一种空气钻井用裸眼开窗导斜器悬挂工具制造技术

本发明专利技术涉及一种石油天然气行业中空气钻井领域使用的裸眼开窗导斜器悬挂工具，它解决空气钻井裸眼开窗导斜器固定困难的问题。控制接头内部安装有控制模块和电磁换向阀，控制接头下端和上接头上端螺纹连接，上接头下端和中控接头上端用连接螺钉连接，空气活塞置于储油腔内，助推活塞下部插入中接头上部内腔，助推活塞下端与上活塞上端用密封螺纹连接，中接头上端与中控接头下端螺纹连接，中接头下端与下接头上端通过密封管螺纹连接，上活塞置于中接头内部，上活塞下端与下活塞上端螺纹连接，下活塞置于下接头内部。本发明专利技术能保证导斜器悬挂工具在空气钻井裸眼井段中可靠座挂，施工井队无需再为转换钻井液而多耗费财力物力，极大节约了施工成本。

A suspension tool of open hole window deflector for air drilling

【技术实现步骤摘要】
一种空气钻井用裸眼开窗导斜器悬挂工具
本专利技术涉及一种石油天然气行业中空气钻井领域使用的裸眼开窗导斜器悬挂工具。
技术介绍
在石油天然气行业中，空气钻井是以压缩空气既作为循环介质又作为破碎岩石能量的一种欠平衡钻井技术。空气钻井是通过地面的空气压缩机组将空气变成压力为1.2-2.0MPa压缩气体，排气量为100-130m/min的高压空气，经由输气管汇注人钻井平台上的立压管线内，以高压空气替代普通钻井液，把钻井过程中产生的岩屑携带到地面同时对钻头进行冷却降温，然后经过专用排砂管线排入至废砂坑的一种钻井模式。与传统钻井技术相比，空气钻井以空气作为循环介质彻底消除了井底压持效应，极大的解放了机械钻速，因此空气钻进具有较高的机械钻速，一般是常规钻井液钻进方式的3-8倍。空气钻井安全性较高，在正常的配套与监控手段下，一般不会发生有害气体污染和天然气的爆燃现象。由于空气钻井技术极大的缩短工程周期，降低工程投入，已经越来越广泛的被应用于油气田钻井中，特别是页岩气的开发中。在空气钻井过程中，可能出现各种异常工况，如钻具断裂等。当井下问题难以解决，无法继续钻进时，就会考虑在上部井眼进行开窗侧钻。在侧钻作业中主要包括套管内开窗侧钻和裸眼侧钻，其中套管开窗侧钻可以把斜向器可靠固定在套管内壁，利用斜向器快速完成开窗；相比套管内开窗侧钻，裸眼侧钻具有很多难点，其主要原因是由于裸眼井段井径不像金属套管那样规整，且裸眼井壁也不具备套管内壁那样的强度，同时常规导斜器悬挂工具难以在空气钻井裸眼侧钻中使用，因此目前大多数裸眼井侧钻是采取打水泥塞并从水泥塞处进行侧钻；若将打水泥塞的侧钻方式以及常规液压式导斜器悬挂工具应用于空气钻井侧钻有诸多不便，最大的阻碍在于钻井液介质不同：空气钻井的循环介质是压缩空气，而常规钻井驱动液压工具工作所使用的是液态钻井液（泥浆），因此在空气钻井中使用常规开窗侧钻斜向器更换液态钻井液（泥浆）将大大延长施工周期，且实施起来难度较大，极为不便。因此，如何利用空气钻井技术并有效的将导斜器可靠悬挂在裸眼井段是现目前的技术难点，本专利技术结合空气钻井的特点与裸眼开窗侧钻的技术要求，特提供一种空气钻井用裸眼开窗导斜器悬挂工具，为空气钻井技术在页岩气的开发应用中提供有力支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的是：为了解决裸眼钻井中斜向器固定困难的问题，特提供一种空气钻井用裸眼开窗导斜器悬挂工具。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种空气钻井用裸眼开窗导斜器悬挂工具，是由控制接头、上接头、第一O型密封圈、空气活塞、中控接头、第二O型密封圈、连接螺钉、小活塞、助推活塞、第三O型密封圈、上活塞、中接头、小螺钉、盖板、小弹簧、限位块、上卡瓦、片弹簧、卡瓦座、下活塞、第四O型密封圈、下接头、下卡瓦、封油环、第五O型密封圈和第六O型密封圈构成。其结构特征是：所述控制接头上端设置有管螺纹接头，控制接头内部安装有控制模块和电磁换向阀，控制接头内部设置有进气孔、中心出气孔和偏心出气孔，其中进气孔下端与电磁换向阀的入口接通，进气孔上端进口处设置有一圈环形凹槽，中心出气孔上端和偏心出气孔上端分别与电磁换向阀的两个出口接通，偏心出气孔下端出口设置有一圈环形凹槽，控制接头下端和上接头上端通过密封管螺纹连接。