井下应急传动工具及控制方法技术

本发明专利技术涉及油气资源钻探工程技术领域，尤其涉及一种井下应急传动工具及控制方法，该井下应急传动工具配合旋转离合钻井工具使用，包括外壳、传动轴和中心轴，外壳设置为筒状结构；传动轴位于外壳内且与外壳同轴；中心轴的第一端与传动轴连接并能够带动传动轴一同旋转，中心轴的第二端穿出外壳，中心轴包括与外壳分离的第一状态和带动外壳一同旋转的第二状态。旋转离合钻井工具正常使用时，中心轴仅带动与传动轴连接的旋转离合钻井工具的驱动轴旋转，旋转离合钻井工具失效后，中心轴外壳旋转，外壳与旋转离合钻井工具的从动轴连接，此时，旋转离合钻井工具相当于一根钻杆，钻柱能够通过常规定向方法完成定向作业。规定向方法完成定向作业。规定向方法完成定向作业。

【技术实现步骤摘要】
井下应急传动工具及控制方法


[0001]本专利技术涉及油气资源钻探工程
，尤其涉及一种井下应急传动工具及控制方法。

技术介绍

[0002]定向钻井是指按照预先设计的井斜、方位进行钻井，达到预期井眼轨迹的钻井技术。现有的定向钻井技术，根据导向工具工作方式的不同可分为滑动定向钻井技术与旋转导向钻井技术。
[0003]滑动定向钻井技术与旋转导向钻井技术有不同的适应范围，所以在钻井过程中对应不同的工况选择不同的钻井方式具有必要性。旋转导向钻井技术价格昂贵，仅适合在重点井和高效益区块使用，在储层相对稳定区域，滑动定向仍作为主要定向钻井方式。随着水平段增加，传统滑动定向钻井过程中摩阻较大，托压问题凸显。
[0004]基于此，旋转离合钻井工具应运而成，该工具集成了滑动定向和旋转导向钻井技术的优势，在钻井过程中上方钻柱通过该工具向底部钻具组合(BHA)传递驱动扭矩，该驱动扭矩用于平衡下部螺杆钻具传递的反扭矩，通过调节驱动扭矩的大小可以实现钻井过程中复合钻井和定向钻井的切换。在滑动定向钻井过程中，钻柱可以全程旋转，减小水平段摩阻，从而减少托压现象。
[0005]例如公开号为CN111852334A的文件中公布一种“用于螺杆钻具的反扭矩自动平衡装置、钻井管串和方法”，包括上接头、芯筒、固定设置在芯筒下端的下接头、设置在芯筒的外壁和上接头的内壁之间的自动平衡组件。当钻井液排量等于第一预定值时，上接头与芯筒之间产生的摩擦扭矩(驱动扭矩)与螺杆钻具的外壳上产生的反扭矩大小相等以进行定向钻井，当钻井液排量高于第一预定值时，上接头与芯筒之间产生的摩擦扭矩大于螺杆钻具的外壳上产生的反扭矩，使得芯筒带动螺杆钻具的外壳旋转以进行复合钻井。
[0006]上述旋转离合钻井工具下方的底部钻井组合的旋转动力来自于旋转离合钻井工具上方钻柱，一旦该工具失效，上接头难以带动芯筒旋转，则与芯筒连接的下接头就无法向螺杆钻具传递旋转动力，导致定向钻井无法完成。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种井下应急传压工具，能够在旋转离合钻井工具失效时完成定向钻井，避免起钻，降低经济损失。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0009]井下应急传动工具，配合旋转离合钻井工具使用，包括外壳、传动轴和中心轴，所述外壳设置为筒状结构；所述传动轴位于所述外壳内且与所述外壳同轴；所述中心轴的第一端与所述传动轴连接并能够带动所述传动轴一同旋转，所述中心轴的第二端穿出所述外壳，所述中心轴包括与所述外壳分离的第一状态和带动所述外壳一同旋转的第二状态。
[0010]可选地，所述传动轴和所述中心轴均设置为筒状结构，所述中心轴相对于所述外
壳能够做轴向运动，所述中心轴的外周上沿轴向间隔设置有第一外花键和第二外花键，所述外壳的内周设置有能够与所述第一外花键啮合的第一内花键，所述传动轴的内周设置有与所述第二外花键啮合的第二内花键；所述中心轴处于所述第一状态时，所述第二外花键与所述第二内花键)啮合，所述第一外花键与所述第一内花键脱开；所述中心轴处于所述第二状态时，所述第一外花键与所述第一内花键啮合。
[0011]可选地，还包括第一锁紧组件和第二锁紧组件，所述第一锁紧组件和所述第二锁紧组件均包括锁定状态和解锁状态，所述第一锁紧组件被配置为在所述中心轴处于所述第一状态时对所述中心轴进行轴向限位，初始时，所述第一锁紧组件处于锁定状态，所述第二锁紧组件被配置为在所述中心轴处于所述第二状态时对所述中心轴进行轴向限位，初始时，所述第二锁紧组件处于解锁状态。
[0012]可选地，所述第一锁紧组件包括剪切销钉，所述剪切销钉两端分别连接所述中心轴和所述传动轴。
[0013]可选地，所述第二锁紧组件包括锁紧销钉以及弹性件，所述锁紧销钉沿径向设置于所述中心轴和所述外壳中的一个上，所述中心轴和所述外壳中的另一个上设置有供所述锁紧销钉插入的环形限位槽，所述弹性件被配置为使所述锁紧销钉保持向所述限位槽内插入的趋势。
