排量控制的钻柱复合钻进功能控制器制造技术

本发明专利技术涉及一种排量控制的钻柱复合钻进功能控制器，包括：上接头，上TC轴承动圈，上TC轴承静圈，上TC静圈合金，上TC动圈合金，传动轴外壳，半环，承压套，隔套，串轴承，下TC轴承静圈，下TC静圈合金，下TC动圈合金，下TC轴承动圈，转换接头，防掉接头，控制外壳，上挡环，密封圈，节流口，上活塞，复位弹簧，定位套筒，功能转换轴，下挡环，下活塞，端盖，固定板，弹簧，柱塞，下接头。当与下活塞连接的结构下移、柱塞径向收缩时，与功能转换轴连接的结构共同带动与控制外壳连接的结构转动；当与下活塞连接的结构上移、柱塞径向外伸时，与功能转换轴连接的结构单独转动，与控制外壳连接的结构不转动。与控制外壳连接的结构不转动。与控制外壳连接的结构不转动。

【技术实现步骤摘要】
排量控制的钻柱复合钻进功能控制器


[0001]本专利技术涉及一种用于钻探工程领域排量控制的钻柱复合钻进功能控制器，其主要应用领域包括石油天然气钻井工程、地质勘探、地热与新型油气资源开采等。

技术介绍

[0002]定向钻井是使井身沿着预先设计的方向和轨迹钻达目的层的钻井工艺方法，现有的定向钻井技术分为弯螺杆定向和旋转导向技术。弯螺杆定向其成本低，属于滑动定向，易导致钻柱拖压严重，钻井效率和机械钻速低，井眼轨迹不易控制，钻屑堆积不易排出的情况。而旋转导向RSS工作方式为旋转钻进，其钻井效率大幅提高，但制造、使用、维护成本太高，如遇卡钻，被埋风险高，经济损失大。
[0003]因此综合弯螺杆定向的低成本以及旋转导向RSS高效率的特点，排量控制的钻柱复合钻进功能控制器对比现有定向技术，可以大幅度减小井壁摩阻，提高有效钻压、机械钻速与钻井效率，具有可靠性高、风险小、事故处理成本低等特点。
[0004]排量控制的钻柱复合钻进功能控制器能实现旋转钻进，以及定向钻进时钻柱旋转钻进，BHA滑动钻进。排量控制的钻柱复合钻进功能控制器可以提高定向钻井效率；大幅度减小成本；且安全性高，事故处理成本低。

