[发明专利]一种基于RFID的井下扭矩离合式钻井减阻装置

说明书

本发明公开了一种基于RFID的扭矩离合式钻井减阻装置，包括无磁电器短接，在无磁电器短接下分为内外两层；外层自上而下包括液压接头、中间接头、液压缸体、离合腔，双接头；外部均为回转体结构，内部设有空腔；内层自上而下包括电机泵短接、电磁阀短接、活塞轴、外齿轮固定座、内齿轮和外齿轮、球座；内层的电机泵短接、电磁阀短接、活塞轴、外齿轮固定座、内齿轮和外齿轮均在其轴线上设有纵向的贯穿孔；内齿轮与外齿轮为可啮合结构，内齿轮上部连接在活塞轴下部，活塞轴上部设有空腔，空腔使活塞轴具备上下移动空间，带动内外齿轮啮合和脱离。本发明通过射频小球传递地面控制信号，实现内外齿轮离合。

技术领域

本发明属于油气钻井用工具领域，具体涉及一种基于RFID的井下扭矩离合式钻井减阻装置，主要应用于石油天然气水平井和定向井水平井段钻井。

背景技术

目前在定向井、水平井钻井过程中常规方式依然是用螺杆钻具与LWD/MWD工具来实现井眼轨迹控制和定向作业，这种作业方式的优势是成本低廉、操作简单，问题是在水平段定向钻井过程中存在托压和工具面不稳定问题。旋转导向钻井系统相关技术和产品主要被国外公司如贝克休斯、哈里伯顿等垄断，因而其服务费用昂贵，除了海洋钻井以外，陆地使用的情况还是极少数。旋转导向钻井系统在国内还处于研发阶段，离市场化应用还有一段距离。

目前国内所公开的文献中，专利CN201510024479通过钻井液压力脉冲传递地面控制信号，与射频识别小球相比其电控系统复杂，可靠性稳定性都有待提高；离合系统由多组牙签式离合器串联而成，各离合器之间相互独立，由于外牙签体与下接头之间通过花键连接，活塞轴在加载移动过程中两端的离合器外牙签体与下接头之间由于受到的摩擦力不均匀容易出现偏磨或卡死现象，而整体齿轮副结构将多个齿轮副加工成一个整体结构，避免了这种偏磨和卡死情况，提高了离合系统的稳定性和可靠性。专利CN201610671373.0通过上提下放钻具和钻井液压力差实现离合功能，其结构简单，同样通过花键连接实现离合功能，但是在该工具上下两端钻柱都不旋转的情况下花键轴与花键筒的有效随机啮合无法保证。类似的CN201810549680.5也是通过钻井液压差推动伸缩转筒前端的齿状离合结构与旋转离合接头末端的内啮合齿状离合结构之间的啮合与分离来实现离合功能。同样存在内外啮合齿状结构在不旋转情况下的随机有效啮合问题。

发明内容

针对上述难题和现有技术的缺陷，本发明提供一种基于RFID射频识别扭矩离合式钻井减阻装置，通过射频小球传递地面控制信号，采用整体齿轮副结构克服了分离式牙嵌离合器容易出现偏磨的缺陷，解决定向井、水平井常规滑动钻井过程中钻柱水平段轴向摩阻大，出现托压，工具面稳定困难等问题，同时克服了机械式离合结构随机有效啮合无法保证的缺陷，提高了离合系统的可靠性和稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种基于RFID的扭矩离合式钻井减阻装置，包括无磁电器短接，在无磁电器短接下方分为内外两层结构；

外层自上而下包括液压接头、中间接头、液压缸体、离合腔，双接头；外部均为回转体结构，内部设有空腔，其中，双接头为空心筒体，其内部是沿着轴线方向设置的贯穿孔；

内层自上而下包括电机泵短接、电磁阀短接、活塞轴、外齿轮固定座、内齿轮和外齿轮、球座；内层的电机泵短接、电磁阀短接、活塞轴、外齿轮固定座、内齿轮和外齿轮均在其轴线上设有纵向的贯穿孔；

所述内齿轮与外齿轮为可啮合结构，内齿轮上部连接在活塞轴下部，活塞轴上部设有空腔，空腔使活塞轴具备上下移动空间，带动内外齿轮啮合和脱离。