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Title:
SELF-DRIVEN CASING PIPE LOWERING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/029728
Kind Code:
A1
Abstract:
A self-driven casing pipe lowering device, comprising, sequentially connected from top to bottom, a turbine assembly (1), a drive shaft (4) driven to rotate by the turbine assembly, a drill bit (5) driven by the drive shaft and installed with a blade edge (6) for rotation and reaming, and a bearing assembly (3) installed on the drive shaft. The top portion of the casing pipe lowering device employs the turbine structure, and water enters the turbine to generate a torque so as to drive the drill bit at the bottom to rotate for reaming, such that the casing pipe can be quickly lowered to a predetermined position, thus shortening construction time, and increasing economic benefit.

Inventors:
ZHAO JINDONG (CN)
BIAN PEIMING (CN)
LIN QINGYAN (CN)
XIANG JIN (CN)
Application Number:
PCT/CN2015/080601
Publication Date:
March 03, 2016
Filing Date:
June 02, 2015
Export Citation:
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Assignee:
PETRO KING OILFIELD TECHNOLOGY LTD (CN)
International Classes:
E21B7/20; E21B4/02
Domestic Patent References:
WO2001046550A12001-06-28
WO1990007625A11990-07-12
Foreign References:
CN204163631U2015-02-18
US3938596A1976-02-17
CN103437940A2013-12-11
CN203452701U2014-02-26
US20120160569A12012-06-28
US3989409A1976-11-02
Attorney, Agent or Firm:
SHENZHEN STANDARD PATENT & TRADEMARK AGENT LTD. (CN)
深圳市顺天达专利商标代理有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求书

一种自动力下套管装置, 其特征在于, 其包括从上至下依次连接的涡 轮组件 (1) 、 被所述涡轮组件 (1)带动旋转的驱动轴 (4) 、 被所述 驱动轴 (4) 驱动并且安装有刀刃 (6) 的用于旋转划眼的钻头 (5) , 以及安装在所述驱动轴 (4) 上的轴承组件 (3) 。

根据权利要求 1所述的自动力下套管装置, 其特征在于, 所述涡轮组 件 (1) 包括芯轴 (11) , 设置在所述芯轴 (11) 上具有多个涡轮叶 片的转子 (12) 以及套设在所述转子 (12) 外部的定子 (13) , 所述 转子 (12) 的涡轮叶片凹面朝上, 所述定子 (13) 的涡轮叶片凹面朝 下, 并且所述转子 (12) 和定子 (13) 的涡轮叶片相对设置。

根据权利要求 2所述的自动力下套管装置, 其特征在于, 所述芯轴 (1 1) 与所述驱动轴 (4) 通过一万向轴 (2) 连接, 所述万向轴 (2) 的 上下端面各设有一键槽 (20) , 所述芯轴 (11) 的底端和所述驱动轴

(4) 的顶端分别设置有与所述键槽 (20) 相适配的凸块。

根据权利要求 2所述的自动力下套管装置, 其特征在于, 所述定子 (1 3) 外套设有第一外壳 (14) , 所述第一外壳 (14) 内壁设置有用于 紧固所述定子 (13) 的定子压紧块 (131) , 所述芯轴 (11) 的底端 安装有用于将所述转子 (12) 上的涡轮叶片紧固在所述芯轴 (11) 上 的转子压紧块 (121) 。

根据权利要求 4所述的自动力下套管装置, 其特征在于, 所述转子压 紧块 (121) 下端设置有一支撑块 (122) , 所述转子压紧块 (121) 和所述支撑块 (122) 可相互转动, 并且在接触面分别设置有金刚石 复合片; 所述定子压紧块 (131) 内部设有用于支撑所述支撑块 (122

) 的凸圈。

根据权利要求 4所述的自动力下套管装置, 其特征在于, 所述轴承组 件 (3) 包括: 与所述定子压紧块 (131) 螺纹连接的第二外壳 (31) , 安装在所述驱动轴 (4) 上端的轴向轴承转子 (32) 、 紧固在所述 第二外壳 (31) 上的轴向轴承定子 (33) , 安装在所述轴向轴承定子 (33) 底部的径向轴承定子 (34) , 安装在所述轴向轴承转子 (32) 底部的径向轴承转子 (35) , 以及安装于所述径向轴承转子 (35) 底 部的轴承支撑架 (36) 。

