定向钻进钻柱旋转控制器制造技术

本发明专利技术涉及一种定向钻进钻柱旋转控制器，包括：反扭矩平衡模块，TC轴承挡圈，上TC轴承，上部推力球轴承，上哈佛环，中间密封挡圈，上芯轴，上外壳，旋转控制筒，上部弹簧，花键外壳，花键套，花键芯轴，下外壳，弹簧推套，下部弹簧，浮动活塞，下芯轴，闷头，下部推力球轴承，下哈佛环，下TC轴承，转换接头，防掉接头，下接头，控制销钉。花键套在旋转控制筒的作用下可实现花键芯轴与花键外壳的“啮合”与“脱离”，进一步控制定向钻进钻柱旋转控制器的复合钻进状态与滑动钻进状态的转换；所述花键芯轴、花键外壳与花键套“啮合”时，反扭矩平衡模块不承受反扭矩；所述花键芯轴、花键外壳与花键套“脱离”时，由反扭矩平衡模块中的滚柱外壳承受反扭矩。由反扭矩平衡模块中的滚柱外壳承受反扭矩。由反扭矩平衡模块中的滚柱外壳承受反扭矩。

【技术实现步骤摘要】
定向钻进钻柱旋转控制器


[0001]本专利技术涉及一种用于钻探工程领域定向钻进钻柱旋转控制器，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]定向钻井技术分为定向滑动钻进与旋转导向钻进。定向滑动钻进时，钻柱基本静止在井壁上，钻头靠井下动力马达旋转，通过控制下部钻具的工具面实现定向和钻进。这种钻井方式存在的问题是钻头在破岩过程中会产生反扭矩，且该反扭矩通过钻头传递到动力马达和钻柱上，引起钻具反向旋转，导致工具面控制不稳，从而影响钻进的连续性和速度，浪费大量人力和时间。且滑动定向钻进，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。旋转导向钻进，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，定向钻进钻柱旋转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。
[0004]定向钻进钻柱旋转控制器能实现滑动钻进，以及定向钻进时钻柱旋转钻进，BHA滑动钻进、破岩过程中反扭矩的控制。定向钻进钻柱旋转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，反扭矩不易控制，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定向钻进钻柱旋转控制器。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定向钻进钻柱旋转控制器的运动状态转换实现复合钻进和滑动钻进，且钻进时能实现反扭矩的稳定控制。
[0006]本专利技术的技术方案是：定向钻进钻柱旋转控制器，其具有控制定向钻井工具实现复合钻进状态与滑动钻进状态相互转换的花键组模块，以及控制破岩过程中地层对钻头的反扭矩影响定向钻进钻柱旋转控制器正常工作的反扭矩平衡模块。
[0007]在上述本专利技术的定向钻进钻柱旋转控制器中，所述反扭矩平衡模块由上接头、耐磨环、滚柱外壳、滚柱、滚柱弹簧、弹簧底座、外壳接头组成，该模块下接上部轴承模块、控制筒模块。
[0008]在上述本专利技术的定向钻进钻柱旋转控制器中，所述控制筒模块由旋转控制筒、上部弹簧、控制销钉组成，是定向钻进钻柱旋转控制器的关键组件；当钻井液通过上芯轴分流孔进入定向钻进钻柱旋转控制器内部空腔时，旋转控制筒上端面承压，通过调节钻井液压力，可实现上部弹簧的压缩与复位，通过控制销钉限制旋转控制筒的运动和位置。
[0009]在上述本专利技术的定向钻进钻柱旋转控制器中，所述花键组模块由花键芯轴、花键外壳、花键套组成，花键套具有内花键与外花键，花键芯轴具有外花键，花键外壳具有内花键，花键套的内花键用于与花键芯轴啮合，花键套的外花键用于与花键外壳啮合。所述花键芯轴上接上芯轴、下接下芯轴，且均通过螺纹连接紧固。所述花键组模块上接控制筒模块，上芯轴上接上接头，上接头上接上部钻柱，上部钻柱的驱动扭矩通过上接头传递到上芯轴，上芯轴带动花键芯轴同步转动、花键芯轴带动下芯轴同步转动，其中控制筒模块中的控制销钉在泵压作用下移动，控制在旋转控制筒滑道中位置的变化，控制销钉在旋转控制筒滑道中位置的变化使得花键套位置的变化，从而控制花键套与花键芯轴、花键外壳的啮合，以实现定向钻进钻柱旋转控制器的复合钻进。
[0010]在上述本专利技术的定向钻进钻柱旋转控制器中，所述上芯轴外接由TC轴承挡圈、上TC轴承、上部推力球轴承、上哈佛环、中间密封挡圈组成的上部轴承模块，下芯轴外接由下部推力球轴承、下哈佛环、下TC轴承组成的下部轴承模块；上下轴承模块可以将定向钻进钻柱旋转控制器外壳和芯轴之间的转动隔开，实现外壳和芯轴的独立旋转。
[0011]在上述本专利技术的定向钻进钻柱旋转控制器中，花键组模块下接由下外壳、弹簧推套、下部弹簧组成的下部弹簧模块，下部弹簧模块内接浮动活塞、闷头；下部弹簧模块用于定向钻进钻柱旋转控制器由复合钻进状态转换为滑动钻进状态过程中辅助控制筒模块中的上部弹簧共同让花键套复位，使得花键套与花键芯轴、花键外壳脱开啮合。
