一种高频摆动式解卡工具的制作方法

本发明涉及一种石油天然气行业钻井作业中解除卡钻事故用的高频摆动式解卡工具。

背景技术：

在石油天然气行业中，钻井作业占据着举足轻重的地位，可以说是油气藏开发过程中的核心技术程序。然而，钻井过程中时常伴随着卡钻事故的发生，严重影响正常钻井作业进度，严重时会导致油气井报废，给油气田生产带来巨大的经济损失，因此如何预防和及时妥善处理卡钻事故，对钻井作业乃至油气藏开发都具有非常重大的意义

造成卡钻事故的原因多种多样，常见的卡钻现象主要有键槽卡钻、沉砂卡钻、井塌卡钻、压差卡钻、缩径卡钻、落物卡钻等。常规的卡钻处理方法有活动解卡、震击解卡、倒扣解卡、套铣解卡、浸泡解卡、腐蚀解卡、爆炸解卡等，将上述解卡处理方式进行组合运用，一定程度上可以取得较好的解卡效果。而在解卡工具上主要以震击器为主，震击器的结构类型主要有机械式、液压式和机液式三种，主要工作原理均是在钻井管柱上产生轴向震击力，震松卡点。然而卡钻现象繁多，对于沉砂卡钻、井塌卡钻等卡钻事故，由于钻柱和井眼砂石陷死，导致震击器解卡效果不佳。针对上述技术背景，本发明特提供一种高频摆动式解卡工具，为卡钻管柱提供高频周向往复摆动力，提高解卡效率。

技术实现要素：

本发明的目的是：为了提高钻柱解卡效率，特提供一种高频摆动式解卡工具。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高频摆动式解卡工具，是由上接头、压紧螺帽、涡轮定子叶片盘、涡轮转子叶片盘、定子壳体、旋转轴、推力轴承、凸轮轴、筒体、上摆锤拨叉、下摆锤拨叉、销轴、防掉帽和下接头构成；其结构特征是：上接头上端和上部钻柱丝扣连接，下接头下端和下部钻柱丝扣连接；旋转轴上端设置为公螺纹，旋转轴上部设置为台阶轴，旋转轴下部外圆设置一圈凸起台阶，旋转轴下端设置为母螺纹，旋转轴下部设置一盲孔，旋转轴中部周向均匀设置两个上斜孔连通旋转轴内外空间，旋转轴下部周向均匀设置两个下斜孔连通旋转轴内外空间；涡轮定子叶片盘和涡轮转子叶片盘套在一起组成涡轮组件，三套涡轮组件依次套入旋转轴上部台阶轴上；压紧螺帽和旋转轴上端丝扣连接，压紧螺帽压紧涡轮转子叶片盘，使涡轮转子叶片盘和旋转轴相对固定；定子壳体内腔上部设置为台阶孔，定子壳体内腔下部设置一圈凸起台阶；推力轴承安装在定子壳体内腔下部凸起台阶上，旋转轴、涡轮转子叶片盘和涡轮定子叶片盘置入定子壳体内腔；上接头下端和定子壳体上端丝扣连接，上接头压紧涡轮定子叶片盘，使涡轮定子叶片盘和定子壳体相对固定；凸轮轴上部设置为公螺纹，凸轮轴中部设置一上偏心凸轮，凸轮轴下部设置一下偏心凸轮，上偏心凸轮和下偏心凸轮的偏心距相同，偏心相位周向上相差180°；凸轮轴上部和旋转轴下部丝扣连接；上摆锤拨叉上端设置一u形拨叉，中部设置一销轴孔，下端设置一摆锤；下摆锤拨叉上端设置一u形拨叉，中部设置一销轴孔，下端设置一摆锤；筒体上端设置为母螺纹，筒体下部径向设置一销轴孔，筒体下端设置为花键；下接头内腔上端设置为花键，下接头花键槽宽度大于筒体下端花键齿宽度，下接头内腔设置为有两相对平面的腰型孔，下接头上端设置有公螺纹；上摆锤拨叉和下摆锤拨叉安装在筒体内腔，销轴穿过上摆锤拨叉中部销轴孔和下摆锤拨叉中部销轴孔，销轴固定在筒体下部销轴孔内；上摆锤拨叉上端的u形拨叉套住凸轮轴中部的上偏心凸轮，下摆锤拨叉上端的u形拨叉套住凸轮轴下部的下偏心凸轮；筒体下端花键插入下接头内腔上端花键，防掉帽和下接头上端丝扣连接。

本发明的有益效果是：(1)本发明的上摆锤拨叉和下摆锤拨叉可往复交替摆动，使下接头高频往复摆动，有效帮助卡钻管柱解卡；(2)本发明由钻井液驱动，动力可靠；(3)本发明在钻井液驱动下持续高频往复摆动，有效防止卡钻及粘滑现象发生；(4)纯机械结构，井下恶劣工况下性能可靠。

