一種頂部驅(qū)動固井水泥頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頂部驅(qū)動固井水泥頭，包括上接頭，上接頭向下與上主體總成連接，上主體總成中的設(shè)備通過進(jìn)氣管線對外連通，上主體總成向下通過快速連接機構(gòu)與下主體總成連接；上主體總成和下主體總成中分別設(shè)置有一個氣動執(zhí)行器，下主體總成中的投球裝置還通過氣控管線對外連接。本發(fā)明裝置，通過密封套筒隔離流體溢出，通過連接套筒將上主體與下主體軸向連接起來，可承受大勾載。氣動執(zhí)行器、指示器等可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制及投球指示功能。
【專利說明】一種頂部驅(qū)動固井水泥頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種頂部驅(qū)動固井水泥頭。

【背景技術(shù)】
[0002]海洋油氣勘探開發(fā)是一項高風(fēng)險、高投入的事業(yè)。目前在海上油氣開發(fā)中主要使用固定式、半潛式和浮動式鉆井平臺。而現(xiàn)有水泥頭具有回轉(zhuǎn)空間大、抗拉強度低、承扭能力弱、只能投放單一種類膠塞(鉆桿膠塞或套管膠塞等)，無法投座封球、作業(yè)過程需要停泵等劣勢。無法適應(yīng)海上油氣開發(fā)需要，對陸地深井超深井需求亦無法完全滿足。同時固井壓力越來越大，常規(guī)固井需作業(yè)者近距離作業(yè)，不僅承受高壓作業(yè)風(fēng)險時，而且承受高空落物打擊風(fēng)險，并且在作業(yè)過程中有高空墜落風(fēng)險。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種頂部驅(qū)動固井水泥頭，解決現(xiàn)有水泥頭規(guī)格多、功能單一、無法承受大扭矩高載荷、無法投放座封球、操作安全風(fēng)險高的問題。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種頂部驅(qū)動固井水泥頭，包括上接頭，上接頭向下與上主體總成連接，上主體總成中的設(shè)備通過進(jìn)氣管線對外連通，上主體總成向下通過快速連接機構(gòu)與下主體總成連接；上主體總成和下主體總成中分別設(shè)置有一個氣動執(zhí)行器，下主體總成中的投球裝置還通過氣控管線對外連接。
[0005]本發(fā)明的頂部驅(qū)動固井水泥頭，其特征還在于:
[0006]上主體總成的結(jié)構(gòu)是，包括流體通道旋轉(zhuǎn)總成，在流體通道旋轉(zhuǎn)總成下端沿直徑方向安裝有旋轉(zhuǎn)閥A，旋轉(zhuǎn)閥A的一端支撐在流體通道旋轉(zhuǎn)總成下端管壁上，旋轉(zhuǎn)閥A的另一端固定支撐在法蘭A通孔中；
[0007]流體通道旋轉(zhuǎn)總成的結(jié)構(gòu)是，包括中心筒和支撐筒，中心筒和支撐筒均套裝在上主體總成中的上主體外圓周，并且中心筒與上主體固定連接，中心筒外圓周另外套裝有外筒，且外筒坐在中心筒下端的凸沿上；外筒筒壁上開有多個環(huán)槽，環(huán)槽對應(yīng)外筒上的一個進(jìn)氣孔，同時亦對應(yīng)中心筒上的壁內(nèi)通道，壁內(nèi)通道與中心筒中的出氣孔連通；外筒上端沿與扭力環(huán)的接觸面通過齒面配合連接，支撐筒下端沿與扭力環(huán)螺紋連接；
[0008]支撐筒上端沿內(nèi)臺階與上主體之間設(shè)置有壓蓋，壓蓋套裝在上主體上，壓蓋下端面與支撐筒之間設(shè)置有擋圈，壓蓋與支撐筒采用螺紋連接；
[0009]支撐筒中部徑向安裝有多個注入頭，該多個注入頭沿圓周均勻分布，每個注入頭與支撐筒固定連接；
