本發(fā)明屬于鉆井工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種動力鉆具工作狀態(tài)控制工具，用于定向井鉆井過程中，按照鉆進(jìn)需要控制動力鉆具的啟動及停止。

背景技術(shù)：

由于勘探開發(fā)的深入，定向井、水平井、分支井等特殊工藝井逐漸成為目前油氣勘探開發(fā)的主要井型。相對于直井而言，這些特殊工藝井中井下鉆柱狀態(tài)更加復(fù)雜，需要獲取的井下參數(shù)更加繁多，對井下信息傳輸?shù)膫鬏斔俾?、傳輸?shù)據(jù)量要求更高。當(dāng)前井下信息無線傳輸技術(shù)中的聲波傳輸技術(shù)由于傳輸效率高、成本較低且適用范圍廣等優(yōu)點而呈現(xiàn)出較好的發(fā)展勢頭，若能夠?qū)⒃摲椒◤V泛應(yīng)用于鉆井工程領(lǐng)域，其必能大幅推動井下過程的實時監(jiān)測和智能化控制的實現(xiàn)步伐。然而，鉆井過程中鉆頭破巖、鉆井液循環(huán)及鉆機(jī)工作等產(chǎn)生的噪聲對聲載波干擾問題始終未能夠很好解決，最終影響著井下信息聲傳輸技術(shù)的實現(xiàn)。在諸多噪聲之中，因開泵使得動力鉆具工作，從而帶動鉆頭與井壁或井眼的碰撞、摩擦產(chǎn)生的噪聲因其強(qiáng)度大、頻帶寬的特性而成為井下信息傳輸聲載波的最主要干擾因素。若能夠使得測斜過程中動力鉆具停止工作、鉆進(jìn)時動力鉆具開始工作，則動力鉆具鉆進(jìn)噪聲可有效消除。因此，研發(fā)動力鉆具工作狀態(tài)控制工具來根據(jù)鉆井狀態(tài)控制井下動力鉆具的工作狀態(tài)對定向井測斜過程中噪聲的抑制及規(guī)避非常有意義，對井下信息聲傳輸技術(shù)的實現(xiàn)具有重要作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種動力鉆具工作狀態(tài)控制工具，該工具能夠使得測斜時停止動力鉆具工作，鉆進(jìn)時啟動動力鉆具鉆進(jìn)，從而規(guī)避井下信息聲傳輸過程鉆頭滑磨井壁的噪聲，實現(xiàn)聲載波無干擾傳輸?shù)哪康摹?/p>

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案：

動力鉆具工作狀態(tài)控制工具，包括：工具芯軸、抗沖環(huán)體、傳扭泄壓筒、防脫卡環(huán)及防脫短接；工具芯軸外由上至下依此設(shè)有抗沖環(huán)體、傳扭泄壓筒、防脫卡環(huán)及防脫短接。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、可根據(jù)測量過程需要啟動及停止動力鉆具的工作狀態(tài)，從而從根本上抑制動力鉆具本身及動力鉆具帶動鉆頭與井底及井壁作用引起的相關(guān)噪聲；

2、工具結(jié)構(gòu)簡單、長度短，使用時不影響動力鉆具及隨鉆測量工具的工作，有益于長時間工作，有利于現(xiàn)場使用；

3、安裝及使用方便，維修簡單，安全性好，能夠滿足長時間工作于井下惡略環(huán)境之中的要求。

附圖說明

圖1是動力鉆具工作狀態(tài)控制工具測斜狀態(tài)整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是動力鉆具工作狀態(tài)控制工具鉆進(jìn)狀態(tài)整體結(jié)構(gòu)圖；

圖3是動力鉆具工作狀態(tài)控制工具A-A剖面圖；

圖4是工具芯軸結(jié)構(gòu)圖；

圖5是抗沖環(huán)體結(jié)構(gòu)圖；

圖6是傳扭泄壓筒結(jié)構(gòu)圖；

圖7是防脫短接結(jié)構(gòu)圖；

圖中：1、工具芯軸，2、抗沖環(huán)體，3、花鍵腔密封總成，4、傳扭泄壓筒，5、注油孔，6、防脫卡環(huán)，7、防脫短接，8、動力鉆具聯(lián)通流道，9、環(huán)空泄流孔，10、芯軸分流孔道，101、鉆具連接扣，102、鉆井液內(nèi)流道，103、緊扣端面，104、抗沖環(huán)體安裝扣，105、密封柱面，106、外花鍵，107、防脫卡槽，108、流道控制軸面，201、心軸連接扣，202、安裝扶正面，203、防沖擊端面，401、泄壓筒外柱面，402、密封注油孔，403、防脫短接連接扣，404、滑動密封端面，405、調(diào)液腔，406、內(nèi)花鍵，701、防脫短接外柱面，702、動力鉆具外殼連接扣，703、絲扣扶正面，704、泄壓筒連接扣，705、卡環(huán)限位面，706、流道控制孔面。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3所示，動力鉆具工作狀態(tài)控制工具，包括：工具芯軸1、抗沖環(huán)體2、傳扭泄壓筒4、防脫卡環(huán)6及防脫短接7；工具芯軸1外由上至下依此設(shè)有抗沖環(huán)體2、傳扭泄壓筒4、防脫卡環(huán)6及防脫短接7。

