[发明专利]一种井下压扭平衡工具

说明书

本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种井下压扭平衡工具。该装置的中心管Ⅰ安装在液缸套内，中心管Ⅰ上端设置有与液缸套内壁之间密封的凸台，中心管Ⅰ上连接挡环Ⅰ，中心管Ⅰ、液缸套和挡环Ⅰ上端面之间形成上阻尼腔，中心管Ⅱ上端套装在中心管Ⅰ下端外侧并能够沿中心管Ⅰ上下移动，中心管Ⅱ上端面与挡环Ⅰ之间安装有弹性机构Ⅰ，中心管Ⅱ挂接在液缸套内壁台阶上。本发明实现了能够实时自动调整钻头钻压，限制钻进扭矩，进而稳定工具面，保证造斜率，减小钻具托压对定向影响，确保钻头的平稳、高速钻进，降低施工风险，可广泛应用于大斜度井、大位移井及水平井钻井施工中。

技术领域：

本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种井下压扭平衡工具。

背景技术：

近年来，随着钻井技术的发展和油气田开发的需要，定向井钻井技术已经成为油藏高效开发的一个重要途径。PDC钻头的工作寿命长，钻井速度高，具有优异的性能，因此得到了广泛的应用。但PDC钻头在定向井滑动钻进过程中扭矩受钻压、泵排量、地层岩性变化影响比较大，在具有岩性杂、软硬交错、夹层多等特点的地层中钻进时，容易出现以下问题：(1)扭矩过大，憋跳现象严重，强烈的轴向冲击会给钻头切削齿施加过高的钻压并且诱发卡滑运动，不但降低了机械钻速和单只钻头的进尺，还增加了马达制动、设备失效和磨损的可能性，给快速平稳钻进带来一定的安全隐患；(2)造成工具面不稳定，需要频繁重复摆工具面作业，降低了钻井速度，延长了钻井周期；(3)出现钻具托压，托压后继续加压，钻压可能突然释放并导致钻柱不均匀下滑，有时钻头突然撞击井底，甚至损坏钻头和井下动力钻具，还可能导致憋泵，带来井下安全隐患，严重影响钻井速度、造斜率及安全性。因此，急需一种能实时自动调整钻压、限制扭矩的快速钻井工具。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种井下压扭平衡工具，该装置实现了能够实时自动调整钻头钻压，限制钻进扭矩，进而稳定工具面，保证造斜率，减小钻具托压对定向影响，确保钻头的平稳、高速钻进，降低施工风险，可广泛应用于大斜度井、大位移井及水平井钻井施工中。克服了现有PDC钻头在难钻地层钻进时易发生扭矩过大、卡滑、憋跳、工具面不稳等现象的不足。

本发明所采取的技术方案是：一种井下压扭平衡工具，包括上接头和液缸套，上接头下端连接液缸套；中心管Ⅰ安装在液缸套内，中心管Ⅰ上端设置有与液缸套内壁之间密封的凸台，中心管Ⅰ上连接挡环Ⅰ，中心管Ⅰ、液缸套和挡环Ⅰ上端面之间形成上阻尼腔，中心管Ⅱ上端套装在中心管Ⅰ下端外侧并能够沿中心管Ⅰ上下移动，中心管Ⅱ上端面与挡环Ⅰ之间安装有弹性机构Ⅰ，中心管Ⅱ挂接在液缸套内壁台阶上，中心管Ⅱ能够沿液缸套上下移动并能够随液缸套旋转，挡环Ⅰ下端面、中心管Ⅰ、液缸套和中心管Ⅱ上端面之间形成下阻尼腔，下阻尼腔内充满填充液，挡环Ⅰ上分别安装有允许液体从下阻尼腔流入上阻尼腔的单向阀Ⅰ和允许液体从上阻尼腔流入下阻尼腔的单向阀Ⅱ；

中心管Ⅱ下端连接过渡接头，过渡接头下端连接护套Ⅱ，过渡接头套装在中心管Ⅲ外侧并与中心管Ⅲ之间安装推力轴承Ⅰ，护套Ⅱ下端套装在中心管Ⅲ外侧，中心管Ⅲ外壁上设置有带有球形键槽Ⅰ的键槽机构Ⅰ，过渡接头下端设计有带有球形键槽Ⅱ的键槽机构Ⅱ，相对应的球形键槽Ⅰ和球形键槽Ⅱ内安装球形键，球形键下端设置护套Ⅰ，护套Ⅰ下端设置弹性机构Ⅱ，中心管Ⅲ外壁上连接挡环Ⅳ，挡环Ⅳ与护套Ⅱ之间安装推力轴承Ⅱ，推力轴承Ⅱ套装在中心管Ⅲ上，中心管Ⅲ下端连接下接头。

中心管Ⅰ上端凸台被限位在上接头下端面和液缸套内壁台阶之间。

中心管Ⅱ与中心管Ⅰ之间通过密封圈Ⅲ密封，中心管Ⅱ上端内壁上安装有刮泥环Ⅰ。

中心管Ⅱ与液缸套内壁之间通过密封圈Ⅳ密封，与液缸套内壁相接触的中心管Ⅱ外壁上安装有刮泥环Ⅱ。

中心管Ⅱ外壁台阶与液缸套内壁台阶之间设置挡环Ⅱ。

液缸套侧壁上设置与下阻尼腔相连通的注入孔，该注入孔被封堵螺钉封堵。

中心管Ⅱ外壁与液缸套内壁之间采用花键连接。