一种套管分段推送下入工具制造技术

本发明专利技术涉及一种套管分段推送下入工具，包括分段伸缩短节、压力变换装置、涡轮马达和旋转引鞋四部分，压力变换装置、涡轮马达和旋转引鞋依次连接在套管柱末端，分段伸缩短节根据井眼摩阻分布预测情况，连接在距套管柱末端一定位置处，将套管柱分为上部重力下放段和下部推力下放段，并与压力变换装置共同组成液压缸活塞结构，在套管重力下入的基础上，通过建立循环，涡轮马达通过旋转引鞋清理井壁降低套管下入摩阻，同时通过压力变换装置的液压压力变换，利用液压缸活塞结构实现套管柱的分段推送下入。

A Segmental Push Down Tool for Casing

【技术实现步骤摘要】
一种套管分段推送下入工具
本专利技术涉及油气井完井下套管工具领域，具体涉及一种套管分段推送下入工具。
技术介绍
随着油气资源的开发，钻井技术的进步，大位移井、长水平段水平井越来越多，由于地质条件复杂和定向施工水平的原因，实钻井眼轨迹可能出现狗腿、井径扩大等问题，同时可能因为泥浆密度大以及水平段长等原因，使套管下入摩阻大大增加，从而使套管下入到设计井深非常困难，针对这种高摩阻井眼，如何将套管顺利下到预定的位置，国内外研究提出了多种解决办法，如：顶驱旋转、提放套管柱；循环钻井液，清除岩屑床；清除井壁微台阶、砂桥、缩径、掉块等降低摩阻，以及管柱漂浮等。这些技术措施可以部分解决下套管遇阻的问题，但是都有自身的缺点和适用局限性，无法解决大位垂比井、大位移井等高摩阻井套管顺利下入的技术难题。
技术实现思路
为解决高摩阻井眼套管顺利下入问题，针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种套管分段推送下入工具，通过套管柱结构分段，循环钻井液，实现清除井壁微台阶、岩屑床、砂桥、缩径、掉块等降低套管下入摩阻，并在重力下套管的基础上，通过液压缸活塞结构实现套管分段推送下入，进一步提高套管下入能力。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种套管分段推送下入工具，包括分段伸缩短节２、压力变换装置３和涡轮马达4、旋转引鞋5，其中：所述分段伸缩短节２包括上变扣接头201、外花键筒202、内花键筒204、下变扣接头205；其中，上变扣接头201上端与套管1连接，上变扣接头201下端与外花键筒202上端连接；外花键筒202中段内壁设有内花键副，外花键筒202下端内壁设有悬挂台阶；内花键筒204上端外壁设有悬挂台阶，内花键筒204中段外壁设有外花键副；外花键筒202与内花键筒204通过内、外花键副构成轴向密封伸缩配合，同时外花键筒202与内花键筒204通过内、外壁设置的悬挂台阶构成轴向悬挂配合；下变扣接头205下端与内花键筒204连接，同时通过套管1轴向连接压力变换装置３；所述压力变换装置3包括节流转子301、节流定子302、变压腔壳体304、传动芯轴305和传动轴306；其中，变压腔壳体304为中空筒体，上端通过套管1与分段伸缩短节2连接，变压腔壳体304下端与涡轮马达4连接；节流定子302是一个短柱体，中间设有轴孔，轴孔旁边设有循环液过流孔，节流定子302密封固定在变压腔壳体304中段；节流转子301上端是盘状体，下端是扭转传输轴，盘状体径向对称布置有大孔和小孔，节流转子301的盘状体坐落于节流定子302的上端面，节流转子301的扭转传输轴插入节流定子302的轴孔内，节流转子301和节流定子302构成旋转密封配合，同时节流转子301的大孔和小孔与节流定子302的过流孔构成旋转间隔配合；传动芯轴305上端与节流转子301的扭转传输轴伸出端连接，下端外壁设有外花键副；传动轴306上段内壁设有与节流转子301下端外花键副配合的内花键副；所述涡轮马达4包括涡轮壳体405和固定在涡轮壳体405内的涡轮定子402、与涡轮定子402配合的涡轮转子403、以及与涡轮转子403固定连接的马达输出轴401；涡轮壳体405上端与压力变换装置3的变压腔壳体304连接，马达输出轴401上端与压力变换装置3的传动轴306下端连接，马达输出轴401下端与旋转引鞋5连接，并在马达输出轴401上设有连通上部涡轮定子402与涡轮定子402空隙和旋转引鞋5流道的旁通孔。