所述上接头内部设置有中心进气孔、偏心进气孔和储油腔，储油腔内充满液压油，上接头外圆下部周向均匀设置有五个扶正楞体，每个扶正楞体上均设置有径向台阶孔，上接头下端和中控接头上端用连接螺钉连接，连接螺钉置于扶正楞体的径向台阶孔内，空气活塞置于储油腔内，空气活塞与上接头内壁之间设置有第一O型密封圈，中心进气孔上端与中心出气孔下端连通，中心进气孔下端与储油腔连通，偏心进气孔上端与偏心出气孔下端连通，偏心进气孔下端与气流通道连通。所述中控接头内部设置有气流通道、进油通道、中心进油孔，进油通道上端与储油腔连通，小活塞置于中控接头内部中心进油孔的上部，小活塞顶部设置有一圆柱台阶，小活塞与中控接头内壁之间设置有第二O型密封圈，中控接头上部设置有排气孔，排气孔与中心进油孔内腔连通，中控接头下部设置有泄气孔，泄气孔与中控接头下部内腔连通，助推活塞置于中控接头下部内腔，助推活塞与中控接头内壁之间设置有第三O型密封圈，助推活塞上端与中控接头共同构成压油腔，压油腔与中心进油孔连通，助推活塞中心设置有传油通道，传油通道与压油腔连通，助推活塞下部插入中接头上部内腔，助推活塞下端与上活塞上端用密封螺纹连接。所述中接头上端与中控接头下端螺纹连接，中接头下端与下接头上端通过密封管螺纹连接，上活塞置于中接头内部，上活塞中心设置有中心孔，中心孔与传油通道连通，上活塞中部设置有一环形凸台，上活塞中下部设置有多个排油孔，排油孔连通中接头内腔与中心孔，上活塞下端与下活塞上端螺纹连接；封油环置于中接头内，封油环套在上活塞的环形凸台下方，封油环与中接头内壁之间设置有第五O型密封圈，封油环与上活塞之间设置有第六O型密封圈；中接头外圆中部周向均匀设置六条扶正楞体，每条扶正楞体上均设置有矩形阶梯孔，矩形阶梯孔外端设置有矩形沉槽，卡瓦座分别置入中接头的六条扶正楞体的矩形阶梯孔底部，卡瓦座外侧两端设置有矩形凸台，卡瓦座两端的矩形凸台钩挂在中接头的矩形阶梯孔底部台阶处，卡瓦座内侧设置为斜面，卡瓦座内侧斜面与上活塞的圆锥面压紧；片弹簧和上卡瓦共同置于中接头的矩形阶梯孔内，片弹簧位于卡瓦座和上卡瓦之间，片弹簧被卡瓦座和上卡瓦压紧，上卡瓦两侧设置有锯齿状棘齿，上卡瓦两侧底部设置有凸台，上卡瓦外表面设置有横向防滑动的条形卡瓦牙；小弹簧和限位块置于中接头矩形阶梯孔外侧矩形沉槽的两端，小弹簧和限位块位于盖板与中接头之间，盖板中部设置有矩形通孔，盖板和中接头之间通过小螺钉固定，限位块一端设置为楔形头，限位块的楔形头插入上卡瓦两侧的锯齿状棘齿内。所述下接头下部设置为锥形体，下活塞置于下接头内部，下活塞和下接头内壁之间设置有第四O型密封圈，下接头外圆中部周向均布六条扶正楞体，每条扶正楞体上均设置有矩形阶梯孔，矩形阶梯孔外端设置有矩形沉槽，卡瓦座分别置入下接头的六条扶正楞体的矩形阶梯孔底部，卡瓦座两端的矩形凸台钩挂在下接头的矩形阶梯孔底部台阶处，卡瓦座内侧斜面与下活塞的圆锥面压紧，片弹簧和下卡瓦共同置于下接头的矩形阶梯孔内，片弹簧位于卡瓦座和下卡瓦之间，片弹簧被卡瓦座和下卡瓦压紧，下卡瓦两侧设置有锯齿状棘齿，下卡瓦两侧底部设置有凸台，下卡瓦外表面设置有纵向防转动的条形卡瓦牙，下接头矩形阶梯孔外侧矩形沉槽的两端安装有小弹簧和限位块，小弹簧和限位块位于盖板与下接头之间，盖板和下接头之间通过小螺钉固定，限位块的楔形头插入下卡瓦两侧的锯齿状棘齿内。所述排油孔沿上活塞周向均布有四个，沿上活塞轴向均布有三个。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术利用空气钻井中的循环介质压缩空气作为动力源，将压力小的压缩空气转化为压力大的压力油液，巨大的液压力能有效保证导斜器悬挂工具在空气钻井裸眼井段中可靠座挂，施工井队无需再为转换钻井液（气相转液相再转气相）而多耗费财力物力，极大节约了施工成本；（2）本悬挂工具中的上下两组各六片卡瓦在片弹簧作用下，可根据裸眼井眼形状分别张开不同伸出量，保证上下两组卡瓦全部有效卡紧，没有虚位，同时上卡瓦组和下卡瓦组可确保导斜器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气钻井用裸眼开窗导斜器悬挂工具，是由控制接头（1）、上接头（2）、第一O型密封圈（3）、空气活塞（4）、中控接头（5）、第二O型密封圈（6）、连接螺钉（7）、小活塞（8）、助推活塞（9）、第三O型密封圈（10）、上活塞（11）、中接头（12）、小螺钉（13）、盖板（14）、小弹簧（