[0010]各個注入頭的內(nèi)孔與上主體的內(nèi)腔連通。
[0011]旋轉(zhuǎn)閥A的結(jié)構(gòu)是，在圓柱B的兩端分別為臺階形的直徑較小的圓柱A和圓柱C，圓柱B的中間位置徑向開有通道A及通道B，通道A及通道B在圓柱B的中心軸A處相通，在圓柱B靠近的圓柱A徑向開有通透孔A，通道C的中心線位于通透孔A的中心線與中心軸A所形成的平面上，且通道C與通道A、通道B相通。
[0012]下主體總成的結(jié)構(gòu)是，包括下主體，下主體與上主體通過花鍵固定連接；在上主體與下主體上同時套裝有外套筒，外套筒下端與下主體之間通過螺紋副B套接，外套筒內(nèi)壁與上主體與下主體之間設(shè)置有密封套筒；下主體中徑向安裝有旋轉(zhuǎn)閥B，旋轉(zhuǎn)閥B —端支撐在下主體中，旋轉(zhuǎn)閥B另一端支撐在法蘭B中，法蘭B與下主體側(cè)壁固定連接。
[0013]旋轉(zhuǎn)閥B的結(jié)構(gòu)是，在中段大圓柱的兩端分別為臺階形的直徑較小的兩個小圓柱，一邊小圓柱用于支撐在下主體管壁，另一邊小圓柱用于支撐在法蘭B中，中段大圓柱的中間位置徑向開有通道E及通道D，通道E及通道D在中段大圓柱的中心軸B處相通，在中段大圓柱一邊徑向開有通透孔B。
[0014]上主體及下主體均為回轉(zhuǎn)體，上主體回轉(zhuǎn)中心設(shè)置有一主通道及一個偏心的旁通；下主體設(shè)置有一沒有貫通的偏心孔；上主體的主通道及旁通分別與下主體相應(yīng)中心孔和偏心孔中心對齊。
[0015]下主體下段徑向設(shè)置有指示器。
[0016]旋轉(zhuǎn)閥A的中心軸A側(cè)面開有一個指示槽。
[0017]本發(fā)明有益效果是:頂部驅(qū)動裝置或套管送入工具帶動上接頭旋轉(zhuǎn)，通過下接頭將扭矩傳遞給管柱。通過花鍵連接傳遞扭矩，螺紋連接傳遞拉壓載荷，主孔與偏心孔配合旋轉(zhuǎn)閥形成內(nèi)部流道組合，通過流體通道旋轉(zhuǎn)總成實現(xiàn)流體從不旋轉(zhuǎn)管線到旋轉(zhuǎn)通道的轉(zhuǎn)變。再使用氣控系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制，完成自動投膠塞及座封球功能。固井作業(yè)過程中旋轉(zhuǎn)的同時可上提下放。遠(yuǎn)程自動控制，無需人工操作，無需停轉(zhuǎn)停泵，保證作業(yè)連續(xù)性。根據(jù)作業(yè)需要，可釋放鉆桿膠塞、套管膠塞、座封球等，滿足多種作業(yè)需要?？沙惺艽笈ぞ兀筝d荷，只需一種規(guī)格即可滿足絕大部分作業(yè)需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明裝置中的上主體總成200的半剖圖；
[0020]圖3為本發(fā)明裝置中的旋轉(zhuǎn)通道總成210的放大半剖圖；
[0021]圖4為圖2及圖3中的A-A截面示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明裝置中的旋轉(zhuǎn)閥A250的三維示意圖一；
[0023]圖6為本發(fā)明裝置中的旋轉(zhuǎn)閥A250的三維示意圖二 ；
[0024]圖7為本發(fā)明裝置中的旋轉(zhuǎn)閥B420的三維示意圖；
[0025]圖8為本發(fā)明裝置中的下主體總成400的半剖圖；
[0026]圖9為圖8中的B-B截面示意圖。
[0027]圖中，10.投球裝置，20.提升短節(jié)，30.鉆桿短節(jié)，40.進(jìn)氣管線，50.氣控管線，60.氣動執(zhí)行器，
[0028]100.上接頭，110.螺紋副A，
