液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器包括上殼體、花鍵軸、彈簧、軸承、下殼體和棘輪機構(gòu)；其中：上殼體和下殼體連接構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合，花鍵軸為貫穿在上殼體與下殼體內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)，花鍵軸外壁自上而下設(shè)有花鍵軸上花鍵、動棘輪、花鍵軸棘輪、花鍵軸下花鍵；花鍵軸上花鍵與上殼體花鍵配合，花鍵軸下花鍵與下殼體花鍵配合；動棘輪與花鍵軸棘輪、定棘輪構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合的棘輪機構(gòu)；彈簧安裝在花鍵軸與下殼體之間。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于安裝、安全可靠的優(yōu)點，在不起下鉆就能完成滑動鉆進方式與復(fù)合鉆進方式的相互轉(zhuǎn)變，并能在滑動鉆進時旋轉(zhuǎn)鉆柱，達到提高導(dǎo)向鉆井效率，降低鉆井成本，改善井身質(zhì)量的目的。
【專利說明】液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器主要涉及石油天然氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探等行業(yè)的配套工具領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油天然氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探的過程中，定向井、水平井、大斜度井、大位移井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井應(yīng)用越來越廣泛，對于鉆井工藝技術(shù)提出了更高的要求。在導(dǎo)向鉆井過程中，國內(nèi)主要采用由泥漿馬達為動力的滑動鉆井系統(tǒng)實施鉆井作業(yè)，此時動力鉆具帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進，而鉆柱本身并不旋轉(zhuǎn)，但由于自重的作用平躺在井底，導(dǎo)致摩阻力較大難以有效施加鉆壓；在滿足鉆井設(shè)計的前提下，部分井段可采用復(fù)合鉆井工藝技術(shù)，即鉆柱與井下泥漿馬達同時旋轉(zhuǎn)鉆進，對于減小摩阻降低扭矩損失，具有一定的積極作用。國外由于擁有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，已經(jīng)能夠完全克服導(dǎo)向鉆井時的摩阻問題，國內(nèi)正積極開展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的研究，但是因為國外的技術(shù)壟斷以及關(guān)鍵技術(shù)的限制，目前還沒有成功的工業(yè)化應(yīng)用，僅依靠進口或租用國外公司的產(chǎn)品，大大增加了鉆井綜合成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了最大限度減小摩擦阻力的影響，在沒有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井設(shè)備的條件下，充分發(fā)揮現(xiàn)有泥漿動力馬達的功能，變常規(guī)滑動鉆井方式為旋轉(zhuǎn)鉆井方式，提高導(dǎo)向鉆井施工作業(yè)的效率，降低鉆井成本，改善定向井、水平井、大斜度井、大位移井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的井身質(zhì)量及鉆井安全性，提供一種液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:包括上殼體、花鍵軸、彈簧、軸承、下殼體和棘輪機構(gòu)；其中:上殼體和下殼體連接構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合，上殼體內(nèi)壁設(shè)有上殼體花鍵和定棘輪，下殼體內(nèi)壁設(shè)有下殼體花鍵；花鍵軸為貫穿在上殼體與下殼體內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)，花鍵軸外壁自上而下設(shè)有花鍵軸上花鍵、動棘輪、花鍵軸棘輪、花鍵軸下花鍵；花鍵軸上花鍵與上殼體花鍵配合，花鍵軸下花鍵與下殼體花鍵配合；動棘輪與花鍵軸棘輪、定棘輪構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合的棘輪機構(gòu)；彈簧安裝在花鍵軸與下殼體之間。
