[发明专利]一种基于机械解耦的井下降摩减阻工具及方法有效

专利信息
申请号: 202210235725.3 申请日: 2022-03-11
公开(公告)号: CN114293913B 公开(公告)日: 2022-05-13
发明(设计)人: 刘阳;陈聪睿;马天寿;黄金;席阳;邹家焱;陈平 申请(专利权)人: 西南石油大学
主分类号: E21B7/04 分类号: E21B7/04;E21B17/10;E21B17/04;E21B21/00;E21B47/00
代理公司: 成都其知创新专利代理事务所(普通合伙) 51326 代理人: 王沙沙
地址: 610500 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 机械 井下 降摩减阻 工具 方法
【权利要求书】:

1.一种基于机械解耦的井下降摩减阻工具,其特征在于,包括上壳体(2)、下壳体(15)、下接头(3)以及轴向设置在所述上壳体(2)、下壳体(15)、下接头(3)内的钻井液回流管(1);

所述下壳体(15)内依次设有卸载连接组件Ⅰ(14)、扭矩轴向反向组件(16)、卸载连接组件Ⅱ(17);所述下接头(3)的一端安装在所述卸载连接组件Ⅱ(17)内并与扭矩轴向反向组件(16)连接,所述上壳体(2)的一端安装在所述卸载连接组件Ⅰ(14)内;

所述上壳体(2)内依次设有分动定位装置Ⅰ(4)、动力输入装置(6)、增矩装置Ⅰ(7)、分动定位装置Ⅱ(8)、动力分离装置Ⅰ(9)、增矩装置Ⅱ(10)、分动定位装置Ⅲ(11)、动力分离装置Ⅱ(12)、增矩装置Ⅲ(13)以及套设在所述钻井液回流管(1)上的传动轴Ⅰ、传动轴Ⅱ;所述动力输入装置(6)的外圆面与上壳体(2)的内壁通过楔键连接,所述增矩装置Ⅰ(7)与动力输入装置(6)的一侧连接,所述增矩装置Ⅱ(10)与动力分离装置Ⅰ(9)的一侧连接,所述增矩装置Ⅲ(13)与动力分离装置Ⅱ(12)的一侧连接,所述分动定位装置Ⅰ(4)、动力输入装置(6)、增矩装置Ⅰ(7)、分动定位装置Ⅱ(8)、动力分离装置Ⅰ(9)、增矩装置Ⅱ(10)、分动定位装置Ⅲ(11)、动力分离装置Ⅱ(12)均依次套设在传动轴Ⅰ上,所述增矩装置Ⅲ(13)套设在传动轴Ⅱ的左端,其传动轴Ⅱ的右端穿过上壳体(2)延伸至下壳体(15)内并与扭矩轴向反向组件(16)连接;

所述卸载连接组件Ⅰ(14)包括套筒、圆锥滚子轴承Ⅰ、密封挡圈、圆锥滚子轴承Ⅱ,所述圆锥滚子轴承Ⅰ、圆锥滚子轴承Ⅱ的内圈均与上壳体(2)的端部过盈配合,外圈与下壳体(15)的内壁配合,所述卸载连接组件Ⅱ(17)的结构和原理与卸载连接组件Ⅰ(14)相同;

所述扭矩轴向反向组件(16)包括与传动轴Ⅱ连接的锥齿轮Ⅰ、转动连接在下壳体(15)内壁上的锥齿轮Ⅱ以及与下接头(3)连接的锥齿轮Ⅲ,所述锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅲ均与锥齿轮Ⅱ啮合传动。

2.根据权利要求1所述的一种基于机械解耦的井下降摩减阻工具,其特征在于,所述分动定位装置Ⅰ(4)包括壳体以及安装在壳体内的两个圆锥滚子轴承Ⅲ,所述上壳体(2)上设有螺纹连接在所述壳体上的定位螺杆(5)。

3.根据权利要求2所述的一种基于机械解耦的井下降摩减阻工具,其特征在于,所述定位螺杆(5)的个数为三个,并均布在所述壳体的外圆面上。

4.根据权利要求2所述的一种基于机械解耦的井下降摩减阻工具,其特征在于,所述壳体两端均设有密封圈。

5.根据权利要求1所述的一种基于机械解耦的井下降摩减阻工具,其特征在于,所述动力输入装置(6)为动力输入套筒。

6.根据权利要求1所述的一种基于机械解耦的井下降摩减阻工具,其特征在于,所述增矩装置Ⅲ(13)包括输入壳体(203)、输出壳体(201),所述输入壳体(203)、输出壳体(201)之间设有液体导向轮(202),所述输入壳体(203)、输出壳体(201)内壁上分别设有发散液体轮、液体驱动轮,所述输入壳体(203)、输出壳体(201)内填充有驱动液。

7.一种如权利要求1-6任一所述井下降摩减阻工具的井下降摩减阻方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

S1、将钻头、螺杆钻具、随钻测量工具、无磁钻铤、井下降摩减阻工具、钻杆依次连接并放入井下;

S2、开动转盘或顶驱以旋转钻柱,地面钻柱将扭矩传递到井下降摩减阻工具的上壳体(2)中,上壳体(2)将扭矩输入到动力输入装置(6),动力输入装置(6)进而带动增矩装置Ⅰ(7)的正常运行,然后经过增矩装置Ⅱ(10)对扭矩的加强之后将扭矩最后传输到下接头(3),带动螺杆钻具、钻头正常钻井;

S3、当需要保持滑动导向钻进工况时,调节钻柱转速至35rpm以下,减少下部钻柱扭矩的大小,使得增矩装置Ⅲ(13)不足以克服来自钻头以及其他井下工具的反扭矩,进而增矩装置Ⅲ(13)保持相对静止,从而实现钻柱旋转状态下的滑动导向钻进;

S4、当需要保持旋转钻进工况时,调节钻柱转速至65rpm以上,增大下部钻柱扭矩的大小,使得增矩装置Ⅲ(13)能够克服来自钻头以及其他井下工具的反扭矩,进而增矩装置Ⅲ(13)的扭矩在经过扭矩轴向反向组件(16)反向之后,最终将扭矩输出到后续钻具上。

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