一种电机驱动式顶驱下套管工具制造技术

一种电机驱动式顶驱下套管工具，上芯轴的上、下两端各设置有螺纹，上芯轴的上螺纹与顶驱装置连接，上芯轴的下螺纹与下芯轴连接；上芯轴外侧安装有电机驱动系统；电机驱动系统下端螺栓连接有动力传递系统；动力传递系统内安装有卡瓦系统。工作时，电机系统的大齿轮通过下端的螺纹传动，将电机的旋转运动转换为卡瓦的轴向驱动力，使卡瓦沿楔面胀开，进而实现卡瓦撑紧套管内壁的目的。本发明专利技术采用电机驱动，无液压驱动，更环保安全；卡瓦上有交错的横向和环向的卡瓦牙，可以增加工具传递顶驱扭矩的能力；同时，使用本工具还能随时旋转套管、提放套管、循环泥浆，从而提高下套管作业效率和安全性，降低钻井综合成本。

Motor driven type top drive casing tool

Type of top drive casing tool driving a motor shaft on the upper and lower ends are respectively arranged on the screw thread, a core shaft is connected with the top drive device, under the thread of the core shaft is connected with the core shaft; a core shaft is provided with a motor drive system; motor drive system at the lower end of bolt connection a power transmission system; power transmission system is installed in the slip system. When working, the big gear motor system through the screw drive at the lower end, converting the rotary motion of the motor as the driving force of the axial slip, the slip along the wedge surface burst, thus achieving the purpose of tightening the casing wall slip. The invention adopts motor drive, hydraulic drive, more environmentally safe; there are staggered transverse and circumferential slip teeth slip, can increase the transmission capacity of the top drive torque tools; at the same time, the use of this tool can at any time, lifting rotating casing casing, circulate and thus high casing operation efficiency and security. Reducing the cost of drilling.

【技术实现步骤摘要】
一种电机驱动式顶驱下套管工具
本专利技术涉及石油天然气固井装备
，特别涉及一种电机驱动式顶驱下套管工具。
技术介绍
下套管作业的目的在于封隔地层、加固井壁、防止油气泄漏和建立油气通道等，是石油天然气钻井作业过程中的一个极其重要的环节。下套管工具是完成下套管作业的关键性装备，常规下套管装备主要包括：用于夹持套管的井口卡瓦、用于套管旋扣的液压套管钳、用于断续灌注泥浆的开放式灌泥浆装置、用于提升套管的套管吊卡等工具。上述常规下套管装备存在如下问题：（1）利用套管钳旋扣，套管螺纹的上扣扭距不易精确控制；（2）利用断续灌浆装置灌注泥浆，不能根据需要及时循环泥浆，尤其是在套管下入遇阻时，必须重新连接方钻杆建立泥浆循环，清除沉沙，影响了下套管效率；（3）利用套管吊卡提升套管，井眼中的套管不能旋转；（4）常规下套管装备还存在操作复杂，作业效率低，安全可靠性不高等缺点。