[0005]此外，在上殼體與下殼體之間安裝有軸承，動棘輪與花鍵軸之間安裝有軸承?；ㄦI軸上端與上殼體之間安裝有密封圈，上殼體與下殼體之間安裝有密封圈，花鍵軸與下殼體之間安裝有密封圈。上殼體和下殼體分別設(shè)有螺紋連接頭。
[0006]本發(fā)明的工作機理:液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器安裝在鉆柱與井下測量儀器之間，初始狀態(tài)時，花鍵軸在彈簧力的作用下處于上位，花鍵軸的上花鍵與上殼體花鍵嚙合，花鍵軸下花鍵與下殼體花鍵分離，擺放鉆具工具面時，開啟鉆井泵，花鍵軸在液壓力作用下向下運動，當運動至下止點時，花鍵軸上花鍵與上殼體花鍵嚙合，花鍵軸下花鍵與下殼體花鍵嚙合，動棘輪與定棘輪嚙合，此時，井口轉(zhuǎn)盤扭矩經(jīng)鉆柱傳遞至井下半程旋轉(zhuǎn)離合器上殼體，然后經(jīng)上殼體花鍵、花鍵軸上花鍵、花鍵軸、花鍵軸下花鍵、下殼體花鍵、下殼體傳遞至鉆具下部組合，轉(zhuǎn)至設(shè)定方位。準備滑動鉆進時，停泵，花鍵軸在彈簧恢復(fù)力的作用下向上運動，花鍵軸下花鍵與下殼體花鍵分離，動棘輪與定棘輪分離，當花鍵軸向上運動至上止點的同時，動棘輪轉(zhuǎn)動一定角度，在此開泵，花鍵軸向下運動，由于動棘輪轉(zhuǎn)過一定角度，不能與定棘輪嚙合，使得花鍵軸不能繼續(xù)下行，花鍵軸下花鍵與下殼體花鍵不能嚙合，由于上殼體與下殼體之間安裝軸承，因此上殼體在鉆柱驅(qū)動下轉(zhuǎn)動時，下殼體保持靜止狀態(tài)，即將鉆柱與下部鉆具組合的運動狀態(tài)分離，此時上部鉆柱旋轉(zhuǎn)減小摩擦阻力，下部鉆具組合滑動鉆進進行定向施工作業(yè)，從而大大降低了上部鉆柱滑動時的摩阻力。進行復(fù)合鉆進時，停泵，花鍵軸在彈簧恢復(fù)力的作用下向上運動，當花鍵軸向上運動至上止點的同時，動棘輪轉(zhuǎn)動一定角度，然后再開泵，花鍵軸在液壓力作用下向下運動，當運動至下止點時，花鍵軸上花鍵與上殼體花鍵嚙合，花鍵軸下花鍵與下殼體花鍵嚙合，動棘輪與定棘輪嚙合，井口扭矩經(jīng)井下半程旋轉(zhuǎn)離合器驅(qū)動下部鉆具組合旋轉(zhuǎn)鉆進。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是:利用液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器能夠在不起下鉆的前提下，完成滑動鉆進與復(fù)合鉆進的相互轉(zhuǎn)變，并且在滑動鉆進時能夠使鉆柱整體轉(zhuǎn)動以減小摩擦阻力，達到提高鉆井施工效率，降低鉆井綜合成本的目的。同時，液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器還具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于安裝、安全可靠的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是依據(jù)本發(fā)明提出的一種液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明的定棘輪和動棘輪輪廓展開示意圖。
[0010]圖中:1-上殼體、2-花鍵軸、3-密封圈、4-花鍵軸上花鍵、5-上殼體花鍵、6-動棘輪、7-軸承、8-花鍵軸棘輪、9-定棘輪、10-軸承、11 -密封圈、12-花鍵軸下花鍵、13-下殼體花鍵、14-彈簧、15-密封圈、16-下殼體
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】來詳細描述本發(fā)明。
[0012]參照附圖1，液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器主要由上殼體1、下殼體16、軸承7、彈簧
14、花鍵軸2、動棘輪6、定棘輪9組成?；ㄦI軸2安裝在上殼體1與下殼體16內(nèi)部，花鍵軸2上端與上殼體1之間安裝密封圈3，花鍵軸上花鍵4與上殼體花鍵5配合。動棘輪6與花鍵軸2之間安裝軸承7，動棘輪6與花鍵軸棘輪8、定棘輪9配合。下殼體16懸掛在上殼體1下方并與上殼體1構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合，上殼體1與下殼體16之間安裝軸承10和密封圈11,花鍵軸下花鍵12與下殼體花鍵13配合，彈簧14安裝在花鍵軸2與下殼體16之間，花鍵軸2與下殼體16之間安裝密封圈15。
