[发明专利]一种环形液压缸驱动的内撑外夹式顶驱下套管工具

说明书

一种环形液压缸驱动的内撑外夹式顶驱下套管工具，上芯轴的上、下两端各设置有螺纹，上芯轴的上螺纹与顶驱装置连接，上芯轴的下螺纹与下芯轴连接；上芯轴外侧安装有环形液压油缸系统；环形液压油缸系统下端连接有动力传递系统；动力传递系统下端连接有内撑系统；内撑系统下端连接有导向密封系统；导向密封系统外设置有外夹系统。工作时，内撑系统的卡瓦撑紧套管内壁，外夹系统的卡瓦夹紧套管外壁，因此，可以提高顶驱下套管工具承载能力和上扣能力，此外，使用本工具还能随时旋转套管、提放套管、循环泥浆，从而提高下套管作业效率和安全性，降低钻井综合成本。

技术领域

本发明涉及石油天然气固井装备技术领域，特别涉及一种环形液压缸驱动的内撑外夹式顶驱下套管工具。

背景技术

下套管作业的目的在于封隔地层、加固井壁、防止油气泄漏和建立油气通道等，是石油天然气钻井作业过程中的一个极其重要的环节。下套管工具是完成下套管作业的关键性装备，常规下套管装备主要包括：用于夹持套管的井口卡瓦、用于套管旋扣的液压套管钳、用于断续灌注泥浆的开放式灌泥浆装置、用于提升套管的套管吊卡等工具。

上述常规下套管装备存在如下问题：（1）利用套管钳旋扣，套管螺纹的扭矩传递扭距不易精确控制；（2）利用断续灌浆装置灌注泥浆，不能根据需要及时循环泥浆，尤其是在套管下入遇阻时，必须重新连接方钻杆建立泥浆循环，清除沉沙，影响了下套管效率；（3）利用套管吊卡提升套管，井眼中的套管不能旋转；（4）常规下套管装备还存在操作复杂，作业效率低，安全可靠性不高等缺点。

为解决上述问题，国内外研发了顶驱下套管装置，根据卡瓦与套管的作用形式不同，可以将该工具分类为：内撑式顶驱下套管工具，外夹式顶驱下套管工具。专利号：CN200920105896.4CN201120336246.8CN201120469419.3CN201520393455.4CN201320856096.2等公开了内撑式顶驱下套管工具，专利号：CN201120557017.9、CN201520506694.6等公开了外夹式顶驱下套管工具。然而，上述专利的顶驱下套管装置要么采用内撑式夹持套管，要么采用外夹式夹持套管，从而导致顶驱下套管装置承载能力、卡瓦的夹持能力和扭矩传递能力有限，在下套管遇阻，需要提升套管、旋转套管以通过遇阻地层时，上述顶驱下套管工具的卡瓦夹持能力、承载能力过小，容易使卡瓦夹持套管时发生打滑，使套管发生破坏、或套管掉落，因此，现有顶驱下套管装置不能安全、高效的完成下套管作业。

发明内容

为了克服现有下套管装备的上述缺点，本发明的目的：提供一种环形液压缸驱动的内撑外夹式顶驱下套管工具，具有随时旋转套管、提放套管、灌注循环泥浆、作业安全效率高的特点，而且工具夹持能力、工具承载能力、工具扭矩传递能力大。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种环形液压缸驱动的外撑内夹式顶驱下套管工具，包括上芯轴1、环形液压油缸系统2、动力传递系统3、内撑系统4、外夹系统5、导向密封系统6，其特征为：上芯轴1的上、下两端各设置有螺纹，上芯轴1的上螺纹与顶驱装置连接，上芯轴1的下螺纹与下芯轴7连接；上芯轴1外侧安装有环形液压油缸系统2；环形液压油缸系统2下端连接有动力传递系统3；动力传递系统3下端连接有内撑系统4；内撑系统4下端连接有导向密封系统6；导向密封系统6外设置有外夹系统5；

所述上芯轴1的上、下两端各设置有锥螺纹，上芯轴1的上锥螺纹下侧设置有台阶，台阶端面设置有圆形通孔；上芯轴1的台阶端面下侧设置有环形凹槽11，环形凹槽11内安装有卡箍50；所述上芯轴1的中部外表面为圆柱表面，圆柱表面上侧设置有螺纹，螺纹通过丝扣连接有小圆螺母，小圆螺母下侧设置有台阶；台阶与小圆螺母之间安装有上轴承21；