技术实现思路

[0005]为了探索解决
技术介绍
中所述的定向滑动钻进时钻井效率和钻井转速低，井眼轨迹不易控制与旋转钻进成本高、遇卡钻被埋风险高等问题，本专利技术提供了一种排量控制的钻柱复合钻进功能控制器。本专利技术可以减小钻进时钻压波动，同时实现井底钻具组合（BHA）和钻杆各自独立运动。当复合钻进时，钻柱系统和BHA共同旋转钻进；当定向钻进时，上部钻柱旋转钻进，BHA滑动钻进。定向井工程师可以通过控制排量控制的钻柱复合钻进功能控制器的运动状态转换实现复合钻进和滑动钻进。
[0006]本专利技术的技术方案是：排量控制的钻柱复合钻进功能控制器，其具有节流控制活塞组件与功能转换组件，其中，节流控制活塞组件由密封圈、节流口、上活塞、复位弹簧、定位套筒、下挡环、下活塞组装成，功能转换组件由端盖、固定板、弹簧、柱塞组装而成，功能转换组件从控制外壳的径向孔外部与控制外壳进行组装；所述复位弹簧具有足够大的刚度，节流控制活塞组件中通过螺纹连接后的上活塞与下活塞的总重量不足以压缩复位弹簧；所述节流口与上活塞采用过盈配合，使得钻井液通过节流口压降产生的附加钻井液推力足以压缩复位弹簧时，上活塞与节流口实现同步移动，保证钻进功能转换的顺利进行；所述节流控制活塞组件的上端由上挡环进行轴向限位，所述下挡环对复位弹簧与定位套筒起到轴向限位的作用，所述上挡环、下挡环与功能转换轴的配合方式均采用过盈配合，过盈配合的方式固定了上挡环与下挡环的位置，从而保证节流控制活塞组件的轴向移动范围。
[0007]在上述本专利技术的排量控制的钻柱复合钻进功能控制器中，所述控制外壳通过螺纹连接下接下接头，通过螺纹连接上接转换接头；所述转换接头通过螺纹连接上接传动轴外
壳；传动轴外壳、转换接头、控制外壳、下接头两两相邻结构之间通过螺纹连接保证了运动状态的一致性；所述传动轴外壳、转换接头、控制外壳、下接头均属于外壳类结构。
[0008]在上述本专利技术的排量控制的钻柱复合钻进功能控制器中，所述上接头、防掉接头、功能转换轴均属于中心轴，考虑加工的需要，拆分为了这三个结构；所述功能转换轴通过螺纹连接上接防掉接头；所述防掉接头通过螺纹连接上接上接头；上接头、防掉接头、功能转换轴两两相邻结构之间通过螺纹连接保证了转动的一致性；所述防掉接头的凸台可以保证装配时上接头轴向位置的固定。
[0009]在上述本专利技术的排量控制的钻柱复合钻进功能控制器中，所述转换接头上接下TC组件，下TC组件由下TC轴承静圈、下TC静圈合金、下TC动圈合金、下TC轴承动圈组装而成，下TC组件由转换接头与传动轴外壳进行轴向限位。
[0010]在上述本专利技术的排量控制的钻柱复合钻进功能控制器中，所述下TC组件上接串轴承，串轴承上接承压套、隔套，承压套上接半环，半环与隔套上接上TC组件，上TC组件由上TC轴承动圈、上TC轴承静圈、上TC静圈合金、上TC动圈合金组装而成，上TC组件上接上接头，上TC组件由半环、隔套、传动轴外壳进行轴向限位。
[0011]在上述本专利技术的排量控制的钻柱复合钻进功能控制器中，所述下接头可下接MWD、BHA（井底钻具组合），MWD、BHA、下接头之间通过螺纹连接，保证运动状态的一致。
[0012]在上述本专利技术的排量控制的钻柱复合钻进功能控制器中，所述节流控制活塞组件在受到的钻井液压力足以推动上活塞压缩复位弹簧时，节流控制活塞组件下移，下活塞的圆锥面结构与柱塞的圆锥面结构相接触，在节流控制活塞组件继续下移的过程中，下活塞的圆锥面结构与柱塞的圆锥面结构逐渐脱离接触，同时功能转换组件径向收缩到功能转换轴的径向孔中，柱塞的柱塞杆与端盖的孔进行配合，当上接头、防掉接头、功能转换轴在同步转动时，带动传动轴外壳、转换接头、控制外壳、下接头、MWD、BHA共同转动，实现BHA的旋转钻进；当钻井液压力持续减小，达到钻井液压力与上活塞和下活塞的总重力小于复位弹簧的回复力的状态时，复位弹簧推动节流控制活塞组件上移，下活塞的圆锥面结构与柱塞的圆锥面结构接触，节流控制活塞组件持续上移的过程中，下活塞的圆锥面结构与柱塞的圆锥面结构逐渐脱离接触，同时功能转换组件径向伸出到功能转换轴的轴向孔中，柱塞的柱塞杆与端盖的孔脱离配合，当上接头、防掉接头、功能转换轴在同步转动时，传动轴外壳、转换接头、控制外壳、下接头、MWD、BHA不转动，钻进过程中BHA只发生移动，实现BHA的滑动钻进。