[0013]工作過程:液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器通過上殼體、下殼體的螺紋連接頭連接在鉆柱與井下測量儀器之間。初始狀態(tài)時，花鍵軸2在彈簧14的彈力作用下處于上位，花鍵軸上花鍵4與上殼體花鍵5嚙合，花鍵軸下花鍵12與下殼體花鍵13分離。擺放鉆具工具面時，開啟鉆井泵，花鍵軸2在液壓力作用下向下運動，當運動至下止點時，花鍵軸上花鍵4與上殼體花鍵5嚙合，花鍵軸下花鍵12與下殼體花鍵13嚙合，參照附圖2，動棘輪6與定棘輪9嚙合。此時，井口轉(zhuǎn)盤扭矩經(jīng)鉆柱傳遞至井下半程旋轉(zhuǎn)離合器的上殼體1，然后經(jīng)上殼體花鍵5、花鍵軸上花鍵4、花鍵軸2、花鍵軸下花鍵12、下殼體花鍵13、下殼體16傳遞至鉆具下部組合，轉(zhuǎn)至設(shè)定方位。準備滑動鉆進時，停泵，花鍵軸2在彈簧恢復(fù)力的作用下向上運動，花鍵軸下花鍵12與下殼體花鍵13分離，動棘輪6與定棘輪9分離。當花鍵軸2向上運動至上止點的同時，動棘輪6周向轉(zhuǎn)動一定角度，在此開泵，花鍵軸2向下運動，由于動棘輪6轉(zhuǎn)過一定角度，不能與定棘輪9嚙合，使得花鍵軸2不能繼續(xù)下行，花鍵軸下花鍵12與下殼體花鍵13不能嚙合。由于上殼體1與下殼體16之間安裝軸承10，因此上殼體1在鉆柱驅(qū)動下轉(zhuǎn)動時，下殼體16保持靜止狀態(tài)，即將鉆柱與下部鉆具組合的運動狀態(tài)分離，此時上部鉆柱通過旋轉(zhuǎn)減小摩擦阻力，下部鉆具組合滑動鉆進進行定向施工作業(yè)，從而大大降低了上部鉆柱滑動時的摩阻力。進行復(fù)合鉆進時，停泵，花鍵軸2在彈簧恢復(fù)力的作用下向上運動，當花鍵軸2向上運動至上止點的同時，動棘輪6轉(zhuǎn)動一定角度，然后再開泵，花鍵軸2在液壓力作用下向下運動，當運動至下止點時，花鍵軸上花鍵4與上殼體花鍵5嚙合，花鍵軸下花鍵12與下殼體花鍵13嚙合，動棘輪6與定棘輪9嚙合，井口扭矩經(jīng)井下半程旋轉(zhuǎn)離合器驅(qū)動下部鉆具組合旋轉(zhuǎn)鉆進。
[0014]利用本發(fā)明的液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器能夠在不起下鉆的前提下，完成滑動鉆進與復(fù)合鉆進的相互轉(zhuǎn)變，并且在滑動鉆進時能夠使液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器以上的鉆柱整體轉(zhuǎn)動以減小摩擦阻力，達到提高鉆井施工效率，降低鉆井綜合成本的目的。
【權(quán)利要求】
1.液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器，其特征是包括上殼體(1)、花鍵軸(2)、彈簧(14)、軸承(10)、下殼體(16)和棘輪機構(gòu)；其中:上殼體(1)和下殼體(16)連接構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合，上殼體(1)內(nèi)壁設(shè)有上殼體花鍵(5)和定棘輪(9)，下殼體(16)內(nèi)壁設(shè)有下殼體花鍵(13);花鍵軸(2 )為貫穿在上殼體(1)與下殼體(16 )內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)，花鍵軸(2 )外壁自上而下設(shè)有花鍵軸上花鍵(4)、動棘輪(6)、花鍵軸棘輪(8)、花鍵軸下花鍵(12);花鍵軸上花鍵(4)與上殼體花鍵(5 )配合，花鍵軸下花鍵(12)與下殼體花鍵(13)配合；動棘輪(6 )與花鍵軸棘輪(8 )、定棘輪(9)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合的棘輪機構(gòu)；彈簧(14)安裝在花鍵軸(2)與下殼體(16)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器，其特征在于:所述上殼體(1)與下殼體(16)之間安裝軸承(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器，其特征在于:所述動棘輪(6 )與花鍵軸(2 )之間安裝軸承(7 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器，其特征在于:所述花鍵軸(2)上端與上殼體(1)之間安裝密封圈(3);所述上殼體(1)與下殼體(16)之間安裝密封圈(11);所述花鍵軸(2 )與下殼體(16 )之間安裝密封圈(15 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓式井下半程旋轉(zhuǎn)離合器，其特征在于:所述上殼體(1)和下殼體(16 )分別設(shè)有螺紋連接頭。
【文檔編號】F16D25/12GK103697079SQ201210368540
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】夏文安, 李文飛, 牛洪波, 崔海林, 張建濤, 劉曉蘭, 許越永, 劉建剛, 王濤 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院