为解决上述问题，国内外研发了顶驱下套管装置，根据卡瓦所受驱动力的形式不同，可以将该工具分类为：液压驱动式和机械驱动式。中国专利号：CN201420409069.5，CN201120557017.9，CN200920105896.4公布了液压驱动式下套管工具，中国专利号：CN201520506694.6，CN201510410640.4，CN201510312492.2公布了机械驱动式顶驱下套管工具。然而，上述液压式下套管工具的液压油容易泄露污染环境，而且液压系统受外界环境的影响较大；而上述机械式下套管工具存在结构复杂缺点，另外，卡瓦传递扭矩的范围较小，不能适应多种套管旋转、套管上扣等工况的使用。专利技术内容为了克服现有下套管装备的上述缺点，本专利技术的目的：提供一种电机驱动式顶驱下套管工具，具有随时旋转套管、提放套管、灌注泥浆、循环泥浆、作业安全效率高的特点，且卡瓦系统能有效传递顶驱的扭矩。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种电机驱动式顶驱下套管工具，包括上芯轴1、电机驱动系统2、动力传递系统3、卡瓦系统4、导向密封系统5，其特征为：上芯轴1的上、下两端各设置有螺纹，上芯轴1的上螺纹与顶驱装置连接，上芯轴1的下螺纹与下芯轴40连接；上芯轴1外侧安装有电机驱动系统2；电机驱动系统2下端螺栓连接有动力传递系统3；动力传递系统3内安装有卡瓦系统4；卡瓦系统4下端螺纹连接有导向密封系统5；所述上芯轴1的上、下两端各设置有锥螺纹，上芯轴1的上锥螺纹下侧设置有一段外螺纹10，外螺纹10连接有小圆螺母；上芯轴1的下锥螺纹上侧设置有台阶11；小轴承23安装于小圆螺母与台阶11之间；小轴承23外安装有电机驱动系统2；所述电机驱动系统2包括电机20、小轴承上端盖21、悬挂筒22、小轴承23、转动筒24、小轴承下端盖25、大齿轮26、球形滚珠27、防转销28、挡盖29、螺纹筒30；所述转动筒24呈空心圆柱状，转动筒24内表面安装有小轴承23，转动筒24能相对上芯轴1转动；转动筒24外表面中部设置有台阶，台阶中部设置有环向半圆弧形凹槽，半圆弧凹槽的中部设置一条轴向半圆弧形凹槽；转动筒24上、下两端面均设置有螺纹孔，转动筒24的上螺纹孔经螺栓连接有小轴承上端盖21，转动筒24的下螺纹孔经螺栓连接有小轴承下端盖25；转动筒24外套有大齿轮26，大齿轮26的内表面上侧设置有环向半圆弧形凹槽，环向半圆弧形凹槽与转动筒24的环向半圆弧形凹槽，组成环向圆形凹槽，环向圆形凹槽内安装有球形滚珠27，转动筒24与大齿轮26能相对转动；大齿轮26半圆弧凹槽的中部设置有一条轴向半圆弧形凹槽，轴向半圆弧形凹槽与转动筒24的轴向半圆弧形凹槽，组成轴向的圆形孔，轴向的圆形孔用于球形滚珠27的装配；大齿轮26外表面呈阶梯轴状，大齿轮26的大轴端设置有齿轮，齿轮与电机20的小齿轮相互啮合，大齿轮26的小轴端设置有外螺纹；大齿轮26经外螺纹连接有螺纹筒30，螺纹筒30呈空心圆柱状，螺纹筒30内表面设置有阶梯，阶梯用于定位安装大轴承31，阶梯的上侧设置有内螺纹，内螺纹与大齿轮26的螺纹形成丝扣连接；螺纹筒30上端面均布有四个沿轴向的半圆形孔；螺纹筒30的下端表面设置有螺纹孔，螺纹筒30经螺栓连接有大轴承端盖32；螺纹筒30的上侧外表面经防转销28连接有悬挂筒22，悬挂筒22呈空心圆柱形；悬挂筒22内表面设置有阶梯，阶梯上均布有四个沿轴向的半圆形孔，半圆形孔与螺纹筒30的半圆形孔形成圆柱孔，圆柱孔内安装有防转销28；悬挂筒22上、下两端面各设置有螺纹孔，上螺纹孔经螺栓连接有小轴承上端盖21，下螺纹孔经螺栓连接有挡盖29；挡盖29呈圆环形；小轴承上端盖21设置有小轴承23连接通孔，悬挂筒22连接通孔、电机20安装孔；电机20经螺栓紧固于小轴承上端盖21的表面，电机20的小齿轮穿过小轴承上端盖21与大齿轮26啮合；所述电机驱动系统2与动力传递系统3螺栓连接，所述动力传递系统3包括大圆螺母34、大轴承31、大轴承端盖32、卡瓦座33；所述卡瓦座33内表面套有下芯轴40，卡瓦座33外表面呈阶梯状；卡瓦座33下侧设置有开口的斜T形槽，斜T形槽内安装有卡瓦41；斜T形槽上侧设置有台阶，台阶上侧设置有外螺纹，外螺纹上连接有大圆螺母34；大轴承31安装于台阶与大圆螺母34之间；大轴承31由大轴承端盖32定位、紧固；动力传递系统3能相对下芯轴40转动；所述卡瓦座33与卡瓦系统4连接，所述卡瓦系统4包括下芯轴40、卡瓦41；所述下芯轴40外表面下侧设置有外楔面，所述卡瓦41内侧下表面设置有内楔面；卡瓦41的内楔面安装于下芯轴40的外楔面内；卡瓦41能沿下芯轴40的楔面滑动；卡瓦外表面设置有纵向卡瓦牙42、横向卡瓦牙43；所述下芯轴40下端螺纹连接有导向密封系统5，导向密封系统5包括防突环50、胶筒51、导向头52；胶筒51安装于防突环50与导向头52之间，导向头52与下芯轴40螺纹连接。