[发明专利]一种降摩减阻扭矩离合装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井用工具的技术领域，特别是一种降摩减阻扭矩离合装置及其方法。

背景技术

目前，在石油天然气资源勘探开发过程中,钻井作业有着举足轻重的地位，是证实和摸清含油气构造，获取地质资料，开采油气资源的重要手段。石油工业是高风险的资金密集型、科技密集型行业，而钻井费用占整个石油勘探开发费用的60%～80%，所以一种新的钻井方法以及装置对整个钻井工程乃至石油工业都有着重要的影响。

随着勘探开发向非常规油气资源、深部油气资源转变，为了提高单井产量和采收率、提高油田的整体开发效益，大斜度和水平井在油气田得到推广。特别是页岩气的开发几乎全部采用水平井钻井方式。目前，大斜度和水平井在钻井过程中，特别是采用弯外壳泥浆马达进行滑动钻进过程中，由于钻柱不旋转，导致钻柱扭矩、摩阻大，井眼不清洁，托压等一系列难题。

目前国外未见到此类井下工具的报道或专利，国内胜利油田有一正在公示的专利，但其通过改变悬重来下传控制信号和施加离合器啮合控制力，该方法不适合于大斜度井和水平井，因在此状况下，钻柱与井壁的摩擦作用使轴向运动以及轴向力的传递变得不确定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、操作平稳、能够实现远程控制、可根据需要在钻进过程中控制钻具平稳传递扭矩或分离扭矩，有利于降低钻柱摩阻和扭矩，减轻或防止钻进托压，提高大斜度井、水平井及大位移井钻井技术水平的降摩减阻扭矩离合装置及其方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种降摩减阻扭矩离合装置，它包括上接头、下接头以及依次设置在上接头和下接头之间的密封套、电器接头、中间接头和推压液缸体，所述的推压液缸体插装在下接头内，下接头与推压液缸体之间设置有旋转支撑机构，所述的推压液缸体内设置有活塞轴，活塞轴上安装有密封于推压液缸体内、可沿推压液缸体移动的活塞，活塞轴的上、下端部分分别设置在中间接头和下接头内，活塞轴的上端部分与中间接头之间设置有分流器，所述的下接头内设置有牙嵌离合器，牙嵌离合器的内牙体安装在下接头内，牙嵌离合器的外牙体安装在活塞轴的下端部分，所述的推压液缸体的上端设置有可控进液口A和可控进液口B，中间接头内设置有用于控制可控进液口A和可控进液口B启闭的电磁控制阀，所述的密封套内设置有电子板和用于接收地面所传递信息的传感器，传感器与电子板连接，电子板与电磁控制阀连接。

所述的下接头内设置有多组牙嵌离合器。

所述的旋转支撑机构由哈弗连接螺纹和两个哈弗轴承组成，两个哈弗轴承安装在下接头与推压液缸体之间，哈弗连接螺纹设置在两个哈弗轴承之间。

所述的电器接头上设置有电池组，上接头与传感器之间设置有缓冲件，密封套内且位于传感器的外壁上设置有电器筒。

一种降摩减阻的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、经电磁控制阀控制泥浆经可控进液口A进入推压液缸体，泥浆作用到活塞的上端面，活塞轴向下运动，牙嵌离合器的内牙体和外牙体处于啮合状态，下部钻具与上部钻具间传递扭矩，同时位于活塞下部的泥浆经可控进液口B流出；

S2、经电磁控制阀控制泥浆经可控进液口B进入推压液缸体，泥浆作用到活塞的下端面，活塞轴向上运动，牙嵌离合器的内牙体和外牙体处于分离状态，下部钻具与上部钻具彼此不传递扭矩，同时位于活塞上部的泥浆经可控进液口A流出，从而有利于降低钻柱摩阻和扭矩，减轻或防止钻进托压。

本发明具有以下优点：（1）本发明的下接头内设置有牙嵌离合器，当在传递钻柱轴向拉、压作用的同时，根据钻井工况需要，由地面改变钻井泵排量产生信号的方式，遥控电磁控制阀的控制位置，从而控制活塞的运动方向，利用泥浆压力使牙嵌离合器处于啮合或分离状态，从而在本装置下部与上部钻具之间传递或分离扭矩，从而实现了远程控制，有利于降低钻柱摩阻和扭矩，减轻或防止钻进托压，提高大斜度井、水平井及大位移井钻井技术水平。（2）发明能够在用弯外壳泥浆马达进行定向钻井时，不需起钻，通过地面遥控分离钻柱扭矩，使上部钻柱能处于旋转状态，从而大幅度降低钻柱摩阻，解决托压难题，此外，在需要采用复合钻井时，不需起钻，通过地面遥控即可恢复钻柱扭矩传递，延长了使用寿命，提高了大斜度定向井和水平井井钻井技术。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；