附图说明

图1是本发明一种高频摆动式解卡工具的结构示意图；

图2是图1a-a截面剖视图；

图3是图1b-b截面剖视图；

图4是图1c-c截面剖视图；

图5是图1d-d截面剖视图；

图6是凸轮轴、上摆锤拨叉和下摆锤拨叉的三维装配示意图；

图7是凸轮轴的三维结构示意图；

图8是上摆锤拨叉的三维结构示意图；

图9是下摆锤拨叉的三维结构示意图；

图中：1.上接头、2.压紧螺帽、3.涡轮定子叶片盘、4.涡轮转子叶片盘、5.定子壳体、6.旋转轴、61.上斜孔、62.下斜孔、7.推力轴承、8.凸轮轴、81.上偏心凸轮、82.下偏心凸轮、9.筒体、10.上摆锤拨叉、11.下摆锤拨叉、12.销轴、13.防掉帽、14.下接头。

具体实施方式

如图1所示，一种高频摆动式解卡工具，是由上接头1、压紧螺帽2、涡轮定子叶片盘3、涡轮转子叶片盘4、定子壳体5、旋转轴6、推力轴承7、凸轮轴8、筒体9、上摆锤拨叉10、下摆锤拨叉11、销轴12、防掉帽13和下接头14构成；其结构特征是：上接头1上端和上部钻柱丝扣连接，下接头14下端和下部钻柱丝扣连接；旋转轴6上端设置为公螺纹，旋转轴6上部设置为台阶轴，旋转轴6下部外圆设置一圈凸起台阶，旋转轴6下端设置为母螺纹，旋转轴6下部设置一盲孔，旋转轴6中部周向均匀设置两个上斜孔61连通旋转轴6内外空间，旋转轴6下部周向均匀设置两个下斜孔62连通旋转轴6内外空间；涡轮定子叶片盘3和涡轮转子叶片盘4套在一起组成涡轮组件，三套涡轮组件依次套入旋转轴6上部台阶轴上；压紧螺帽2和旋转轴6上端丝扣连接，压紧螺帽2压紧涡轮转子叶片盘4，使涡轮转子叶片盘4和旋转轴6相对固定；定子壳体5内腔上部设置为台阶孔，定子壳体5内腔下部设置一圈凸起台阶；推力轴承7安装在定子壳体5内腔下部凸起台阶上，旋转轴6、涡轮转子叶片盘4和涡轮定子叶片盘3置入定子壳体5内腔；上接头1下端和定子壳体5上端丝扣连接，上接头1压紧涡轮定子叶片盘3，使涡轮定子叶片盘3和定子壳体5相对固定；如图7所示，凸轮轴8上部设置为公螺纹，凸轮轴8中部设置一上偏心凸轮81，凸轮轴8下部设置一下偏心凸轮82，上偏心凸轮81和下偏心凸轮82的偏心距相同，偏心相位周向上相差180°；凸轮轴8上部和旋转轴6下部丝扣连接；如图8所示，上摆锤拨叉10上端设置一u形拨叉，中部设置一销轴孔，下端设置一摆锤；如图9所示，下摆锤拨叉11上端设置一u形拨叉，中部设置一销轴孔，下端设置一摆锤；筒体9上端设置为母螺纹，筒体9下部径向设置一销轴孔，筒体9下端设置为花键；如图4所示，下接头14内腔上端设置为花键，下接头14花键槽宽度大于筒体9下端花键齿宽度，如图5所示，下接头14内腔设置为有两相对平面的腰型孔，下接头14上端设置有公螺纹；如图6所示，上摆锤拨叉10和下摆锤拨叉11安装在筒体9内腔，销轴12穿过上摆锤拨叉10中部销轴孔和下摆锤拨叉11中部销轴孔，销轴12固定在筒体9下部销轴孔内；如图2和图6所示，上摆锤拨叉10上端的u形拨叉套住凸轮轴8中部的上偏心凸轮81，如图3和图6所示，下摆锤拨叉11上端的u形拨叉套住凸轮轴8下部的下偏心凸轮82；筒体9下端花键插入下接头14内腔上端花键，防掉帽13和下接头14上端丝扣连接。

本发明本发明一种高频摆动式解卡工具的工作原理是：开泵循环钻井液，涡轮转子叶片盘4带动旋转轴6旋转，旋转轴6带动凸轮轴8旋转；凸轮轴8的上偏心凸轮81和下偏心凸轮82分别拨动上摆锤拨叉10和下摆锤拨叉11高频往复摆动，于是上摆锤拨叉10下端摆锤和下摆锤拨叉11下端摆锤高频往复撞击下接头14内腔平面，上摆锤拨叉10下端摆锤和下摆锤拨叉11下端摆锤对下接头14的锤击作用使下接头14做高频往复摆动，从而帮助下部卡钻钻柱解卡，也可以预防卡钻和粘滑现象发生。