CN106593313B - 水平井完井管柱导向减阻器 - Google Patents
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Abstract
本发明是水平井完井管柱导向减阻器，涉及油田开发中完井作业管柱的配套工具，用于引导完井管柱下井。本发明的中心管(2)外上部套有弹簧(3)，下部套有旋转内筒(5)，在中心管(2)和旋转内筒(5)之间于中心管(2)外壁中部设有传扭机构；旋转内筒(5)的外壁设有斜向槽；中心管(2)下端连接球座(7)和压帽(8)；旋转外筒(4)套在旋转内筒(5)外；导向块(6)内端伸入旋转内筒(5)的斜向凹槽中；旋转外筒(4)上部外形呈圆柱状且设有斜向突起，下部呈圆锥状；球头(9)的球形部安装在球座(7)和压帽(8)所形成的半球状内凹槽内；球头(9)以下连接引导头(10)。由于本工具能够钻铣井眼且采用万向节结构，使完井管柱更容易下井。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发中完井作业管柱的配套工具，特别是涉及用于引导完井管柱下井的一种导向工具，该工具连接在完井管柱最下端，能够引导管柱并能对井眼进行少量的钻铣处理，从而可以减少完井管柱下入过程中因井眼不规则而引起的磨阻激增问题。
背景技术
水平井完井管柱在下入过程中，因井眼轨迹不规则原因导致完井管柱下不到预定位置的情况时有发生。特别是疏松砂岩油藏，经常遇到井眼忽大忽小的情况，极易使完井管柱增加所遇摩阻。目前处理此类问题的方法主要是通过完井管柱下入前的通井工艺来处理井眼，降低完井管柱下不到位的风险。一旦完井管柱下入途中遇阻则无任何办法，只能起出完井管柱通井后重下管柱或者就地完井。不管采用那种方法都会带来不必要的经济损失。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了水平井完井管柱导向减阻器，该工具连接在完井管柱最下端，能够引导管柱并能对井眼进行少量的钻铣处理，从而可以减少完井管柱下入过程中因井眼不规则而引起的磨阻激增问题，从而降低了完井管柱下不到设计深度或不能正常完井的风险。
本发明的技术方案是：水平井完井管柱导向减阻器,上接头与中心管相连，中心管外上部套有弹簧，下部套有旋转内筒，在中心管和旋转内筒之间于中心管外壁中部设有传扭机构；旋转内筒的外壁设有斜向凹槽；中心管下端连接球座；旋转外筒套在弹簧、旋转内筒和球座外；导向块径向安装，其外端固定在旋转外筒上，内端伸入旋转内筒的斜向凹槽中；旋转外筒上部外形呈圆柱状且设有斜向突起，下部呈圆锥状；球座下端有一个半球状内凹槽，球头的球形部安装在球座的半球状内凹槽内，压帽与球座相连，压帽与球头相接触的部位也是球形弧面，压帽的下边缘低于球头的球状最大直径处；球头以下连接引导头。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的水平井完井管柱导向减阻器具有两方面的作用，一是，工具前端设置了由球头组成的万向节，能够引导完井管柱通过井眼轨迹变化较大的井段；二是在旋转外筒上设置了辅焊有硬质合金的斜向突起，在旋转内筒外壁开设了斜向槽，固定在旋转外筒上的导向块能够在斜向凹槽中滑动，通过上提下放管柱，使得旋转外筒相对旋转内筒周向旋转，对井眼进行少量的钻铣，从而能够实现减少完井管柱下入时的阻力的目的。
附图说明
前面简单地描述了本发明，接下来参考描述本发明的以下具体实施例的图纸进一步、详细地叙述本发明。这些图纸只描述了该发明的一些典型的实施例，因此不能认为是限制本发明的范围。在这些图纸中：
图1是水平井完井管柱导向减阻器的结构示意图。
图2是图1中A-A处的优选实施例一的断面图。
图3是图1是B-B处的优选实施例一的断面图。
图4是图1中A-A处的优选实施例二的断面图。
图5是图1是B-B处的优选实施例二的断面图。
图6是图1中件5外表面的展开平面图。
图7是图6中C-C处件5的断面图。
图8是图1中件4外表面的展开平面图。
图9是图8中D-D处件4的断面图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的水平井完井管柱导向减阻器进行详细说明。上接头1与中心管2相连，中心管2外上部套有弹簧3，下部套有旋转内筒5，在中心管2和旋转内筒5之间于中心管2外壁中部设有传扭机构；旋转内筒5的外壁设有斜向槽；中心管2下端连接球座7；旋转外筒4套在弹簧3、旋转内筒5和球座7外；导向块6径向安装，其外端固定在旋转外筒4上，内端伸入旋转内筒5的斜向凹槽中；旋转外筒4上部外形呈圆柱状且设有斜向突起，下部呈圆锥状；球座7下端有一个半球状内凹槽，球头9的球形部安装在球座7的半球状内凹槽内，压帽8与球座7相连，压帽8与球头9相接触的部位也是球形弧面，压帽8的下边缘低于球头9的球状最大直径处；球头9以下连接引导头10。
所述的传扭机构见图2与图3所示，这是一种直齿形结构，在中心管2的中部外周是轴向外齿，旋转内筒5的内孔上部有轴向内齿，外齿与内齿可以相互啮合。
