一种带有解卡装置的井下动力钻具制造方法及图纸

本申请涉及一种带有解卡装置的井下动力钻具，属于动力钻具技术领域，包括：动力钻具，其包括壳体和轴杆，壳体为空心管状结构，轴杆位于壳体内且可在壳体内转动；解卡装置，其位于壳体内，且解卡装置用于在触发状态时连接壳体和轴杆，以使轴杆跟随壳体同步转动。本申请的井下动力钻具正常钻井作业时解卡装置不参与工作，在需要解卡时提高钻井液泵压后解卡装置自动将轴杆和壳体连接成一体旋转。解卡装置位于壳体内的轴杆上且结构紧凑，对轴杆结构强度削弱小，轴杆应力小，使用寿命长。壳体和轴杆之间设置解卡装置，壳体上端与钻杆相连，可以将井口转盘的扭矩通过钻杆传递到壳体，然后通过解卡装置将扭矩传递给轴杆和钻头，实现钻头的解卡。

【技术实现步骤摘要】
一种带有解卡装置的井下动力钻具
本申请涉及动力钻具
，特别涉及一种带有解卡装置的井下动力钻具。
技术介绍
在石油和天然气开采中，井下动力钻具的应用越来越广泛，动力钻具带动钻头实现地层的钻进，井下动力钻具通过地面设备泵入的钻井液驱动，工作时，钻井液泵入井下动力钻具，动力钻具将液力能转化为动能，带动井底钻头旋转。常见的动力钻具有两种：螺杆钻具和涡轮钻具。对于螺杆钻具，钻井液进入定子壳体内，驱动与定子壳体偏心的转子螺杆旋转，转子螺杆带动与其连接的万向轴和传动轴旋转，从而带动位于钻具下端的钻头旋转。涡轮钻具采用一级或多级涡轮节为钻具下端的钻头提供扭矩，每一级由不运动的定子和转动的转子组成，转子与轴连接，定子将钻井液导入转子，转子叶片在钻井液作用下旋转运动，为位于钻具下端的钻头提供扭矩。在钻进过程中，钻头在切削岩石过程中可能会产生卡阻，当钻头出现严重的粘滑、井壁垮塌等异常状况下，钻头被卡钻。卡钻后，通常做法是提高地面转盘扭矩，地面转盘带动钻杆转动，当扭矩足够大时实现钻头解卡。但是，这种方法不适用于井底有动力钻具的钻具组合，因为常用的动力钻具结构无法将定子壳体扭矩传递给钻头。在井底有动力钻具的情况下，常用的解卡方式有拉拔、震击和酸泡等方法，比如通过上提钻杆对卡阻部位产生一定拉力让钻头强行通过卡阻部位，震击器产生一定冲击力和将岩石振松破裂后，上提钻头通过卡阻部位，从而实现解卡。但上述解卡方式可靠性差，一旦解卡失败时，唯一的选择就是从安全接头处进行卸扣，将钻头、动力钻具和MWD留在井底，然后进行打捞。打捞失败时，需要填井和侧钻。当出现这种情况后，除了部分钻具组合留在井底造成工具损失外，打捞、填井和开窗侧钻也额外增加了昂贵的钻井作业成本。
技术实现思路
本申请实施例提供一种带有解卡装置的井下动力钻具，以解决相关技术中动力钻具解卡可靠性差、钻井作业成本高的不足。本申请实施例提供了一种带有解卡装置的井下动力钻具，包括：动力钻具，所述动力钻具包括壳体和轴杆，所述壳体为空心管状结构，所述轴杆位于壳体内且可在所述壳体内转动；解卡装置，所述解卡装置位于所述壳体内，且所述解卡装置用于在触发状态时连接壳体和轴杆，以使所述轴杆跟随所述壳体同步转动。在一些实施例中，所述解卡装置包括：安装于所述轴杆侧壁的伸缩机构；位于所述壳体内壁的挡止结构；位于所述轴杆一端的阀门机构，所述阀门机构用于当钻井液对其压力达到设定值时，将钻井液引至所述伸缩机构以驱动所述伸缩机构伸出，并与所述挡止结构相配合，以限制所述壳体与所述轴杆的相对转动。在一些实施例中，所述阀门机构包括：阀套；套设于所述阀套内的阀芯，所述阀芯末端设有迎向钻井液流动方向的阻力面，且所述阀套与所述阀芯之间设有用于驱使所述阀套与所述阀芯相互远离的第三弹簧；同时，所述阀套与所述阀芯上均设有通孔，且所述阀套与所述阀芯上的通孔的位置被配置为：当所述阀芯向所述阀套运动时可相互重叠，并将所述阀芯内空间与所述伸缩机构所在区域相连通。在一些实施例中，所述伸缩机构包括：位于所述阀套通孔处的活塞筒；组设于所述活塞筒内的活塞杆，且所述活塞杆朝向所述阀套的通孔；同时，所述活塞杆和活塞筒之间设有驱动活塞杆回缩的第一弹簧。在一些实施例中，所述活塞筒的内壁上开设有限位孔，所述限位孔内设有对活塞杆限位的锁紧销，所述活塞杆的侧壁上设有与锁紧销配合的环形槽，所述限位孔内设有驱动锁紧销向活塞杆方向运动的第二弹簧。在一些实施例中，所述活塞筒的内壁上设有第一限位环，所述第一限位环位于接近壳体的一端，所述活塞杆的外壁上设有第二限位环，所述第二限位环位于远离壳体的一端，所述第一弹簧安装在第一限位环和第二限位环之间，所述活塞杆远离壳体的一端设有沉孔。