15）、限位块（16）、上卡瓦（17）、片弹簧（18）、卡瓦座（19）、下活塞（20）、第四O型密封圈（21）、下接头（22）、下卡瓦（23）、封油环（24）、第五O型密封圈（25）和第六O型密封圈（26）构成；其特征是：所述控制接头（1）上端设置有管螺纹接头（1b），控制接头（1）内部安装有控制模块（1c）和电磁换向阀（1d），控制接头（1）内部设置有进气孔（1a）、中心出气孔（1e）和偏心出气孔（1f），其中进气孔（1a）下端与电磁换向阀（1d）的入口接通，进气孔（1a）上端进口处设置有一圈环形凹槽，中心出气孔（1e）上端和偏心出气孔（1f）上端分别与电磁换向阀（1d）的两个出口接通，偏心出气孔（1f）下端出口设置有一圈环形凹槽，控制接头（1）下端和上接头（2）上端通过密封管螺纹连接；所述上接头（2）内部设置有中心进气孔（2b）、偏心进气孔（2a）和储油腔（2c），储油腔（2c）内充满液压油，上接头（2）外圆下部周向均匀设置有五个扶正楞体，每个扶正楞体上均设置有径向台阶孔，上接头（2）下端和中控接头（5）上端用连接螺钉（7）连接，连接螺钉（7）置于扶正楞体的径向台阶孔内，空气活塞（4）置于储油腔（2c）内，空气活塞（4）与上接头（2）内壁之间设置有第一O型密封圈（3），中心进气孔（2b）上端与中心出气孔（1e）下端连通，中心进气孔（2b）下端与储油腔（2c）连通，偏心进气孔（2a）上端与偏心出气孔（1f）下端连通，偏心进气孔（2a）下端与气流通道（5a）连通；所述中控接头（5）内部设置有气流通道（5a）、进油通道（5c）、中心进油孔（5d），进油通道（5c）上端与储油腔（2c）连通，小活塞（8）置于中控接头（5）内部中心进油孔（5d）的上部，小活塞（8）顶部设置有一圆柱台阶，小活塞（8）与中控接头（5）内壁之间设置有第二O型密封圈（6），中控接头（5）上部设置有排气孔（5b），排气孔（5b）与中心进油孔（5d）内腔连通，中控接头（5）下部设置有泄气孔（5f），泄气孔（5f）与中控接头（5）下部内腔连通，助推活塞（9）置于中控接头（5）下部内腔，助推活塞（9）与中控接头（5）内壁之间设置有第三O型密封圈（10），助推活塞（9）上端与中控接头（5）共同构成压油腔（5e），压油腔（5e）与中心进油孔（5d）连通，助推活塞（9）中心设置有传油通道（9a），传油通道（9a）与压油腔（5e）连通，助推活塞（9）下部插入中接头（12）上部内腔，助推活塞（9）下端与上活塞（11）上端用密封螺纹连接；所述中接头（12）上端与中控接头（5）下端螺纹连接，中接头（12）下端与下接头（22）上端通过密封管螺纹连接，上活塞（11）置于中接头（12）内部，上活塞（11）中心设置有中心孔（11a），中心孔（11a）与传油通道（9a）连通，上活塞（11）中部设置有一环形凸台，上活塞（11）中下部设置有多个排油孔（11b），排油孔（11b）连通中接头（12）内腔与中心孔（11a），上活塞（11）下端与下活塞（20）上端螺纹连接；封油环（24）置于中接头（12）内，封油环（24）套在上活塞（11）的环形凸台下方，封油环（24）与中接头（12）内壁之间设置有第五O型密封圈（25），封油环（24）与上活塞（11）之间设置有第六O型密封圈（26）；中接头（12）外圆中部周向均匀设置六条扶正楞体，每条扶正楞体上均设置有矩形阶梯孔，矩形阶梯孔外端设置有矩形沉槽，卡瓦座（19）分别置入中接头（12）的六条扶正楞体的矩形阶梯孔底部，卡瓦座（19）外侧两端设置有矩形凸台，卡瓦座（19）两端的矩形凸台钩挂在中接头（12）的矩形阶梯孔底部台阶处，卡瓦座（19）内侧设置为斜面，卡瓦座（19）内侧斜面与上活塞（11）的圆锥面压紧；片弹簧（18）和上卡瓦（17）共同置于中接头（12）的矩形阶梯孔内，片弹簧（18）位于卡瓦座（19）和上卡瓦（17）之间，片弹簧（18）被卡瓦座（19）和上卡瓦（17）压紧，上卡瓦（17）两侧设置有锯齿状棘齿，上卡瓦（17）两侧底部设置有凸台，上卡瓦（17）外表面设置有横向防滑动的条形卡瓦牙；小弹簧（15）和限位块（16）置于中接头（12）矩形阶梯孔外侧矩形沉槽的两端，小弹簧（15）和限位块（16）位于盖板（14）与中接头（12）之间，盖板（14）中部设置有矩形通孔，盖板（14）和中接头（12）之间通过小螺钉（13）固定，限位块（16）一端设置为楔形头，限位块（16）的...