[权利要求 7] 根据权利要求 6所述的自动力下套管装置, 其特征在于, 所述轴向轴 承转子 (32) 、 轴向轴承定子 (33) 设置有多组, 所述轴向轴承转子 (32) 的底部端面设置有金刚石复合片, 所述轴向轴承定子 (33) 的 内环与外环上设有导流孔, 内环上部端面设有金刚石复合片; 所述径 向轴承定子 (34) 的内径面设置有金刚石复合层, 且内环与外环之间 设有导流孔, 所述径向轴承转子 (35) 的外径面以及上下端面设置有 金刚石复合层; 所述轴承支撑架 (36) 和所述驱动轴 (4) 分别设置 有导流孔, 两者的导流孔形成流体通道。

[权利要求 8] 根据权利要求 6所述的自动力下套管装置, 其特征在于, 所述第二外 壳 (31) 的底端安装有第三外壳 (37) , 所述第三外壳 (37) 的底部 连接有一扶正器 (38) , 所述扶正器 (38) 的外侧壁对称设置有多个 矩形凹槽 (380) 。

[权利要求 9] 根据权利要求 1所述的自动力下套管装置, 其特征在于, 所述钻头 (5

) 设置有多条刀刃 (6) , 所述刀刃 (6) 上设置有多个金刚石复合片

[权利要求 10] 根据权利要求 9所述的自动力下套管装置, 其特征在于, 所述钻头 (5

) 的顶部设置为圆台 (51) , 所述刀刃 (6) 自所述圆台 (51) 的顶 部延伸设置至钻头 (5) 的底部, 并且所述刀刃 (6) 均匀设置在所述 钻头 (5) 上。

Description:
一种自动力下套管装置

技术领域

[0001] 本发明涉及石油天然气钻井技术领域, 更具体地说, 涉及一种自动力下套管装 置。

背景技术

[0002] 在常用固井工艺中, 由于工艺的限制, 完井管串下钻过程中如若遇阻, 不能对 整个管柱进行旋转, 仅能通过上提下放尝试通过。 在现有套管划眼的技术中, 目前只有旋转下套管技术, 旋转下套管技术是使用顶驱并通过扭矩环增加 扣的 强度来实现整个管串的旋转, 该技术必须使用昂贵的顶驱、 上扣系统以及扭矩 监控系统。 旋转下套管技术必须使用顶部驱动, 在每根套管的扣中加入扭矩环 以提高抗扭强度, 对常规设备要求高, 并且, 该技术准备吋间长, 需要的设备 多, 费用高昂。

技术问题

[0003] 本发明要解决的技术问题在于, 针对现有技术的上述旋转下套管需要在顶部安 装顶驱动、 安装复杂的组件并且费用高昂的缺陷, 提供一种操作便捷、 成本较 小的在下钻过程中起到划眼的作用并且使管柱 能够下到预定位置的自动力下套 管装置。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

[0005] 一种自动力下套管装置, 其中, 其包括从上至下依次连接的涡轮组件、 被所述 涡轮组件带动旋转的驱动轴、 被所述驱动轴驱动并且安装有刀刃的用于旋转 划 眼的钻头, 以及安装在所述驱动轴上的轴承组件。

[0006] 所述涡轮组件包括芯轴, 设置在所述芯轴上具有多个涡轮叶片的转子以 及套设 在所述转子外部的定子, 所述转子的涡轮叶片凹面朝上, 所述定子的涡轮叶片 凹面朝下, 并且所述转子和定子的涡轮叶片相对设置。 [0007] 所述芯轴与所述驱动轴通过一万向轴连接, 所述万向轴的上下端面各设有一键 槽, 所述芯轴的底端和所述驱动轴的顶端分别设置 有与所述键槽相适配的凸块

[0008] 所述定子外套设有第一外壳, 所述第一外壳内壁设置有用于紧固所述定子的 定 子压紧块, 所述芯轴的底端安装有用于将所述转子上的涡 轮叶片紧固在所述芯 轴上的转子压紧块。

[0009] 所述转子压紧块下端设置有一支撑块, 所述转子压紧块和所述支撑块可相互转 动, 并且在接触面分别设置有金刚石复合片; 所述定子压紧块内部设有用于支 撑所述支撑块的凸圈。

