渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種石油行業(yè)用的渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器,用于水平井中將套管下放到預(yù)定位置。其結(jié)構(gòu)特征是采用渦輪作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，渦輪由定子和轉(zhuǎn)子組成；定子與殼體壓緊在一起，轉(zhuǎn)子通過平鍵和傳動(dòng)軸相連；傳動(dòng)軸上開有進(jìn)水孔，傳動(dòng)軸的下部通過螺紋和鉆頭相連；鉆頭上開有側(cè)向水孔和軸向水孔。工作時(shí)，套管前端連接牽引器，流經(jīng)套管的鉆井液流過殼體上的孔沖擊渦輪，渦輪轉(zhuǎn)子通過平鍵帶動(dòng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。如遇到臺(tái)肩或者縮頸時(shí)，特制鉆頭則會(huì)起到鉆削或擴(kuò)孔作用，為套管順利前行掃清障礙。該工具結(jié)構(gòu)簡單、易于操作,只需控制地面鉆井液泵壓的大小即可,有助于解決水平井套管下入難的問題。
【專利說明】渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油行業(yè)一種渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器，用于水平井中牽引套管。

【背景技術(shù)】
[0002]水平井鉆井技術(shù)是上世紀(jì)80年代國際石油界迅速發(fā)展并日臻完善的一項(xiàng)綜合性配套技術(shù)，是油氣田高效開發(fā)的重要技術(shù)途徑。
[0003]成功的完成一口大位移井所涉及的關(guān)鍵技術(shù)很多，能否讓套管在井眼中順利下入到設(shè)計(jì)位置是開發(fā)水平井的關(guān)鍵。一般鉆井過程，其下部井眼直徑都必須小于上一層套管的內(nèi)徑，這種常規(guī)的鉆井程序?qū)ο鄳?yīng)套管的順利下入和完井帶來極大地不便，很大程度上隨著超深井、大斜度井、大位移井等復(fù)雜井?dāng)?shù)量的增多，井身結(jié)構(gòu)也就越來越復(fù)雜，套管層數(shù)越來越多，各層套管與鉆出井眼的間隙越來越小，直接影響到下套管作業(yè)，也直接影響到完井作業(yè)和油氣開發(fā)。
[0004]針對上述問題20世紀(jì)90年代后期，國外許多公司相繼開發(fā)了能夠在井下獨(dú)立作業(yè)的電纜牽引器以便在水平井階段牽引套管前行。其中，以StatoiUMaritime wellservice和Welltec3家公司聯(lián)合開發(fā)的輪式電纜牽引器，SmarTract公司的伸縮式電纜牽引器和Sondex有限公司的Sondex電纜牽引器最為突出。最近,Deepcasing公司自主研發(fā)的Turbocaser express工具又有了新的突破,該工具已在沙特阿拉伯的Qatif油田的一口雙分支定向井中試驗(yàn)成功。然而，具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成熟產(chǎn)品在市場上仍處于空白，因此研制出一套符合我國實(shí)際需求又具可行性的套管牽引器方案是十分有必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是要解決水平井中套管不能順利下入的難題，提出了一種渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器。
[0006]所采用的技術(shù)方案是渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器主要零部件由可鉆穿材料加工而成；殼體內(nèi)部采用渦輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，渦輪定子與殼體壓緊連接，轉(zhuǎn)子與傳動(dòng)軸之間通過平鍵配合；傳動(dòng)軸上端通過外螺紋與圓螺母、推力軸承、防掉開槽螺母連接，下端通過內(nèi)螺紋與特制鉆頭連接；傳動(dòng)軸上端有外螺紋，下端有內(nèi)螺紋，中間位置加工有進(jìn)水孔；特制鉆頭內(nèi)部開有2個(gè)側(cè)向水孔和I個(gè)軸向水孔。
[0007]工作時(shí)，套管前端連接牽引器，套管內(nèi)的鉆井液流過殼體上的孔沖擊渦輪，渦輪轉(zhuǎn)子通過平鍵帶動(dòng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。如遇到臺(tái)肩或者縮頸時(shí)，特制鉆頭則會(huì)起到鉆削或擴(kuò)孔作用，為套管順利前行掃清障礙。
[0008]本實(shí)用新型提出的渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器其工作原理是:首先工具可在無須套管柱旋轉(zhuǎn)的情況下將套管柱引導(dǎo)下入；接近目標(biāo)深度時(shí)，由牽引器前部的特制鉆頭磨削擴(kuò)孔，使套管下入到設(shè)計(jì)深度；然后，注水泥固井，將套管和牽引器固結(jié)；最后由于工具內(nèi)部零件采用可鉆穿材料加工，因此可以直接從內(nèi)部鉆穿整個(gè)工具，無需起下鉆。