如圖4所示，所述的工具芯軸1內(nèi)部設(shè)有鉆井液內(nèi)流道102，鉆井液內(nèi)流道102的頂端為鉆具連接扣101，鉆井液內(nèi)流道102最底端軸向封閉；鉆具連接扣101用于連接上部鉆具組合，鉆井液內(nèi)流道102用于鉆井液過流；鉆井液內(nèi)流道102底端沿徑向設(shè)有動力鉆具聯(lián)通流道8，用于將鉆井液導(dǎo)入動力鉆具容積腔；工具芯軸1外部由上到下依次為緊扣端面103、抗沖環(huán)體安裝扣104、密封柱面105、外花鍵106、防脫卡槽107、流道控制軸面108；緊扣端面103外徑與上部鉆具外徑相同，用于為連接上部鉆具提供緊扣空間；抗沖環(huán)體安裝扣104用于安裝抗沖環(huán)體2；密封柱面105直徑小于抗沖環(huán)體安裝扣104小徑，用于為傳扭泄壓筒4與控制器芯軸1間相對軸向滑動提供密封面；外花鍵106大徑略小于密封柱面105直徑，用于與傳扭泄壓筒4配合，實現(xiàn)傳扭泄壓筒4與工具芯軸1間周向不旋轉(zhuǎn)；防脫卡槽107內(nèi)圓柱面直徑小于外花鍵106小徑，用于安裝防脫卡環(huán)6；流道控制軸面108直徑大于防脫卡槽107內(nèi)圓柱面直徑，小于外花鍵106大徑，用于與防脫短接7配合實現(xiàn)動力鉆具定子與轉(zhuǎn)子間鉆井液的過流控制；密封柱面105與鉆井液內(nèi)流道102間周向開有芯軸分流孔道10。

如圖5所示，抗沖環(huán)體2外部為圓柱面，其直徑等于緊扣端面103外徑；抗沖環(huán)體2內(nèi)由上至下設(shè)有心軸連接扣201、安裝扶正面202；心軸連接扣201扣型與抗沖環(huán)體安裝扣104相同，使得抗沖環(huán)體2安裝于工具芯軸1之上；安裝扶正面202與密封柱面105間隙配合，實現(xiàn)抗沖環(huán)體2安裝過程中的扶正；安裝扶正面202上開有密封槽，用于安裝密封從而實現(xiàn)安裝扶正面202與密封柱面105間密封；抗沖環(huán)體2底端面為防沖擊端面203，防沖擊端面203為圓環(huán)面，用于承受抗沖環(huán)體2與傳扭泄壓筒4產(chǎn)生的沖擊。

如圖6所示，傳扭泄壓筒4外側(cè)上部為泄壓筒外柱面401，下部為防脫短接連接扣403；泄壓筒外柱面401為直徑等于緊扣端面103的圓柱面，泄壓筒外柱面401中部開有環(huán)空泄流孔9；防脫短接連接扣403用于連接防脫短接7；傳扭泄壓筒4內(nèi)側(cè)上部為滑動密封端面404，下部為內(nèi)花鍵406；滑動密封端面404為直徑小于密封柱面105的圓柱面，其上開有密封槽，用于實現(xiàn)滑動密封端面404與密封柱面105間的密封；滑動密封端面404中部密封槽之間開有圓環(huán)形調(diào)液腔405，調(diào)液腔405與環(huán)空泄流孔9相連，用于將鉆井液引入環(huán)空；內(nèi)花鍵406與外花鍵106相配合，實現(xiàn)傳扭泄壓筒4與工具芯軸1間周向不旋轉(zhuǎn)；泄壓筒外柱面401與滑動密封端面404間開有密封注油孔402，用于為密封注油潤滑；泄壓筒外柱面401與內(nèi)花鍵405間開有注油孔5，用于為花鍵配合注油潤滑。