[0010] 所述万向轴的上下端面、 芯轴的下端面以及驱动轴的上端面各设有键槽 , 所述 万向轴的两端分别通过一适配所述键槽的键与 所述芯轴、 驱动轴连接。

[0011] 所述轴承组件包括: 与所述定子压紧块螺纹连接的第二外壳, 安装在所述驱动 轴上端的轴向轴承转子、 紧固在所述第二外壳上的轴向轴承定子, 安装在所述 轴向轴承定子底部的径向轴承定子, 安装在所述轴向轴承转子底部的径向轴承 转子, 以及安装于所述径向轴承转子底部的轴承支撑 架。

[0012] 所述轴向轴承转子、 轴向轴承定子设置有多组, 所述轴向轴承转子的底部端面 设置有金刚石复合片, 所述轴向轴承定子的内环与外环上设有导流孔 , 内环上 部端面设有金刚石复合片; 所述径向轴承定子的内径面设置有金刚石复合 层, 且内环与外环之间设有导流孔, 所述径向轴承转子的外径面以及上下端面设置 有金刚石复合层; 所述轴承支撑架和所述驱动轴分别设置有导流 孔, 两者的导 流孔形成流体通道。

[0013] 所述第二外壳的底端安装有第三外壳, 所述第三外壳的底部连接有一扶正器, 所述扶正器的外侧壁对称设置有多个矩形凹槽 。

[0014] 所述钻头设置有多条刀刃, 所述刀刃上设置有多个金刚石复合片。

[0015] 所述钻头的顶部设置为圆台, 所述刀刃自所述圆台的顶部延伸设置至钻头的 底 部, 并且所述刀刃均匀设置在所述钻头上。

发明的有益效果

有益效果 [0016] 实施本发明的自动力下套管装置, 由于顶部采用涡轮结构, 水进入涡轮产生扭 矩力, 带动底部旋转, 其可以在下完井管串吋不旋转整个管柱仅底部 旋转, 在 不影响固井施工工艺的情况下, 下钻过程中起到划眼的作用, 使管柱能够下到 预定位置, 大大降低了管串下深不到位的情况, 减少了施工吋间, 提高了经济 效益。

对附图的简要说明

附图说明

[0017] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说 明, 附图中:

[0018] 图 1是本发明自动力下套管装置实施例的剖视示 图。

[0019] 图 2是本发明自动力下套管装置实施例的爆炸结 示意图。

[0020] 图 3是图 1的 A-A方向的剖面示意图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0021] 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白, 以下结合附图及实施例 , 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解, 此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明, 并不用于限定本发明。

[0022] 图 1示出了本发明具有划眼功能的下套管装置的 构示意图, 其主要包括五个 部分: 涡轮组件 1、 万向轴 2、 轴承组件 3、 驱动轴 4及安装有刀刃 6的钻头 5, 涡 轮组件 1、 万向轴 2、 驱动轴 4、 钻头 5从上至下依次连接, 水从顶部的涡轮组件 1 流入, 涡轮组件 1产生的扭矩力带动万向轴 2转动, 万向轴 2把其中的径向扭矩传 递给驱动轴 4, 驱动轴 4带动钻头 5旋转进行划眼。

[0023] 具体的, 所述涡轮组件 1包括设置在中心的芯轴 11, 固定设置在芯轴 11上的具 有多个涡轮叶片的转子 12, 以及套设置转子 12外部的定子 13, 其中, 转子 12的 涡轮叶片凹面朝上, 定子 13的涡轮叶片凹面朝下, 转子 12和定子 13的涡轮叶片 相对设置, 水不断地从定子 13涡轮叶片流向转子 12的涡轮叶片, 使转子 12的涡 轮叶片转动, 产生扭矩力, 带动中心的芯轴 11转动, 进而带动连接在底部的万 向轴 2转动。

[0024] 具体的, 如图 1所示, 所述万向轴 2的上下端面分别设置有键槽 20, 用于连接芯 轴 11和驱动轴 4, 芯轴 11和驱动轴 4的对应面也设置有形状适配的凸块; 又或者 , 在芯轴 11和驱动轴 4的对应面也设置键槽 20, 其通过一适配的键分别与万向轴 2连接; 在所述驱动轴 4的中部设有导流孔, 底部设置有公扣螺纹。