[0009]本實(shí)用新型的有益之處:牽引器在帶著套管前行的過程中進(jìn)行磨削和擴(kuò)孔，因此不需要通井作業(yè)，節(jié)省時(shí)間；能在低泵排量和低泵壓條件下工作而且擴(kuò)孔速度高；采用可鉆穿材料設(shè)計(jì)，工具可在數(shù)分鐘內(nèi)鉆穿，不需要起下鉆。該工具結(jié)構(gòu)簡單、易于操作，只需控制地面鉆井液泵壓的大小即可，有助于解決水平井套管下入難的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器整體方案；
[0011]圖2A-A斷面圖；
[0012]圖3防掉開槽螺母局部視圖。
[0013]圖中:1.殼體，2.防掉開槽螺母，3.推力軸承，4.定子，5.平鍵，6.傳動(dòng)軸，7.深溝球軸承，8.套筒，9.PDC鉆頭，10.側(cè)向水孔，11.軸向水孔，12.進(jìn)水孔，13.轉(zhuǎn)子，14.圓螺母，15.孔，16.開口銷。

【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1?3所示渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器主要包括殼體(I)、防掉開槽螺母
(2)、推力軸承(3)、定子(4)、平鍵(5)、傳動(dòng)軸￠)、深溝球軸承(7)、套筒(8)、特制鉆頭
(9)、轉(zhuǎn)子(13)、圓螺母(14)、開口銷(16)。該工具采用渦輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，渦輪定子(4)與傳動(dòng)軸(6)之間通過平鍵(5)進(jìn)行連接，傳動(dòng)軸(6)上端通過螺紋與圓螺母(14)連接，下端也是通過螺紋與特制鉆頭(9)連接，中間部分有進(jìn)水孔(12);特制鉆頭(9)由工具鋼加工而成。
[0015]安裝時(shí)，首先將深溝球軸承(7)安裝在傳動(dòng)軸(6)上，然后將平建(5)安裝在傳動(dòng)軸(6)的鍵槽處，再裝上渦輪，其次連接圓螺母(14)和推力軸承(3)，再將以上連接的組件和殼體(I)相連，然后在傳動(dòng)軸(6)的上部連接防掉開槽螺母(2)，裝入開口銷(16)，接著連接套筒(8)和特制鉆頭(9)。
[0016]工作時(shí)，鉆井液沖擊渦輪液壓能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能促使渦輪旋轉(zhuǎn)，由于渦輪的轉(zhuǎn)子
(13)通過平鍵(5)與傳動(dòng)軸(6)相連，因此轉(zhuǎn)子(13)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)軸￠)的軸向運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)軸(6)與特制鉆頭(9)連接,所以傳動(dòng)軸(6)的運(yùn)動(dòng)又可帶動(dòng)特制鉆頭(9)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)磨削鉆進(jìn)。
[0017]鉆井液流經(jīng)通道；首先，流經(jīng)套管的鉆井液通過孔(15)進(jìn)入殼體(I)、渦輪定子
(4)、圓螺母(14)和推力軸承(3)圍成的空間；然后，流進(jìn)渦輪推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，流過渦輪的鉆井液通過傳動(dòng)軸(6)的進(jìn)水孔(12)進(jìn)入傳動(dòng)軸；最后，流到特制鉆頭(9)后經(jīng)側(cè)向水孔
(10)和軸向水孔(11)噴出。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器，用于油田中下放套管，其特征是，工具由可鉆穿材料加工而成；殼體(I)內(nèi)部采用渦輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，渦輪定子(4)與殼體(I)壓緊連接，轉(zhuǎn)子(13)與傳動(dòng)軸(6)之間通過平鍵(5)配合；傳動(dòng)軸(6)上端通過外螺紋與圓螺母(14)、推力軸承(3)、防掉開槽螺母(2)連接，下端通過內(nèi)螺紋與特制鉆頭(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器，其特征是，傳動(dòng)軸(6)上端有外螺紋，下端有內(nèi)螺紋，中間位置加工有進(jìn)水孔(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪驅(qū)動(dòng)式水平井套管牽引器，其特征是，特制鉆頭(9)內(nèi)部開有2個(gè)側(cè)向水孔(10)和I個(gè)軸向水孔(11)。
【文檔編號(hào)】E21B7/20GK204002562SQ201420366574
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】趙軍友, 張蕊蕊, 劉祥猛 申請人:中國石油大學(xué)(華東)