所述防脫卡環(huán)6為內(nèi)徑大于防脫卡槽107直徑，外徑小于卡環(huán)限位面705直徑的兩個半圓圓環(huán)。

如圖7所示，防脫短接7外側(cè)上部為防脫短接外柱面701，中部為動力鉆具外殼連接扣702，下部為絲扣扶正面703；防脫短接外柱面701為為直徑等于緊扣端面103的圓柱面；動力鉆具外殼連接扣702為鉆具連接扣，用于連接動力鉆具外殼，該扣可以為公扣或母扣；下部絲扣扶正面703為直徑小于動力鉆具外殼連接扣702小端小徑的圓柱面，用于為防脫短接7與動力鉆具連接時提供居中扶正；防脫短接7外側(cè)上部為泄壓筒連接扣704，中部為卡環(huán)限位面705，下部為流道控制孔面706；泄壓筒連接扣704為鉆具連接扣，用于與防脫短接連接扣403配合連接，實現(xiàn)防脫短接7與傳扭泄壓筒4的連接；卡環(huán)限位面705為直徑大于防脫卡環(huán)6外圓柱面的內(nèi)圓柱面，用于與防脫卡環(huán)6間隙配合實現(xiàn)防脫卡環(huán)6軸向固定于防脫卡槽107之內(nèi)；流道控制孔面706為直徑大于流道控制軸面108的內(nèi)圓柱面，用于與流道控制軸面108間隙配合實現(xiàn)對動力鉆具聯(lián)通流道8的阻斷及放開；流道控制孔面706上開有密封槽，用于安裝密封從而實現(xiàn)安裝流道控制軸面108與流道控制孔面706間密封。

動力鉆具工作狀態(tài)控制工具連接關(guān)系：

抗沖環(huán)體2通過心軸連接扣201與抗沖環(huán)體安裝扣104螺紋連接安裝于工具芯軸1上部；傳扭泄壓筒4與防脫短接7通過防脫短接連接扣403與泄壓筒連接扣704螺紋連接成一體，安裝于工具芯軸1中部，傳扭泄壓筒4與防脫短接7螺紋連接體通過外花鍵106與內(nèi)花鍵406的配合實現(xiàn)軸向可滑動、周向不旋轉(zhuǎn)；防脫卡環(huán)6安裝于工具芯軸1中部防脫卡槽107中，防脫短接7的卡環(huán)限位面之內(nèi)；注油孔5上安裝有油堵；傳扭泄壓筒4滑動密封端面404內(nèi)安裝花鍵腔密封總成3。

動力鉆具工作狀態(tài)控制工具控制動力鉆具工作狀態(tài)原理：

1、測斜數(shù)據(jù)聲傳輸過程：

如圖1所示，測斜過程中，鉆頭提離井底，因摩擦力及重力作用，動力鉆具拉動傳扭泄壓筒4與防脫短接7的螺紋連接體相對于工具芯軸1向下運動，工具芯軸1上的動力鉆具聯(lián)通流道8進(jìn)入防脫短接7之內(nèi)，通往動力鉆具定子與轉(zhuǎn)子腔體的流道被堵死，動力鉆具停止旋轉(zhuǎn)，與此同時，工具芯軸1上芯軸分流孔道10與傳扭泄壓筒4上的調(diào)液腔405及環(huán)空泄流孔9相連通，鉆井液全部通過芯軸分流孔道10與傳扭泄壓筒4上的調(diào)液腔405及環(huán)空泄流孔9構(gòu)成的聯(lián)通空間進(jìn)入環(huán)空，實現(xiàn)循環(huán)，通過上述過程，在保證鉆井液正常循環(huán)的前提下，停止了動力鉆具工作，消除了動力鉆具旋轉(zhuǎn)及動力鉆具帶動鉆頭滑磨井壁或井底的噪聲。

2、正常鉆井鉆進(jìn)過程中：

如圖2所示，正常鉆井鉆進(jìn)過程中，井底鉆具受壓，上部鉆具推力推動傳扭泄壓筒4與防脫短接7的螺紋連接體相對于工具芯軸1向上運動，工具芯軸1上的動力鉆具聯(lián)通流道8推出防脫短接7之外，通往動力鉆具定子與轉(zhuǎn)子腔體的流道被打通，鉆井液流入動力鉆具定子與轉(zhuǎn)子間的腔體，同時，工具芯軸1上芯軸分流孔道10與傳扭泄壓筒4上的調(diào)液腔405及環(huán)空泄流孔9相分離，進(jìn)入滑動密封端面404內(nèi)，鉆井液通過芯軸分流孔道10、調(diào)液腔405及環(huán)空泄流孔9進(jìn)入環(huán)空的流道被堵塞，從而保證所有鉆井液進(jìn)入動力鉆具容積腔內(nèi)，動力鉆具開始旋轉(zhuǎn)，通過上述過程，實現(xiàn)了正常鉆進(jìn)過程中動力鉆具旋轉(zhuǎn)及動力鉆具帶動鉆頭破巖鉆進(jìn)。