[0029]200.上主體總成，210.流體通道旋轉(zhuǎn)總成，211.上主體，212.壓蓋，213.緊定螺釘A，214.擋圈，215.組合密封，216.螺栓A，217.注入頭，218.支撐筒，219.緊定螺釘B，220.扭力環(huán)，221.中心筒，222.外筒，223.螺栓B，224.內(nèi)孔，225.旁通，226.主通道，227.連通孔，228.凸沿，229.進(jìn)氣孔，230.環(huán)槽，231.壁內(nèi)通道，232.出氣孔，250.旋轉(zhuǎn)閥A，251.圓柱A，252.圓柱B，253.圓柱C，254.通道A，255.通道B，256.通透孔A，257.通道C，258.中心軸A，259.指示槽，260法蘭A，270.螺栓C，280.膠塞A，290.膠塞B，
[0030]300.快速連接機構(gòu)，310.外套筒，320.密封套筒，330.密封圈，340.螺紋副B，
[0031]400.下主體總成，410.下主體，420.旋轉(zhuǎn)閥B，421.通道E，422.通透孔B，423.通道D，424.中心軸B，430.法蘭B，440.螺栓D，450.指示器。

【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0033]參照圖1，本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)是，包括上接頭100，上接頭100向上與鉆桿短節(jié)20或其他提升工具連接，上接頭100向下通過螺紋副A110與上主體總成200連接，上主體總成200中的設(shè)備通過進(jìn)氣管線40對外連通，上主體總成200向下通過快速連接機構(gòu)300與下主體總成400連接，下主體總成400通過最下端的鉆桿短節(jié)30向下與套管柱或其他伸入井底的管狀物連接；上主體總成200和下主體總成400中分別設(shè)置有一個氣動執(zhí)行器60 (下主體總成400還可以設(shè)置有兩個氣動執(zhí)行器60)，下主體總成400中的投球裝置10還通過氣控管線50對外連接；
[0034]參照圖2，上主體總成200的結(jié)構(gòu)是，包括流體通道旋轉(zhuǎn)總成210，在流體通道旋轉(zhuǎn)總成210下端沿直徑方向安裝有旋轉(zhuǎn)閥A250，旋轉(zhuǎn)閥A250的一端支撐在流體通道旋轉(zhuǎn)總成210下端管壁上，旋轉(zhuǎn)閥A250的另一端通過多個螺栓C 270固定支撐在法蘭A260通孔中；
[0035]參照圖3及圖4，流體通道旋轉(zhuǎn)總成210的結(jié)構(gòu)是，包括中心筒221和支撐筒218，中心筒221和支撐筒218均套裝在上主體總成200中的上主體211外圓周，并且中心筒221通過螺栓B223與上主體211固定連接，中心筒221外圓周另外套裝有外筒222，且外筒222坐在中心筒221下端的凸沿228上；外筒222筒壁上開有多個環(huán)槽230 (此環(huán)槽230亦可位于與之配合的中心筒221的外圓柱上)，環(huán)槽230對應(yīng)外筒222上的一個進(jìn)氣孔229，同時亦對應(yīng)中心筒221上的壁內(nèi)通道231，壁內(nèi)通道231與中心筒221中的出氣孔232連通；夕卜筒222上端沿與扭力環(huán)220的接觸面通過齒面配合連接，支撐筒218下端沿與扭力環(huán)220通過螺紋連接并徑向安裝有緊定螺釘B219，用于固定支撐筒218與扭力環(huán)220之間的圓周相對位置；
[0036]支撐筒218上端沿內(nèi)臺階與上主體211之間設(shè)置有壓蓋212，壓蓋212套裝在上主體211上，兩者之間設(shè)置有耐磨環(huán)，壓蓋212下端面與支撐筒218之間設(shè)置有擋圈214，擋圈214用于將支撐筒218上端定位，壓蓋212與支撐筒218采用螺紋連接并通過緊定螺釘A213連接，實現(xiàn)周向固定；
