[发明专利]与电动顶驱配套使用的旋转下套管装备及其使用方法

说明书

本发明涉及石油天然气钻井领域，公开了与电动顶驱配套使用的旋转下套管装备及其使用方法，包括上半轴、中间轴和下半轴；上半轴的外壁设有驱动机构；中间轴的外壁设有传动机构，传动机构包括第一传动连杆、第二传动连杆和第三传动连杆；第一锐角端置于驱动机构内；第二锐角端铰接于第二传动连杆的一端和第一锐角部，第二传动连杆的另一端铰接于中间轴；第二传动连杆由分杆构成，钝角端铰接于分杆的铰接处，第二锐角部铰接于中间轴的外壁；所述中间轴外壁靠近第二传动连杆处还设有弧形壳体，弧形壳体内壁设有封挡块，封挡块内部设有卡瓦，卡瓦与第三锐角部连接；本发明可有效提高套管的下入效率、降低人工成本与劳动强度，保障固井作业顺利实施。

技术领域

本发明涉及与电动顶驱配套使用的旋转下套管装备及其使用方法，属于石油天然气钻井领域。

背景技术

固井是油气井建井过程中极为重要的一环，固井套管的顺利、安全下入，是形成井眼屏障，保障井眼安全的前提。套管下入作业需使用专用的套管下入辅助设备，传动的机械式吊卡作业效率低、操作工人数较多、工人劳动强度大，且存在错扣和撞扣问题，破坏了套管螺纹的密封完整性。此外，对于长水平段与大斜度井，由于套管自重等因素导致其与井壁的摩擦阻力增大，下入难度不断增大，甚至无法下入。

现有套管下入设备主要有机械式和液压式两种，传统机械式下套管工具即是在顶驱吊环上安装一套机械卡瓦，用以固定套管。液压式下套管工具则设计有专用的液力动作机构，利用液压作用驱动卡瓦的张开与抱紧，但现有液压式下套管工具无备用紧急锁止机构，一旦液压作用发生失效，将无法对套管实施补救性锁止，进而存在掉套管等恶性事故，严重降低了作业的效率和安全性。

因此，一种高效、稳定且自动化程度较高的设备，改善现有套管下入作业困境的下套管装备有待研究。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术存在的缺陷，提供与电动顶驱配套使用的旋转下套管装备及其使用方法，该装备通过与电动顶驱的配合，可有效提高套管的下入效率、降低人工成本与劳动强度，保障固井作业顺利实施。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

与电动顶驱配套使用的旋转下套管装备，包括从上至下依次连接的上半轴、中间轴和下半轴；

所述上半轴的外壁设有驱动机构；

所述中间轴的外壁设有传动机构，所述传动机构包括第一传动连杆、第二传动连杆和第三传动连杆；

所述第一传动连杆的第一锐角端置于驱动机构内，以使其斜向滑动；第二锐角端同时铰接于第二传动连杆的一端和第三传动连杆的第一锐角部，所述第二传动连杆的另一端铰接于中间轴的外壁；所述第二传动连杆由两组相互铰接的分杆构成，所述第一传动连杆的钝角端铰接于两组分杆的铰接处，所述第三传动连杆的第二锐角部铰接于中间轴的外壁；

所述中间轴外壁靠近第二传动连杆处还设有弧形壳体，所述弧形壳体的底部内壁设有封挡块，所述封挡块内部间隙处设有卡瓦，所述卡瓦与第三传动连杆的第三锐角部连接。

工作原理为：当实施作业时，启动液压系统，液压缸中的活塞杆向下移，推动传动轴承组向下移，驱动与之连接的压动块沿导向滑轨向下移动，压动块下移的同时，第一传动连杆的第一锐角端沿斜向滑槽移动至靠近导向滑轨处，进而导致第二锐角端同时与第二传动连杆的一端和第三传动连杆的第一锐角部铰接的铰接点以铰接点为原点顺时针转动，同时带动第二锐角部顺时针转动，进而带动设于第三传动连杆末端的卡瓦张开，此时，第一传动连杆的钝角端与所述分杆铰接的铰接点以铰接点为原点逆时针转动，第二传动连杆的两个分杆在铰接处形成钝角；通过电动顶驱和天车的配合将其插入套管，以套管向上触碰防撞橡胶为插入终止深度；