上述方案进一步包括：马达输出轴401下部通过平面轴承407轴向限定在由轴承盖408和轴承筒406组成的盒状结构中，此盒状结构通过压力摩擦与涡轮壳体405固定连接。所述涡轮马达4的马达输出轴401上轴向布置有多组涡轮转子403，与之配合的多组涡轮定子402固定在涡轮壳体405上。在涡轮壳体405下端内壁连接扶正套409，旋转引鞋5上部外壁与扶正套409旋转配合。旋转引鞋5的引鞋切削段采用微螺旋结构，布置PDC切削齿，保径段采用45°螺旋结构，下端的喷嘴方向垂直于轴线。变压腔壳体304中间设一台阶，节流定子302安装在台阶上，并在变压腔壳体304侧壁布置一个穿壁螺纹孔，通过限位螺纹销303固定节流定子302。在外花键筒202与内花键筒204的结合部设置密封组合203。本专利技术相对于现有技术，具有如下的有益效果：1在下套管过程中，通过建立循环，利用引鞋旋转清除井壁微台阶、岩屑床、砂桥、缩径、掉块等降低套管下入摩阻，提高套管下入能力；2通过建立液压缸活塞结构，可实现套管柱分段推送下入，在重力下套管的基础上，利用液压力进一步提高套管下入能力；3在固井注水泥过程中能够激发水泥浆振动，提高固井质量；4涡轮马达、压力变换装置及引鞋可钻，钻掉后能够为后期钻井提供通道。附图说明图1是套管分段推送下入工具总体结构图；图2是图1中A—A处剖面图；图3是图1中B—B处剖面图。图中：套管1、伸缩短节2、上变扣接头201、外花键筒202、密封组合203、内花键筒204、下变扣接头205、压力变换装置3、节流转子301、节流定子302、限位螺纹销303、变压腔壳体304、传动芯轴305、传动轴306、涡轮马达4、马达输出轴401、涡轮定子402、涡轮转子403、过流轴承404、涡轮壳体405、轴承筒406、平面轴承407、轴承盖408、扶正套409、旋转引鞋5。具体实施方式实施例1，如图1所示，本实施例提到的一种套管分段推送下入工具，由分段伸缩短节2、压力变换装置3、涡轮马达4、引鞋5四部分组成。参照图2，所述分段伸缩短节２包括上变扣接头201、外花键筒202、内花键筒204、下变扣接头205。其中，上变扣接头201上端通过内螺纹与套管1，上变扣接头201下端通过外螺纹与外花键筒202上端连接；外花键筒202中段内壁设有内花键副，外花键筒202下端内壁设有悬挂台阶；内花键筒204上端外壁设有悬挂台阶，内花键筒204中段外壁设有外花键副；外花键筒202与内花键筒204通过内、外花键副构成轴向密封伸缩配合，同时外花键筒202与内花键筒204通过内、外壁设置的悬挂台阶构成轴向悬挂配合；下变扣接头205下端与内花键筒204连接，同时通过套管1轴向连接压力变换装置3。参照附图3，所述压力变换装置3包括节流转子301、节流定子302、变压腔壳体304、传动芯轴305和传动轴306。其中，变压腔壳体304为中空筒体，上端通过内螺纹连接套管1后与分段伸缩短节2连接，变压腔壳体304下端通过外螺纹与涡轮马达4连接；节流定子302是一个短柱体，中间设有轴孔，轴孔旁边设有循环液过流孔，节流定子302密封固定在变压腔壳体304中段；节流转子301上端是盘状体，下端是扭转传输轴，盘状体径向对称布置有大孔和小孔，节流转子301的盘状体坐落于节流定子302的上端面，节流转子301的扭转传输轴插入节流定子302的轴孔内，节流转子301和节流定子302构成旋转密封配合，同时节流转子301的大孔和小孔与节流定子302的过流孔构成旋转间隔配合；传动芯轴305上端通过反扣连接螺纹与节流转子301的扭转传输轴伸出端连接，下端外壁设有外花键副；传动轴306上段内壁设有与节流转子301下端外花键副配合的内花键副，传动轴306下端内侧是反扣连接螺纹，与涡轮马达输出轴401螺纹连接，传动芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种套管分段推送下入工具，包括分段伸缩短节（2）、压力变换装置（3）和涡轮马达（4）、旋转引鞋（5），其特征是：所述分段伸缩短节（２）包括上变扣接头（201）、外花键筒（202）、内花键筒（204）、下变扣接头（205）；其中，上变扣接头（201）上端与套管（1）连接，上变扣接头（201）下端与外花键筒（202）上端连接；外花键筒（202）中段内壁设有内花键副，外花键筒（202）下端