[0012]在上述本专利技术的定向钻进钻柱旋转控制器中，花键组模块处于啮合状态，即定向钻进钻柱旋转控制器处于复合钻进状态时，定向钻进钻柱旋转控制器无需平衡反扭矩，即反扭矩平衡模块不起作用；花键组模块处于脱离状态，即定向钻进钻柱旋转控制器处于滑动钻进状态时，定向钻进钻柱旋转控制器需要平衡反扭矩，主要通过反扭矩平衡模块的滚柱外壳承受反扭矩。
[0013]本专利技术的有益效果是：(1)定向钻进钻柱旋转控制器依靠改变泵压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复合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)泵压变换过程中使用的钻井液介质，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是图1的A
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A剖视图；图3是图1的B
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B剖视图；图4是旋转控制筒的滑道结构示意图；图5是旋转控制筒的滑道结构展开示意图；图6是反扭矩平衡模块工作示意图。
[0015]图中1.上接头，2.耐磨环，3.滚柱外壳，4.外壳接头，5.TC轴承挡圈，6.上TC轴承，7.上部推力球轴承，8.上哈佛环，9.中间密封挡圈，10.上芯轴，11.上外壳，12.旋转控制筒，13.上部弹簧，14.花键外壳，15.花键套，16.花键芯轴，17.下外壳，18.弹簧推套，19.下部弹簧，20.浮动活塞，21.下芯轴，22.闷头，23.下部推力球轴承，24.下哈佛环，25.下TC轴承，
26.转换接头，27.防掉接头，28.下接头，29.滚柱，30.滚柱弹簧，31.弹簧底座，32.控制销钉。
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：参见附图1、附图2、附图3，定向钻进钻柱旋转控制器，其组装顺序为：将上部弹簧13与旋转控制筒12组装在一起，再一起安装到上外壳11中，预压上部弹簧13安装控制销钉32，组成上外壳组件，旋转控制筒12、上部弹簧13、控制销钉32组成控制筒模块；将TC轴承挡圈5、中间密封挡圈9、上部推力球轴承7、上哈佛环8、上部推力球轴承7、上TC轴承6内圈依次安装到上芯轴10，TC轴承挡圈5、中间密封挡圈9、上部推力球轴承7、上哈佛环8、上部推力球轴承7、上TC轴承6组成上部轴承模块；将上外壳组件组装到上芯轴10，并安装上TC轴承6外圈；将耐磨环2安装到上接头1，组装滚柱弹簧30与弹簧底座31，然后安装到滚柱外壳3，再一起安装到上接头1，然后安装滚柱29；将外壳接头4与上外壳11安装到一起，并使上接头1与上外壳11之间的螺纹连接紧固；上接头1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.定向钻进钻柱旋转控制器，其特征在于：包括上接头（1），耐磨环（2），滚柱外壳（3），外壳接头（4），TC轴承挡圈（5），上TC轴承（6），上部推力球轴承（7），上哈佛环（8），中间密封挡圈（9），上芯轴（10），上外壳（11），旋转控制筒（12），上部弹簧（13），花键外壳（14），花键套（15），花键芯轴（16），下外壳（17），弹簧推套（18），下部弹簧（19），浮动活塞（20），下芯轴（21），闷头（22），下部推力球轴承（23），下哈佛环（24），下TC轴承（25），转换接头（26），防掉接头（27），下接头（28），滚柱（29），滚柱弹簧（30），弹簧底座（31），控制销钉（32）；上接头（1）、耐磨环（2）、滚柱外壳（3）、滚柱（29）、滚柱弹簧（30）、弹簧底座（31）、外壳接头（4）共同组成反扭矩平衡模块；TC轴承挡圈（5）、上TC轴承（6）、上部推力球轴承（7）、上哈佛环（8）、中间密封挡圈（9）组成上部轴承模块，下部推力球轴承（23）、下哈佛环（24）、下TC轴承（25）组成下部轴承模块；旋转控制筒（12）、上部弹簧（13）、控制销钉（32）组成控制筒模块，控制筒模块与上外壳（11）组装成上外壳组件；花键外壳（14）、花键套（15）、花键芯轴（16）组成花键组模块；下外壳（17）、弹簧推套（18）、下部弹簧（19）组成下部弹簧模块；定向钻进钻柱旋转控制器各模块的组装关系为反扭矩平衡模块下接上部轴承模块，上部轴承模块下接控制筒模块，上外壳（11）内接上部轴承模块、控制筒模块、上芯轴（10），上芯轴（10）外接上部轴承模块、控制筒模块，控制筒模块下接花键组模块，花键组模块下接下部弹簧模块、上接上外壳（11），下部弹簧模块内接浮动活塞（20）、闷头（22）、下芯轴（21）、下部轴承模块，下芯轴（21）外接浮动活塞（20）、闷头（22）、下部轴承模块，下部轴承模块下接转换接头（26），转换接头（26）下接防掉接头（27），...

【专利技术属性】
技术研发人员：田家林，宋豪林，杨应林，任堰牛，杨琳，张哲，何波，李俊，魏鈺，查磊，
申请(专利权)人：四川谐铭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：