在图1所示状态下，所述的传扭机构的外齿与内齿是没有啮合在一起的。当井眼减小，完井管柱前端的导向减阻器遇阻时，旋转外筒4就会受到一个向上的推力，导向块6就会推动旋转内筒5向上运动，这时外齿与内齿啮合在了一起。
见图4与图5所示，这是所述的传扭机构的另一种优选实例。所述的传扭机构是键传扭结构，在中心管2中部外周设一条以上的轴向键状突起，旋转内筒5的内孔上部设有轴向键槽，键槽与键状突起相配合。当然这种相配合的结构形式也可以反过来设计，即在中心管2中部外周设一条以上的轴向键槽，旋转内筒5的内孔上部设有轴向键状突起。同样地，在图1所示状态下，所述的传扭机构的键状突起与键槽是没有配合在一起的。当井眼减小，完井管柱前端的导向减阻器遇阻时，旋转外筒4就会受到一个向上的推力，导向块6就会推动旋转内筒5向上运动，这时键状突起与键槽就配合在了一起。
为了使本发明的水平井完井管柱导向减阻器具有较好的钻铣井眼的作用，如图8和图9所示，在旋转外筒4上部外周设置了如图所示的斜向突起并在突起上铺焊有硬质合金，下部圆锥状外周也铺焊有硬质合金。
完井管柱在下井过程中是难以旋转的或不允许转动，为了使本发明的工具能够钻铣井眼，如图6和图7所示，在旋转内筒5的外周设置了斜向凹槽，导向块6可以沿该斜向凹槽滑动，实际上该斜向凹槽的空间形状与矩形牙螺纹相似。斜向凹槽的条数是2条以上，最好是3条。导向块6的数量与斜向凹槽的数量相同。
完井管柱前端的导向减阻器遇阻时，旋转外筒4就会受到一个向上的推力，导向块6就会推动旋转内筒5向上运动，这时外齿与内齿啮合在了一起。中心管2下行但不能转动，通过传扭机构，旋转内筒5也跟随中心管2一起下行且不能转动，而旋转外筒4在井眼的阻力下有保持轴向上不动的趋势，这时，导向块6相对于旋转内筒5滑动，在产生轴向位移的同时，产生一个周向的扭矩，推动旋转外筒4作圆周旋转，通过其外周的辅焊有硬质合金的斜向突起对井眼进行钻铣。
上提完井管柱，在弹簧3的推力下，旋转内筒5相对中心管2下行，传扭机构脱开，旋转内筒5相对中心管2旋转使导向块6回到如图1所示状态，从而可以开始下一次钻铣动作。
需要说明的是，为了防止导向块6沿斜向凹槽向上运动的过程中从斜向凹槽的上部滑出，旋转外筒4的上端距上接头1上端的距离应小于斜向凹槽轴向长度，同时在连接本发明的工具时，在其上部应连接一个直径较上接头1外径大的工具。
为了提高本发明的水平井完井管柱导向减阻器对完井管柱在下井过程中的引导作用，引导头10下部可以设计为半球状、部分椭圆状或圆锥状。
本文所述的实施例仅仅为典型实施例，但不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明，而是根据权利要求来定义，保护范围包括权利要求的标的的所有等价物。
Claims (8)
1.水平井完井管柱导向减阻器, 其特征在于，上接头(1)与中心管(2)相连，中心管(2)外上部套有弹簧(3)，下部套有旋转内筒(5)，在中心管(2)和旋转内筒(5)之间于中心管(2)外壁中部设有传扭机构；旋转内筒(5)的外壁设有斜向凹槽；中心管(2)下端连接球座(7)；旋转外筒(4)套在弹簧(3)、旋转内筒(5)和球座(7)外；导向块(6)径向安装，其外端固定在旋转外筒(4)上，内端伸入旋转内筒(5)的斜向凹槽中；旋转外筒(4)上部外形呈圆柱状且设有斜向突起，下部呈圆锥状；球座(7)下端有一个半球状内凹槽，球头(9)的球形部安装在球座(7)的半球状内凹槽内，压帽(8)与球座(7)相连，压帽(8)与球头(9)相接触的部位也是球形弧面，压帽(8)的下边缘低于球头(9)的球状最大直径处；球头(9)以下连接引导头(10)。
2.根据权利要求1所述的水平井完井管柱导向减阻器，其特征在于，所述的传扭机构是直齿形结构，在中心管(2)的外周中部是轴向外齿，旋转内筒(5)的内孔上部有轴向内齿，外齿与内齿相互啮合。
3.根据权利要求1所述的水平井完井管柱导向减阻器，其特征在于，所述的传扭机构是键传扭结构，在中心管(2)中部外周设一条以上的轴向键状突起，旋转内筒(5)的内孔设有轴向键槽，键槽与键状突起相配合。
4.根据权利要求1所述的水平井完井管柱导向减阻器，其特征在于，所述的旋转内筒(5)外壁设有2条以上斜向凹槽。
5.根据权利要求4所述的水平井完井管柱导向减阻器，其特征在于，所述的斜向凹槽是3条。
6.根据权利要求1所述的水平井完井管柱导向减阻器，其特征在于，所述的旋转外筒(4)上部外周的斜向突起上铺焊有硬质合金，下部圆锥状外周铺焊有硬质合金。
7.根据权利要求1所述的水平井完井管柱导向减阻器，其特征在于，所述的旋转外筒(4)的上端距上接头(1)上端的距离应小于斜向凹槽轴向长度。
8.根据权利要求1所述的水平井完井管柱导向减阻器，其特征在于，所述的引导头(10)下部是半球状、部分椭圆状或圆锥状。
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