[0013]本专利技术的有益效果是：(1)排量控制的钻柱复合钻进功能控制器依靠改变排量的方式实现钻进状态的转换，可以实现在钻杆连续旋转时完成BHA定向滑动钻进，减少卡钻风险，利于井眼清洁；(2)定向时，实现BHA旋转钻进和滑动钻进的高效转换，(3)能减小钻压摩阻，降粘防卡，提高机械钻速，增加钻具的使用寿命；(4)排量控制依托的介质是钻井液，利用方便。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的结构示意图；图2是上挡环与节流控制活塞组件的结构示意图；图3是功能转换组件的结构示意图。
[0015]图中1.上接头，2.上TC轴承动圈，3.上TC轴承静圈，4.上TC静圈合金，5.上TC动圈合金，6.传动轴外壳，7.半环，8.承压套，9.隔套，10.串轴承，11.下TC轴承静圈，12.下TC静圈合金，13.下TC动圈合金，14.下TC轴承动圈，15.转换接头，16.防掉接头，17.控制外壳，18.上挡环，19.密封圈，20.节流口，21.上活塞，22.复位弹簧，23.定位套筒，24.功能转换轴，25.挡环，26.下活塞，27.端盖，28.固定板，29.弹簧，30.柱塞，31.下接头。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本专利技术作进一步说明：本专利技术涉及安装有节流控制活塞组件与功能转换组件的排量控制的钻柱复合钻进功能控制器，节流控制活塞组件与功能转换组件的位置关系变化来保证钻柱钻进状态的变换。
[0017本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.排量控制的钻柱复合钻进功能控制器，其特征在于：包括上接头（1），上TC轴承动圈（2），上TC轴承静圈（3），上TC静圈合金（4），上TC动圈合金（5），传动轴外壳（6），半环（7），承压套（8），隔套（9），串轴承（10），下TC轴承静圈（11），下TC静圈合金（12），下TC动圈合金（13），下TC轴承动圈（14），转换接头（15），防掉接头（16），控制外壳（17），上挡环（18），密封圈（19），节流口（20），上活塞（21），复位弹簧（22），定位套筒（23），功能转换轴（24），下挡环（25），下活塞（26），端盖（27），固定板（28），弹簧（29），柱塞（30），下接头（31）；密封圈（19）、节流口（20）、上活塞（21）、复位弹簧（22）、定位套筒（23）、下挡环（25）、下活塞（26）组装成节流控制活塞组件；端盖（27）、固定板（28）、弹簧（29）、柱塞（30）组装成功能转换组件，所述固定板（28）与端盖（27）固连、弹簧（29）与固定板（28）固连，所述弹簧（29）在排量控制的钻柱复合钻进功能控制器不工作时处于自然状态；下TC轴承静圈（11）、下TC静圈合金（12）、下TC动圈合金（13）、下TC轴承动圈（14）组装成下TC组件；上TC轴承动圈（2）、上TC轴承静圈（3）、上TC静圈合金（4）、上TC动圈合金（5）组装成上TC组件；所述节流控制活塞组件与上挡环（18）组装在功能转换轴（24）中，所述功能转换组件组装到控制外壳（17）上，所述功能转换轴（24）组装到控制外壳（17）中，所述控制外壳（17）下接下接头（31）、上接防掉接头（16）、转换接头（15），所述防掉接头（16）上接上接头（1），所述转换接头（15）上接下TC组件、传动轴外壳（6），所述下TC组件上接串轴承（10），所述串轴承（10）上接半环（7）、承压套（8）、隔套（9）、上TC组件；所述排量控制的钻柱复合钻进功能控制器在钻井液排量不足以推动上活塞（21）压缩复位弹簧（22）时，上活塞（21）处于上极限位置，柱塞（30）处于外伸位置，相应地，依靠螺纹连接的上接头（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：田家林，宋豪林，任堰牛，杨琳，王卓汉，李天云，杜森，韦火俊，王洪瑞，何波，张哲，
申请(专利权)人：四川谐铭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：