[0014]可选地，所述外壳包括筒体和密封端盖，所述密封端盖设置于所述筒体一端且与所述筒体密封连接，所述密封端盖上开有供所述中心轴穿过的通孔，所述密封端盖与所述中心轴密封滑动连接。
[0015]可选地，所述锁紧销钉设置于所述密封端盖上，所述密封端盖沿径向开设贯通所述密封端盖的内壁和所述密封端盖的外壁的安装孔，所述安装孔贯通所述密封端盖外壁的一端螺接有盖板，位于所述安装孔内的所述弹性件一端与所述盖板连接，另一端与所述锁紧销钉连接。
[0016]可选地，所述第二内花键的长度大于所述第一内花键的长度，所述中心轴处于第二状态时，所述第一外花键与所述第一内花键保持啮合。
[0017]可选地，所述第一外花键和/或第一内花键的凸起两端设置有楔形导向面。
[0018]本专利技术的另一目的在于提供一种控制方法，该控制方法用于控制上述第一锁紧组件为剪切销钉的井下应急传动工具，控制方法如下：
[0019]旋转离合钻井工具失效后，地面加钻压，剪切销轴在钻压作用下被剪断，中心轴在推力作用下下移至第一外花键和第一内花键啮合，第二锁定组件切换为锁定状态。
[0020]本专利技术的有益效果为：本专利技术中的井下应急传动工具能够配合旋转离合钻井工具使用，在旋转离合钻井工具失效后仍能向BHA传递扭矩，从而通过常规定向方法完成定向作业，避免起钻维修，降低了经济损失。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例中井下应急传动工具在旋转离合钻井工具正常工作时的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例中井下应急传动工具在旋转离合钻井工具失效后的结构示意图；
[0023]图3是中心轴的结构示意图；
[0024]图4是密封端盖的结构示意图。
[0025]图中，1、中心轴；11、第一外花键；12、第二外花键；13、限位槽；
[0026]2、传动轴；21、第二内花键；
[0027]3、外壳；31、筒体；311、第一内花键；32、密封端盖；321、盖板；322、安装孔；
[0028]4、剪切销钉；
[0029]5、弹性件；
[0030]6、锁紧销钉。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0032]在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0033]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.井下应急传动工具，配合旋转离合钻井工具使用，其特征在于，包括：外壳(3)，所述外壳(3)设置为筒状结构；传动轴(2)，位于所述外壳(3)内且与所述外壳(3)同轴；中心轴(1)，所述中心轴(1)的第一端与所述传动轴(2)连接并能够带动所述传动轴(2)一同旋转，所述中心轴(1)的第二端穿出所述外壳(3)，所述中心轴(1)包括与所述外壳(3)分离的第一状态和带动所述外壳(3)一同旋转的第二状态。2.根据权利要求1所述的井下应急传动工具，其特征在于，所述传动轴(2)和所述中心轴(1)均设置为筒状结构，所述中心轴(1)相对于所述外壳(3)能够做轴向运动，所述中心轴(1)的外周上沿轴向间隔设置有第一外花键(11)和第二外花键(12)，所述外壳(3)的内周设置有能够与所述第一外花键(11)啮合的第一内花键(311)，所述传动轴(2)的内周设置有能够与所述第二外花键(12)啮合的第二内花键(21)；所述中心轴(1)处于所述第一状态时，所述第二外花键(12)与所述第二内花键(21)啮合，所述第一外花键(11)与所述第一内花键(311)脱开；所述中心轴(1)处于所述第二状态时，所述第一外花键(11)与所述第一内花键(311)啮合。3.根据权利要求2所述的井下应急传动工具，其特征在于，还包括第一锁紧组件和第二锁紧组件，所述第一锁紧组件和所述第二锁紧组件均包括锁定状态和解锁状态，所述第一锁紧组件被配置为在所述中心轴(1)处于所述第一状态时对所述中心轴(1)进行轴向限位，初始时，所述第一锁紧组件处于锁定状态，所述第二锁紧组件被配置为在所述中心轴(1)处于所述第二状态时对所述中心轴(1)进行轴向限位，初始时，所述第二锁紧组件处于解锁状态。4.根据权利要求3所述的井下应急传动工具，其特征在于，所述第一锁紧组件包括剪切销钉(4)，所述剪切销钉(4)两端分别连接所述中心轴(1)和所述传动轴(2)。5.根据权利要求3所述的井下应急传动工具，其特征在于，所述第二锁紧组件包括锁紧销钉(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：范进朝，许朝辉，林子力，房超，刘伟，孙一迪，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：