[0037]支撐筒218中部徑向安裝有多個注入頭217，該多個注入頭217沿圓周均勻分布，每個注入頭217通過螺栓A216與支撐筒218固定連接(注入頭217與支撐筒218之間也可采用螺紋連接)，兩者之間通過密封圈實現(xiàn)密封；支撐筒218與上主體211接觸面上下位置分別設(shè)置有一套組合密封215，實現(xiàn)密封；
[0038]各個注入頭217的內(nèi)孔224與上主體211的內(nèi)腔連通，允許外部流體進(jìn)入上主體211中，該流體通道旋轉(zhuǎn)總成210固定連接在鉆臺面上(不會跟隨上主體211旋轉(zhuǎn))，以便實現(xiàn)作業(yè)過程中流體(包括任意介質(zhì)，如液體、氣體)從靜止管匯或管線進(jìn)入旋轉(zhuǎn)體之間的轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)。因此，在作業(yè)過程中，不會發(fā)生流體管線纏繞或中斷流體供應(yīng)的現(xiàn)象。
[0039]參照圖3及圖4，帶壓氣體(空氣或氮氣)從進(jìn)氣孔229及環(huán)槽230進(jìn)入中心筒221的壁內(nèi)通道231(壁內(nèi)通道231位于中心筒221管壁內(nèi)部)，從出氣孔232出來，其中，每個環(huán)槽230兩側(cè)都有密封圈密封，(圖3中的兩邊的編號230是同一個部件)，進(jìn)氣孔229與鉆機氣源或自備氣體氣源引出的進(jìn)氣管線40連接，出氣孔232與氣控管線50連接，氣控管線50再分別與各氣動執(zhí)行器60及投球裝置10連接；
[0040]圖1、圖2中未描繪出連接到上接頭100或流體通道旋轉(zhuǎn)總成210的遠(yuǎn)程控制閥，該遠(yuǎn)程控制閥可斷開流體從頂部驅(qū)動設(shè)備、套管送入工具或其他管匯流入本發(fā)明裝置中。
[0041]圖4為圖2及圖3中的A-A截面示意圖，上主體211中沿軸向開有主通道226和旁通225，在使用狀態(tài)，流體通道旋轉(zhuǎn)總成210是保持靜止的，上主體211以及與其相連接的上接頭100、下主體總成400是旋轉(zhuǎn)的，同時，流體通過內(nèi)孔224流入旁通225，旁通225再經(jīng)過連通孔227與主通道226相通，故流體可順利進(jìn)入旁通225及主通道226。
[0042]參照圖4，外筒222沿圓周均布有四個凹槽，與之配合的扭力環(huán)220均布有四個凸臺，當(dāng)上主體211以及中心筒221旋轉(zhuǎn)時，靜止不動的扭力環(huán)220通過凹槽-凸臺的配合面作用，也使能夠外筒222與中心筒221保持周向靜止。
[0043]參照圖5、圖6，旋轉(zhuǎn)閥A250的結(jié)構(gòu)是，在圓柱B252的兩端分別為臺階形的直徑較小的圓柱A251和圓柱C253，圓柱A251用于支撐在上主體211管壁，圓柱C253用于支撐在法蘭A260中，圓柱A251的端面開有指示槽259，圓柱B252的中間位置徑向開有通道A254及通道B255 (通道B255為通孔)，通道A254及通道B255在圓柱B252的中心軸A258處相通，在圓柱B252靠近的圓柱A251徑向開有通透孔A256 (通透孔A256的中心線與中心軸A258垂直)，通道C257的中心線位于通透孔A256的中心線與中心軸A258所形成的平面上，且通道C257與通道A254、通道B255相通。
[0044]圓柱A251與上主體211之間接觸面設(shè)置有旋轉(zhuǎn)密封，圓柱B252與上主體211之間也有旋轉(zhuǎn)密封，也可在法蘭A260與上主體211之間裝有法蘭密封，在圓柱C253與法蘭A260之間裝有旋轉(zhuǎn)密封。