与现有技术比较，本专利技术的效果是：1）本顶驱下套管工具采用电机为卡瓦提供驱动力，无需液压源，因此本工具具有安全可靠的特点；2）采用交错布置卡瓦牙，可以增大摩擦力，从而传递更大的扭矩，从而实现套管上扣、套管旋转等工况作业时的需求；3）本顶驱下套管工具结构合理、操作简单便利，且结构简单，因而可以减小加工制造难度，降低生产成本。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术三维外观示意图。图3为本专利技术三维剖切视图。图4为上芯轴三维剖切视图。图5为电机系统三维剖切视图。图6为电机三维视图。图7为电机系统主要零部件爆炸三维剖切视图。图8上轴承端盖三维剖切视图。图9为悬挂筒三维剖切视图。图10为转动筒三维剖切视图。图11为大齿轮三维剖切视图。图12为螺纹筒三维剖切视图。图13为动力传递系统三维剖切视图。图14为卡瓦座三维剖切视图。图15为卡瓦系统三维剖切视图。。图16为卡瓦局部三维视图。图17为导向密封系统三维剖切视图。1.上芯轴，2.电机驱动系统，3.动力传递系统，4.卡瓦系统，5.导向密封系统，10.外螺纹，11.台阶，20.电机，21.小轴承上端盖，22.悬挂筒，23.小轴承，24.转动筒，25.小轴承下端盖，26.大齿轮，27.球形滚珠，28.防转销，29.挡盖，30.螺纹筒，31.大轴承，32.大轴承端盖，33.卡瓦座，34.大圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动式顶驱下套管工具，包括上芯轴（1）、电机驱动系统（2）、动力传递系统（3）、卡瓦系统（4）、导向密封系统（5），其特征为：上芯轴（1）的上、下两端各设置有螺纹，上芯轴（1）的上螺纹与顶驱连接，上芯轴（1）的下螺纹与下芯轴（40）连接；上芯轴（1）外侧安装有电机驱动系统（2）；电机驱动系统（2）下端螺栓连接有动力传递系统（3）；动力传递系统（3）内安装有卡瓦系统（4）；卡瓦系统（4）下端螺纹连接有导向密封系统（5）；所述上芯轴（1）的上、下两端各设置有锥螺纹，上芯轴（1）的上锥螺纹下侧设置有一段外螺纹（10），外螺纹（10）连接有小圆螺母；上芯轴（1）的下锥螺纹上侧设置有台阶（10）；小轴承（23）安装于小圆螺母与台阶（10）之间；小轴承（23）外安装有电机驱动系统（2）；所述电机驱动系统（2）包括电机（20）、小轴承上端盖（21）、悬挂筒（22）、小轴承（23）、转动筒（24）、小轴承下端盖（25）、大齿轮（26）、球形滚珠（27）、防转销（28）、挡盖（29）、螺纹筒（30）；所述转动筒（24）呈空心圆柱状，转动筒（24）内表面安装有小轴承（23），转动筒（24）能相对上芯轴（1）转动；转动筒（24）外表面中部设置有台阶，台阶中部设置有环向半圆弧形凹槽，半圆弧凹槽的中部设置一条轴向半圆弧形凹槽；转动筒（24）上、下两端面均设置有螺纹孔，转动筒（24）的上螺纹孔经螺栓连接有小轴承上端盖（21），转动筒（24）的下螺纹孔经螺栓连接有小轴承下端盖（25）；转动筒（24）外套有大齿轮（26），大齿轮（26）的内表面上侧设置有环向半圆弧形凹槽，环向半圆弧形凹槽与转动筒（24）的环向半圆弧形凹槽组成环向圆形凹槽，环向圆形凹槽内安装有球形滚珠（27），转动筒（24）与大齿轮（26）能相对转动；大齿轮（26）半圆弧凹槽的中部设置有一条轴向半圆弧形凹槽，轴向半圆弧形凹槽与转动筒（24）的轴向半圆弧形凹槽组成轴向的圆形孔，轴向的圆形孔用于球形滚珠（27）的装配；大齿轮（26）外表面呈阶梯轴状，大齿轮（26）的大轴端设置有齿轮，齿轮与电机（20）的小齿轮相互啮合，大齿轮（26）的小轴端设置有外螺纹；大齿轮（26）经外螺纹连接有螺纹筒（30），螺纹筒（30）呈空心圆柱状，螺纹筒（30）内表面设置有阶梯，阶梯用于定位安装大轴承（31），阶梯的上侧设置有内螺纹，内螺纹与大齿轮（26）的螺纹形成丝扣连接；螺纹筒（30）上端面均布有四个沿轴向的半圆形孔；螺纹筒（30）的下端表面设置