在一些实施例中，所述阀芯的内壁设有进液孔，所述进液孔的内径小于阀芯的内径，所述阀芯的外壁与轴杆之间设有第一密封圈，所述阀芯的外壁与阀套的内壁之间设有第二密封圈。在一些实施例中，所述轴杆的侧壁上开设有安装销钉的阶梯孔，所述阶梯孔内螺纹连接有销钉，所述销钉与阶梯孔之间设有密封垫，所述阀芯的外壁上开设有导向槽，所述导向槽的长度方向与阀芯的轴向方向平行，所述销钉的一端位于导向槽内。在一些实施例中，所述伸缩机构设有多个，多个伸缩机构沿轴杆的圆周方向均布排列，所述挡止结构设有多个，多个挡止结构沿壳体的圆周方向均布排列，所述挡止结构为开设在壳体内壁上的轴向槽，所述轴向槽的长度方向与壳体的轴向方向平行。在一些实施例中，所述壳体包括依次螺纹连接的防掉壳体、定子壳体、万向轴壳体和传动轴壳体，所述轴杆包括依次螺纹连接的防掉杆、转子螺杆、万向轴和传动轴，所述解卡装置设置在防掉杆、万向轴或传动轴上，所述防掉壳体的顶部设有连接钻杆的第一螺纹孔，所述传动轴的底部设有连接钻头的第二螺纹孔。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请实施例提供了一种带有解卡装置的井下动力钻具，由于本申请的井下动力钻具设置了动力钻具和解卡装置。其中，动力钻具包括壳体和轴杆，壳体为空心管状结构，轴杆位于壳体内且相对于壳体旋转运动；解卡装置位于壳体内，在需要解卡时，解卡装置用于在触发状态时连接壳体和轴杆，以使轴杆跟随壳体同步转动，解卡装置将壳体的扭矩传递给轴杆和钻头，实现钻头的可靠快速解卡。因此，本申请的井下动力钻具正常钻井作业时解卡装置不参与工作，在需要解卡时提高钻井液泵压后解卡装置被触发，解卡装置在触发状态时连接壳体和轴杆，以使轴杆跟随壳体同步转动，解卡装置将壳体的扭矩传递给轴杆和钻头，实现钻头的可靠快速解卡。解卡装置位于壳体内的轴杆上且结构紧凑，对轴杆结构强度削弱小，轴杆应力小，使用寿命长。本申请的井下动力钻具通过在壳体和轴杆之间设置解卡装置，壳体上端与钻杆相连，可以将井口转盘的扭矩通过钻杆传递到壳体，然后通过解卡装置将扭矩传递给轴杆和钻头，实现钻头的快速解卡。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例的结构剖视图；图2为本申请实施例处于未解卡状态时图1中沿A-A方向的剖视图；图3为本申请实施例处于解卡状态时图1中沿A-A方向的剖视图；图4为本申请实施例处于未解卡状态时图1中Ⅰ处的局部放大图；图5为图4中Ⅱ处的局部放大图；图6本申请实施例处于解卡状态时图1中Ⅰ处的局部放大图。附图标记：10-动力钻具，10a-轴杆，10b-壳体，20-解卡装置，20a-伸缩机构，20b-阀门机构；100-第一螺纹孔，101-防掉壳体，102-防掉杆，103-定子壳体，104-转子螺杆，105-万向轴壳体，106-万向轴，107-传动轴壳体，108-传动轴，109-第二螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有解卡装置的井下动力钻具，其特征在于，包括：/n动力钻具(10)，所述动力钻具(10)包括壳体(10b)和轴杆(10a)，所述壳体(10b)为空心管状结构，所述轴杆(10a)位于壳体(10b)内且可在所述壳体(10b)内转动；/n解卡装置(20)，所述解卡装置(20)位于所述壳体(10b)内，且所述解卡装置(20)用于在触发状态时连接壳体(10b)和轴杆(10a)，以使所述轴杆(10a)跟随所述壳体(10b)同步转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有解卡装置的井下动力钻具，其特征在于，包括：
动力钻具(10)，所述动力钻具(10)包括壳体(10b)和轴杆(10a)，所述壳体(10b)为空心管状结构，所述轴杆(10a)位于壳体(10b)内且可在所述壳体(10b)内转动；
解卡装置(20)，所述解卡装置(20)位于所述壳体(10b)内，且所述解卡装置(20)用于在触发状态时连接壳体(10b)和轴杆(10a)，以使所述轴杆(10a)跟随所述壳体(10b)同步转动。