[0045]參照圖7、圖8，圖8為圖7中的B-B截面示意圖，下主體總成400的結(jié)構(gòu)是，包括下主體410，下主體410與上主體211通過花鍵固定連接，用來傳遞扭矩，其中上主體211下端為外花鍵，下主體410上端為內(nèi)花鍵；在上主體211與下主體410上同時套裝有外套筒310，外套筒310用來傳遞拉力，外套筒310上端與上主體211采用臺肩軸向定位，外套筒310下端與下主體410之間通過螺紋副B340套接，外套筒310內(nèi)壁與上主體211與下主體410之間設(shè)置有密封套筒320，密封套筒320下端安裝有密封圈330，密封圈330用于密封本發(fā)明與外界環(huán)境，防止外界流體與本發(fā)明內(nèi)部流體溝通；下主體410中徑向安裝有旋轉(zhuǎn)閥B420，旋轉(zhuǎn)閥B420 —端支撐在下主體410中，旋轉(zhuǎn)閥B420另一端支撐在法蘭B430中，法蘭B430通過螺栓D440與下主體410側(cè)壁固定連接；下主體410下端與鉆桿短節(jié)30 (不限于鉆桿短節(jié))活動連接，可拆卸；
[0046]在下主體410下段徑向設(shè)置有指示器450，當(dāng)流體泵送膠塞A280或膠塞B290通過時，指示器450即可顯示膠塞A280或膠塞B290是否順利通過(將膠塞換成座封球亦具有相同指示功能)，該指示器450可采用機械式可視化指示，也可采用發(fā)光發(fā)聲裝置。
[0047]上主體211及下主體410均為回轉(zhuǎn)體，上主體211回轉(zhuǎn)中心設(shè)置有一主通道226及一個貫通的旁通225 ;下主體410設(shè)置有一沒有貫通的偏心孔；上主體211的主通道226及旁通225分別與下主體410相應(yīng)中心孔和偏心孔中心對齊。
[0048]參照圖9，旋轉(zhuǎn)閥B420的結(jié)構(gòu)是，在中段大圓柱的兩端分別為臺階形的直徑較小的兩個小圓柱，一邊小圓柱用于支撐在下主體410管壁，另一邊小圓柱用于支撐在法蘭B430中，中段大圓柱的中間位置徑向開有通道E421及通道D 423，通道E421及通道D423在中段大圓柱的中心軸B424處相通，在中段大圓柱一邊徑向開有通透孔B422。
[0049]上述的兩個旋轉(zhuǎn)閥(250、420)分別利用各自的法蘭(260、430)安裝在上主體211及下主體410上，實現(xiàn)對膠塞或座封球(280、290)隔離與釋放，通過不同旋轉(zhuǎn)位置的組合實現(xiàn)對流體的各種循環(huán)。
[0050]本發(fā)明可預(yù)裝兩個膠塞(包括鉆桿膠塞、套管膠塞)及對應(yīng)的座封球，投球裝置作為一個可選裝置，在必要時亦可通過旋轉(zhuǎn)閥處安裝座封球。
[0051]膠塞280預(yù)先安裝在主通道226與旋轉(zhuǎn)閥A250、旋轉(zhuǎn)閥B420所形成的內(nèi)腔中(圖2所示為主通道226與旋轉(zhuǎn)閥A250所形成的內(nèi)腔，即流體通道旋轉(zhuǎn)總成210下端內(nèi)腔)，膠塞280用于與套管柱內(nèi)的膠塞合為一體后固井用的。膠塞A280亦可用座封球替換(圖中未顯示)，用于尾管懸掛器憋壓坐封。
[0052]在圖2所示安裝位置，膠塞280被旋轉(zhuǎn)閥A250擋住，在流體沖擊下不會下落。此時，流體經(jīng)通透孔A256流入旁通225，并經(jīng)通道C257和通道A254流入主通道226，壓緊膠塞290，見圖7。當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥A250繞中心軸A258旋轉(zhuǎn)90°時，通道B255與主通道226相通，旁通225被關(guān)閉，在流體作用下膠塞280下落。旋轉(zhuǎn)閥B420與旋轉(zhuǎn)閥A250結(jié)構(gòu)功能原理相似，不再贅述。