[0025] 具体的, 定子 13外套设有第一外壳 14, 即定子外壳体, 定子 13通过定子压紧块 131固定在第一外壳 14上, 定子压紧块 131设置在第一外壳 14的内壁上,水从第一 外壳 14内侧四周流入定子 13的涡轮叶片; 芯轴 11的底端安装有用于将转子 12上 的涡轮叶片紧固在所述芯轴 11上的转子压紧块 121。 转子压紧块 121设置有母扣 螺纹, 用于与芯轴 11顶端设置的公扣螺纹相配合, 第一外壳 14顶部设有母扣螺 纹, 定子压紧块 131顶端设有与第一外壳 14的母扣螺纹相配合的公扣螺纹; 定子 13中, 多组涡轮叶片的底端设置定子垫圈 123, 通过上扣拧紧作用更于定子垫圈 123将涡轮叶片轴向压紧于所述第一外壳 14上。

[0026] 具体的, 转子压紧块 121的底端安装设置有一支撑块 122, 定子压紧块 131内部 设置有凸圈, 用于支撑该支撑块 122, 所述支撑块 122和转子压紧块 121可相互转 动, 并且在两者的接触面分别设置有金刚石复合片 ; 所述支撑块 122的内外径面 设置有贯穿的多个导流孔。

[0027] 具体的, 所述轴承组件 3包括: 与所述定子压紧块 131螺纹连接的第二外壳 31, 即轴承外壳体, 安装座所述驱动轴 4上的轴向轴承转子 32、 紧固在所述第二外壳 31上的轴向轴承定子 33, 安装座所述轴向轴承定子 33底部的径向轴承定子 34, 安装座所述轴向轴承转子 32底部的径向轴承转子 35, 以及一安装在所述径向轴 承转子 35底部的轴承支撑架 36, 轴承支撑架 36的上端设置有螺纹孔, 其通过定 位螺丝 360固定在驱动轴 4上; 所述轴向轴承转子 32、 轴向轴承定子 33重叠设置 有多组, 所述轴向轴承转子 32的底部端面还设置有金刚石复合片,金刚石材 料耐 磨耐高温高压的特性; 所述径向轴承定子 34的内径面设置为金刚石复合层, 且 内环与外环之间设有导流孔; 所述径向轴承转子 35的外径面以及上下端面设置 为金刚石复合层; 所述轴承支撑架 36的中部设置有导流孔, 其与所述驱动轴 4的 导流孔形成流体通道。

[0028] 具体的, 如图 2、 图 3所示, 所述第二外壳 31的底端安装有第三外壳 37, 即轴承 底部外壳体, 所述第三外壳 37的底部连接有一扶正器 38, 如通过定位螺丝将扶 正器 38安装固定, 所述扶正器 38的外部对称设置有多个矩形凹槽 380, 在划眼过 程中, 从钻头 5底部流出的钻井液经过扶正器 38表面的矩形凹槽 380流回地面, 如图 2中的箭头方向, 也就是说矩形凹槽 380作为钻井液流回地面的通道, 扶正 器 38对整个装置起到居中定位的作用。 第三外壳 37的上端设有公扣螺纹, 用于 与所述第二外壳 31底端的母扣螺纹连接。 所述轴承支撑架 36的下端安装设置有 第一垫块 361, 所述第一垫块 361的外部下端设置有第二垫块 362, 所述第一垫块 361的底部端面和第二垫块 362的顶部端面设置有金刚石复合片。

[0029] 具体的, 所述钻头 5与所述驱动轴 4螺纹连接, 并且内部设置有多个导流孔; 较 好的, 所述钻头 5的外表面设置多条刀刃 6, 并在刀刃 6上设置有多个金刚石复合 片, 参照图 2中的刀刃 6上呈片状的金刚石复合片, 可间隔均匀地设置在刀刃 6上 , 旋转吋对四周的井壁切削、 磨洗。 如图 1所示, 所述钻头 5的顶部呈圆台状, 所述刀刃 6自圆台 51的顶部延伸设置至钻头 5的底部, 钻头 5的非圆台部分有多条 刀刃 6呈螺旋设置, 并且刀刃 6最后聚于圆台 51的顶部, 多条刀刃 6均匀设置在所 述钻头 5上。

[0030] 综上, 本发明的自动力下套管装置, 顶部采用涡轮结构, 毋须另外设置主驱动 组件, 其产生的扭矩力即可带动底部的钻头转动进行 划眼, 整个装置成本低, 操作简单, 能快速且顺利地使管柱下到预定位置, 节省了施工吋间, 提高了经 济效益。

[0031] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已, 并不用以限制本发明, 凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等, 均应包含在本发明的保 护范围之内。