2.如权利要求1所述的一种带有解卡装置的井下动力钻具，其特征在于，所述解卡装置(20)包括：
安装于所述轴杆(10a)侧壁的伸缩机构(20a)；
位于所述壳体(10b)内壁的挡止结构(111)；
位于所述轴杆(10a)一端的阀门机构(20b)，所述阀门机构(20b)用于当钻井液对其压力达到设定值时，将钻井液引至所述伸缩机构(20a)以驱动所述伸缩机构(20a)伸出，并与所述挡止结构(111)相配合，以限制所述壳体(10b)与所述轴杆(10a)的相对转动。


3.如权利要求2所述的一种带有解卡装置的井下动力钻具，其特征在于，所述阀门机构(20b)包括：
阀套(301)；
套设于所述阀套(301)内的阀芯(302)，所述阀芯(302)末端设有迎向钻井液流动方向的阻力面(3021)，且所述阀套(301)与所述阀芯(302)之间设有用于驱使所述阀套(301)与所述阀芯(302)相互远离的第三弹簧(303)；同时，
所述阀套(301)与所述阀芯(302)上均设有通孔，且所述阀套(301)与所述阀芯(302)上的通孔的位置被配置为：当所述阀芯(302)向所述阀套(301)运动时可相互重叠，并将所述阀芯(302)内空间与所述伸缩机构(20a)所在区域相连通。


4.如权利要求3所述的一种带有解卡装置的井下动力钻具，其特征在于，所述伸缩机构(20a)包括：
位于所述阀套(301)通孔处的活塞筒(201)；
组设于所述活塞筒(201)内的活塞杆(202)，且所述活塞杆(202)朝向所述阀套(301)的通孔；同时，
所述活塞杆(202)和活塞筒(201)之间设有驱动活塞杆(202)回缩的第一弹簧(203)。


5.如权利要求4所述的一种带有解卡装置的井下动力钻具，其特征在于：
所述活塞筒(201)的内壁上开设有限位孔，所述限位孔内设有对活塞杆(202)限位的锁紧销(204)，所述活塞杆(202)的侧壁上设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：关勤勤，褚道余，邱康，姜韡，
申请(专利权)人：中石化江钻石油机械有限公司，中石化海洋石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42