[0053]本發(fā)明具有多個流體入口，既可以通過上接頭100處注入流體，也可通過注入頭217處注入流體，注入頭217對外可接遠(yuǎn)程控制閥與固井管線相接，上接頭100上端口或下接頭400下端口均可接遠(yuǎn)程控制閥，實現(xiàn)對整個固井作業(yè)過程中所有流體通道入口與出口的自動控制。因此，本發(fā)明在作業(yè)完成后，可自動完成對自身所有流體通道的清洗。
[0054]本發(fā)明裝置的工作過程如下:
[0055]1)預(yù)先安裝膠塞:卸開上接頭100及提升短節(jié)20，卸開氣動執(zhí)行器60、螺栓C270、法蘭A260，取出旋轉(zhuǎn)閥A250，將膠塞B290裝入主通道226，壓緊在旋轉(zhuǎn)閥B420上；然后回裝旋轉(zhuǎn)閥A250、法蘭A260、螺栓C270、氣動執(zhí)行器60 ;裝入膠塞A280，壓緊在旋轉(zhuǎn)閥A250上；回裝上接頭100及提升短節(jié)20。
[0056]2)將本發(fā)明裝置各個外接口分別與動力端(頂部驅(qū)動裝置、套管送入裝置或轉(zhuǎn)盤等)、流體輸送管線對應(yīng)連接好。
[0057]3)循環(huán)流體:當(dāng)流體來自頂部驅(qū)動裝置或套管送入工具時，經(jīng)提升短節(jié)20、主通道226、連通孔227、旁通225、通透孔A256，流過旋轉(zhuǎn)閥B420進(jìn)入與鉆桿短節(jié)30相接的管柱。當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥B420繞中心軸B424旋轉(zhuǎn)90°，通道D423與主通道226相通，流體從通道C257經(jīng)通道B255、主通道226進(jìn)入與鉆桿短節(jié)30相接的管柱。當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥A250繞中心軸A258旋轉(zhuǎn)90°時，通道B255與主通道226相通，流體直接進(jìn)入與鉆桿短節(jié)30相接的管柱。當(dāng)流體來自注入頭217時，直接進(jìn)入旁通225，其余過程如上所述。
[0058]4)投膠塞或座封球:當(dāng)需要投膠塞或座封球時，通過遠(yuǎn)程控制旋轉(zhuǎn)閥(250或420)繞自己的中心軸(258或424)旋轉(zhuǎn)90°，膠塞或座封球就被釋放。旋轉(zhuǎn)閥A250的中心軸A258側(cè)面開有一個指示槽259，不僅可用于觀察安裝位置，也可用來指示旋轉(zhuǎn)動作(旋轉(zhuǎn)閥B420亦有指示槽)，當(dāng)座封球或膠塞釋放時，可通過此處觀察確認(rèn)。
[0059]5)清洗流道:轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)閥A250及B420，使通道B255、通道D423均與主通道226貫通，流體從注入頭217的內(nèi)孔224進(jìn)入主通道226進(jìn)行清洗；將旋轉(zhuǎn)閥A250旋轉(zhuǎn)90°，使通道B255與主通道226關(guān)閉，流體清洗旁通225位于旋轉(zhuǎn)閥A250以上部分，以及通道A254、通道C257 ;接著轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)閥B420，使通道D423與主通道226關(guān)閉，流體清洗旁通225位于兩個旋轉(zhuǎn)閥中間的部分，以及通道E421、以及通透孔B422。
[0060]6)從管串上拆下本裝置，準(zhǔn)備開始后續(xù)作業(yè)。
[0061]本發(fā)明裝置可根據(jù)需要在上主體100或下主體410上增加旋轉(zhuǎn)閥的數(shù)量，與之對應(yīng)的氣控通道隨之增減。