内壁设有悬挂台阶；内花键筒（204）上端外壁设有悬挂台阶，内花键筒（204）中段外壁设有外花键副；外花键筒（202）与内花键筒（204）通过内、外花键副构成轴向密封伸缩配合，同时外花键筒（202）与内花键筒（204）通过内、外壁设置的悬挂台阶构成轴向悬挂配合；下变扣接头（205）下端与内花键筒（204）连接，同时通过套管（1）轴向连接压力变换装置（３）；所述压力变换装置（3）包括节流转子（301）、节流定子（302）、变压腔壳体（304）、传动芯轴（305）和传动轴（306）；其中，变压腔壳体（304）为中空筒体，上端通过套管（1）与分段伸缩短节（2）连接，变压腔壳体（304）下端与涡轮马达（4）连接；节流定子（302）是一个短柱体，中间设有轴孔，轴孔旁边设有循环液过流孔，节流定子（302）密封固定在变压腔壳体（304）中段；节流转子（301）上端是盘状体，下端是扭转传输轴，盘状体径向对称布置有大孔和小孔，节流转子（301）的盘状体坐落于节流定子（302）的上端面，节流转子（301）的扭转传输轴插入节流定子（302）的轴孔内，节流转子（301）和节流定子（302）构成旋转密封配合，同时节流转子（301）的大孔和小孔与节流定子（302）的过流孔构成旋转间隔配合；传动芯轴（305）上端与节流转子（301）的扭转传输轴伸出端连接，下端外壁设有外花键副；传动轴（306）上段内壁设有与节流转子（301）下端外花键副配合的内花键副；所述涡轮马达（4）包括涡轮壳体（405）和固定在涡轮壳体（405）内的涡轮定子（402）、与涡轮定子（402）配合的涡轮转子（403）、以及与涡轮转子（403）固定连接的马达输出轴（401）；涡轮壳体（405）上端与压力变换装置（3）的变压腔壳体（304）连接，马达输出轴（401）上端与压力变换装置（3）的传动轴（306）下端连接，马达输出轴（401）下端与旋转引鞋（5）连接，并在马达输出轴（401）上设有连通上部涡轮定子（402）与涡轮定子（402）空隙和旋转引鞋（5）流道的旁通孔。...

【技术特征摘要】
1.一种套管分段推送下入工具，包括分段伸缩短节（2）、压力变换装置（3）和涡轮马达（4）、旋转引鞋（5），其特征是：所述分段伸缩短节（２）包括上变扣接头（201）、外花键筒（202）、内花键筒（204）、下变扣接头（205）；其中，上变扣接头（201）上端与套管（1）连接，上变扣接头（201）下端与外花键筒（202）上端连接；外花键筒（202）中段内壁设有内花键副，外花键筒（202）下端内壁设有悬挂台阶；内花键筒（204）上端外壁设有悬挂台阶，内花键筒（204）中段外壁设有外花键副；外花键筒（202）与内花键筒（204）通过内、外花键副构成轴向密封伸缩配合，同时外花键筒（202）与内花键筒（204）通过内、外壁设置的悬挂台阶构成轴向悬挂配合；下变扣接头（205）下端与内花键筒（204）连接，同时通过套管（1）轴向连接压力变换装置（３）；所述压力变换装置（3）包括节流转子（301）、节流定子（302）、变压腔壳体（304）、传动芯轴（305）和传动轴（306）；其中，变压腔壳体（304）为中空筒体，上端通过套管（1）与分段伸缩短节（2）连接，变压腔壳体（304）下端与涡轮马达（4）连接；节流定子（302）是一个短柱体，中间设有轴孔，轴孔旁边设有循环液过流孔，节流定子（302）密封固定在变压腔壳体（304）中段；节流转子（301）上端是盘状体，下端是扭转传输轴，盘状体径向对称布置有大孔和小孔，节流转子（301）的盘状体坐落于节流定子（302）的上端面，节流转子（301）的扭转传输轴插入节流定子（302）的轴孔内，节流转子（301）和节流定子（302）构成旋转密封配合，同时节流转子（301）的大孔和小孔与节流定子（302）的过流孔构成旋转间隔配合；传动芯轴（305）上端与节流转子（301）的扭转传输轴伸出端连接，下端外壁设有外花键副；传动轴（306）上段内壁设有与节流转子（301）下端外花键副配...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，聂云飞，吴仲华，张锐，左灵，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11