有螺纹孔，螺纹筒（30）经螺栓连接有大轴承端盖（32）；螺纹筒（30）上侧外表面经防转销（28）连接有悬挂筒（22），悬挂筒（22）呈空心圆柱形；悬挂筒（22）内表面设置有阶梯，阶梯上均布有沿轴向的半圆形孔，半圆形孔与螺纹筒（30）的半圆形孔形成圆柱孔，圆柱孔内安装有防转销（28）；悬挂筒（22）上、下两端面各设置有螺纹孔，上螺纹孔经螺栓连接有小轴承上端盖（21），下螺纹孔经螺栓连接有挡盖（29）；小轴承上端盖（21）设置有转动筒连接通孔，悬挂筒连接通孔、电机安装通孔；电机（20）经螺栓紧固于小轴承上端盖（21）的表面，电机（20）的小齿轮穿过小轴承上端盖（21）与大齿轮（26）啮合；所述电机驱动系统（2）与动力传递系统（3）螺栓连接，所述动力传递系统（3）包括大圆螺母（34）、大轴承（31）、大轴承端盖（32）、卡瓦座（33）；所述卡瓦座（33）内表面套有下芯轴（40），卡瓦座（33）外表面呈阶梯状；卡瓦座（33）下侧设置有开口的斜T形槽，斜T形槽内安装有卡瓦（41）；斜T形槽上侧设置有台阶，台阶上侧设置有外螺纹，外螺纹上连接有大圆螺母（34）；大轴承（31）安装于台阶与大圆螺母（34）之间；大轴承（31）由大轴承端盖（32）定位、紧固；动力传递系统（3）能相对下芯轴（40）转动；所述卡瓦系统（4）包括下芯轴（40）、卡瓦（41）；所述下芯轴（40）外表面下侧设置有外楔面，所述卡瓦（41）内侧下表面设置有内楔面；卡瓦（41）的内楔面安装于下芯轴（40）的外楔面内；卡瓦（41）能沿下芯轴（40）的楔面滑动；卡瓦（41）外表面交错设置有纵向卡瓦牙（42）、横向卡瓦牙（43）；所述下芯轴（40）下端经螺纹连接有导向密封系统（5），导向密封系统（5）包括防突环（50）、胶筒（51）、导向头（52）；胶筒（51）安装于防突环（50）与导向头（52）之间，导向头（52）与下芯轴（40）螺纹连接。...

【技术特征摘要】
1.一种电机驱动式顶驱下套管工具，包括上芯轴（1）、电机驱动系统（2）、动力传递系统（3）、卡瓦系统（4）、导向密封系统（5），其特征为：上芯轴（1）的上、下两端各设置有螺纹，上芯轴（1）的上螺纹与顶驱连接，上芯轴（1）的下螺纹与下芯轴（40）连接；上芯轴（1）外侧安装有电机驱动系统（2）；电机驱动系统（2）下端螺栓连接有动力传递系统（3）；动力传递系统（3）内安装有卡瓦系统（4）；卡瓦系统（4）下端螺纹连接有导向密封系统（5）；所述上芯轴（1）的上、下两端各设置有锥螺纹，上芯轴（1）的上锥螺纹下侧设置有一段外螺纹（10），外螺纹（10）连接有小圆螺母；上芯轴（1）的下锥螺纹上侧设置有台阶（10）；小轴承（23）安装于小圆螺母与台阶（10）之间；小轴承（23）外安装有电机驱动系统（2）；所述电机驱动系统（2）包括电机（20）、小轴承上端盖（21）、悬挂筒（22）、小轴承（23）、转动筒（24）、小轴承下端盖（25）、大齿轮（26）、球形滚珠（27）、防转销（28）、挡盖（29）、螺纹筒（30）；所述转动筒（24）呈空心圆柱状，转动筒（24）内表面安装有小轴承（23），转动筒（24）能相对上芯轴（1）转动；转动筒（24）外表面中部设置有台阶，台阶中部设置有环向半圆弧形凹槽，半圆弧凹槽的中部设置一条轴向半圆弧形凹槽；转动筒（24）上、下两端面均设置有螺纹孔，转动筒（24）的上螺纹孔经螺栓连接有小轴承上端盖（21），转动筒（24）的下螺纹孔经螺栓连接有小轴承下端盖（25）；转动筒（24）外套有大齿轮（26），大齿轮（26）的内表面上侧设置有环向半圆弧形凹槽，环向半圆弧形凹槽与转动筒（24）的环向半圆弧形凹槽组成环向圆形凹槽，环向圆形凹槽内安装有球形滚珠（27），转动筒（24）与大齿轮（26）能相对转动；大齿轮（26）半圆弧凹槽的中部设置有一条轴向半圆弧形凹槽，轴向半圆弧形凹槽与转动筒（24）的轴向半圆弧形凹槽组成轴向的圆形孔，轴向的圆形孔用于球形滚珠（27）的装配；大齿轮（26）外表面呈阶梯轴状，大齿轮（26）的大轴端设置有齿轮，齿轮与电机（20）的小齿轮相互啮合，大齿轮（26）的小轴端设置有外螺纹；大齿轮（26）经外螺纹连接有螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁政，谢帅，蒋发光，何虹钢，张杰，邓严，张梁，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51