[0062]可將膠塞或座封球預(yù)先安裝于旋轉(zhuǎn)閥和主通道226形成的半閉空間內(nèi)，亦可將座封球預(yù)裝于獨立的投球裝置內(nèi)。
[0063]上接頭100與提升短節(jié)20 (不限于提升短節(jié))、下接頭410與鉆桿短節(jié)30 (不限于鉆桿短節(jié))之間均可安裝遠(yuǎn)程控制閥，該遠(yuǎn)程控制閥動力通過自備或由氣控管線提供。
[0064]注入頭217沿支撐筒周向分布，可均布2?4個，且注入頭217可裝有遠(yuǎn)程控制閥。
[0065]本發(fā)明可與頂驅(qū)驅(qū)動設(shè)備或頂驅(qū)下套管工具等配套使用，具有傳遞大扭矩、承受大載荷、遠(yuǎn)程自動控制、結(jié)構(gòu)緊湊、功能多樣的特點，具有可投放膠塞、座封球，在旋轉(zhuǎn)同時可上提下放，作業(yè)無需停泵，可用于一般套管固井及旋轉(zhuǎn)尾管固井等優(yōu)點。本發(fā)明不僅可用于海上固井作業(yè)，也可用于陸地深井超深井大位移水平井固井作業(yè)。不僅能實現(xiàn)套管尾管的順利下入，也可節(jié)約鉆井時間，提高固井質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種頂部驅(qū)動固井水泥頭，其特征在于:包括上接頭(100)，上接頭(100)向下與上主體總成(200)連接，上主體總成(200)中的設(shè)備通過進(jìn)氣管線(40)對外連通，上主體總成(200)向下通過快速連接機構(gòu)(300)與下主體總成(400)連接；上主體總成(200)和下主體總成(400)中分別設(shè)置有一個氣動執(zhí)行器(60)，下主體總成(400)中的投球裝置(10)還通過氣控管線(50)對外連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂部驅(qū)動固井水泥頭，其特征在于:所述的上主體總成(200)的結(jié)構(gòu)是，包括流體通道旋轉(zhuǎn)總成(210)，在流體通道旋轉(zhuǎn)總成(210)下端沿直徑方向安裝有旋轉(zhuǎn)閥A (250)，旋轉(zhuǎn)閥A (250)的一端支撐在流體通道旋轉(zhuǎn)總成(210)下端管壁上，旋轉(zhuǎn)閥A (250)的另一端固定支撐在法蘭A (260)通孔中； 流體通道旋轉(zhuǎn)總成(210)的結(jié)構(gòu)是，包括中心筒(221)和支撐筒(218)，中心筒(221)和支撐筒(218)均套裝在上主體總成(200)中的上主體(211)外圓周，并且中心筒(221)與上主體(211)固定連接，中心筒(221)外圓周另外套裝有外筒(222)，且外筒(222)坐在中心筒(221)下端的凸沿(228)上；外筒(222)筒壁上開有多個環(huán)槽(230)，環(huán)槽(230)對應(yīng)外筒(222)上的一個進(jìn)氣孔(229)，同時亦對應(yīng)中心筒(221)上的壁內(nèi)通道(231)，壁內(nèi)通道(231)與中心筒(221)中的出氣孔(232)連通；外筒(222)上端沿與扭力環(huán)(220)的接觸面通過齒面配合連接，支撐筒(218)下端沿與扭力環(huán)(220)螺紋連接； 支撐筒(218)上端沿內(nèi)臺階與上主體(211)之間設(shè)置有壓蓋(212)，壓蓋(212)套裝在上主體(211)上，壓蓋(212)下端面與支撐筒(218)之間設(shè)置有擋圈(214)，壓蓋(212)與支撐筒(218)采用螺紋連接； 支撐筒(218)中部徑向安裝有多個注入頭(217)，該多個注入頭(217)沿圓周均勻分布，每個注入頭(217)與支撐筒(218)固定連接； 