【技术特征摘要】
1.一种空气钻井用裸眼开窗导斜器悬挂工具，是由控制接头（1）、上接头（2）、第一O型密封圈（3）、空气活塞（4）、中控接头（5）、第二O型密封圈（6）、连接螺钉（7）、小活塞（8）、助推活塞（9）、第三O型密封圈（10）、上活塞（11）、中接头（12）、小螺钉（13）、盖板（14）、小弹簧（15）、限位块（16）、上卡瓦（17）、片弹簧（18）、卡瓦座（19）、下活塞（20）、第四O型密封圈（21）、下接头（22）、下卡瓦（23）、封油环（24）、第五O型密封圈（25）和第六O型密封圈（26）构成；其特征是：所述控制接头（1）上端设置有管螺纹接头（1b），控制接头（1）内部安装有控制模块（1c）和电磁换向阀（1d），控制接头（1）内部设置有进气孔（1a）、中心出气孔（1e）和偏心出气孔（1f），其中进气孔（1a）下端与电磁换向阀（1d）的入口接通，进气孔（1a）上端进口处设置有一圈环形凹槽，中心出气孔（1e）上端和偏心出气孔（1f）上端分别与电磁换向阀（1d）的两个出口接通，偏心出气孔（1f）下端出口设置有一圈环形凹槽，控制接头（1）下端和上接头（2）上端通过密封管螺纹连接；所述上接头（2）内部设置有中心进气孔（2b）、偏心进气孔（2a）和储油腔（2c），储油腔（2c）内充满液压油，上接头（2）外圆下部周向均匀设置有五个扶正楞体，每个扶正楞体上均设置有径向台阶孔，上接头（2）下端和中控接头（5）上端用连接螺钉（7）连接，连接螺钉（7）置于扶正楞体的径向台阶孔内，空气活塞（4）置于储油腔（2c）内，空气活塞（4）与上接头（2）内壁之间设置有第一O型密封圈（3），中心进气孔（2b）上端与中心出气孔（1e）下端连通，中心进气孔（2b）下端与储油腔（2c）连通，偏心进气孔（2a）上端与偏心出气孔（1f）下端连通，偏心进气孔（2a）下端与气流通道（5a）连通；所述中控接头（5）内部设置有气流通道（5a）、进油通道（5c）、中心进油孔（5d），进油通道（5c）上端与储油腔（2c）连通，小活塞（8）置于中控接头（5）内部中心进油孔（5d）的上部，小活塞（8）顶部设置有一圆柱台阶，小活塞（8）与中控接头（5）内壁之间设置有第二O型密封圈（6），中控接头（5）上部设置有排气孔（5b），排气孔（5b）与中心进油孔（5d）内腔连通，中控接头（5）下部设置有泄气孔（5f），泄气孔（5f）与中控接头（5）下部内腔连通，助推活塞（9）置于中控接头（5）下部内腔，助推活塞（9）与中控接头（5）内壁之间设置有第三O型密封圈（10），助推活塞（9）上端与中控接头（5）共同构成压油腔（5e），压油腔（5e）与中心进油孔（5d）连通，助推活塞（9）中心设置有传油通道（9a），传油通道（9a）与压油腔（5e）连通，助推活塞（9）下部插入中接头（12）上部内腔，助推活塞（9）下端与上活塞（11）上端用密封螺纹连接；所述中接头（12）上端与中控接头（5）下端螺纹连接，中接头（12）下端与下接头（22）上端通过密封管螺纹连接，上活塞（11）置于中接头（12）内部，上活塞（11）中心设置有中心孔（11a）...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔春岩，张德荣，王国军，刘春林，李双双，张均富，赵勇，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51