可以有效稳住钻井工具面，提高导向钻井效率；(3)本发明循环钻井液以后，只需送进钻柱即可连续工作；(4)本发明是纯机械结构，能适应井下复杂工况条件；(5)本发明可以用于连续油管钻井技术。

附图说明

图1是本发明一种连动式钻柱防扭工具初始状态的结构示意图；

图2是本发明一种连动式钻柱防扭工具工作状态一的结构示意图；

图3是本发明一种连动式钻柱防扭工具工作状态二的结构示意图；

图4是本发明一种连动式钻柱防扭工具工作状态三的结构示意图；