各個注入頭(217)的內(nèi)孔(224)與上主體(211)的內(nèi)腔連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頂部驅(qū)動固井水泥頭，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)閥A(250)的結(jié)構(gòu)是，在圓柱B(252)的兩端分別為臺階形的直徑較小的圓柱A(251)和圓柱C(253)，圓柱B (252)的中間位置徑向開有通道A (254)及通道B (255)，通道A (254)及通道B (255)在圓柱B(252)的中心軸A(258)處相通，在圓柱B(252)靠近的圓柱A(251)徑向開有通透孔A (256)，通道C (257)的中心線位于通透孔A (256)的中心線與中心軸A (258)所形成的平面上，且通道C (257)與通道A (254)、通道B (255)相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頂部驅(qū)動固井水泥頭，其特征在于:所述的下主體總成(400)的結(jié)構(gòu)是，包括下主體(410)，下主體(410)與上主體(211)通過花鍵固定連接；在上主體(211)與下主體(410)上同時套裝有外套筒(310)，外套筒(310)下端與下主體(410)之間通過螺紋副B(340)套接，外套筒(310)內(nèi)壁與上主體(211)與下主體(410)之間設(shè)置有密封套筒(320);下主體(410)中徑向安裝有旋轉(zhuǎn)閥B (420)，旋轉(zhuǎn)閥B (420) —端支撐在下主體(410)中，旋轉(zhuǎn)閥B(420)另一端支撐在法蘭B(430)中，法蘭B(430)與下主體(410)側(cè)壁固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頂部驅(qū)動固井水泥頭，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)閥B(420)的結(jié)構(gòu)是，在中段大圓柱的兩端分別為臺階形的直徑較小的兩個小圓柱，一邊小圓柱用于支撐在下主體(410)管壁，另一邊小圓柱用于支撐在法蘭B(430)中，中段大圓柱的中間位置徑向開有通道E (421)及通道D (423)，通道E (421)及通道D (423)在中段大圓柱的中心軸B (424)處相通，在中段大圓柱一邊徑向開有通透孔B (422)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2和4所述的頂部驅(qū)動固井水泥頭，其特征在于:所述的上主體(211)及下主體(410)均為回轉(zhuǎn)體，上主體(211)回轉(zhuǎn)中心設(shè)置有一主通道(226)及一個偏心的旁通(225);下主體(410)設(shè)置有一沒有貫通的偏心孔；上主體(211)的主通道(226)及旁通(225)分別與下主體(410)相應(yīng)中心孔和偏心孔中心對齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的頂部驅(qū)動固井水泥頭，其特征在于:所述的下主體(410)下段徑向設(shè)置有指示器(450)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂部驅(qū)動固井水泥頭，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)閥A(250)的中心軸A (258)側(cè)面開有一個指示槽(259)。
【文檔編號】E21B33/13GK104481451SQ201410681559
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】惠坤亮, 閻永宏, 張宏橋, 王德貴, 祝賀, 謝新安 申請人:寶雞石油機械有限責(zé)任公司