一种裸眼投球开启式环空压降工具的制作方法

本发明属于石油钻井，具体涉及一种裸眼投球开启式环空压降工具。

背景技术：

1、在油气田钻井过程中，为维持井壁稳定性经常会采用较高的钻井液密度，加之钻井液循环过程产生的环空压耗，就会在环空内尤其是井底处产生较高的液柱压力，当钻遇压力较低的低压地层时这种压力就很可能大于地层破裂压力导致井漏发生，影响钻井作业；此外，水平井钻井过程中的储层伤害有其特殊性，特别是对于低压低渗储层，过高的环空压力会使其产量受到严重影响；如果能适当降低钻井过程中的环空井底压力，将会大大降低低压地层发生井漏的风险，并且使水平井的增产效果有大幅度提高。

技术实现思路

1、本发明是为了解决现有技术中存在钻井过程中由于环空压力过高导致的低压地层破裂漏失或导致低压低渗储层遭到破坏的问题而提出的，其目的是提供一种裸眼投球开启式环空压降工具。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种裸眼投球开启式环空压降工具，包括外壳、运动机构和动力机构，所述运动机构和动力机构设置于外壳内；所述外壳包括依次连接的下接头、螺旋外筒和上接头；所述运动机构包括本体、设置于本体内部的芯轴、齿轮组和轴承组；所述本体两端分别与下接头和上接头连接；所述芯轴靠近下接头的一端外壁与本体内壁螺纹连接；所述齿轮组包括套设于芯轴上的太阳齿轮、均布于本体上的多个行星齿轮以及设置于螺旋外筒上的内齿轮，行星齿轮分别与太阳齿轮和内齿轮啮合；所述轴承组包括一对设置于本体与芯轴之间的内轴承以及一对设置于本体与螺旋外筒之间的外轴承；所述动力机构包括设置于芯轴上接头侧的球座、设置于球座内的球、套设于球座外部的转子帽以及套设于芯轴外部的涡轮组。

4、在上述技术方案中，所述下接头为套筒状，其左端形成公扣，右端形成母扣；所述上接头为套筒状，其左右两端均形成母扣。

5、在上述技术方案中，所述螺旋外筒为套筒状，其外壁环绕螺旋带，螺旋带内侧面与螺旋外筒外壁之间的夹角为锐角，其内壁依次形成键槽、螺纹和台肩，且键槽设置于靠近下接头的一侧。

6、在上述技术方案中，靠近上接头一侧的所述内轴承的上接头侧设置上顶头；靠近下接头一侧的所述外轴承的下接头侧设置下顶头。

7、在上述技术方案中，所述本体为套筒状，其靠近下接头一端的内壁形成用于与芯轴连接的内螺纹，其靠近上接头一端的外壁形成本体凸环；本体外壁对应太阳齿轮的位置均布多个槽口，槽口内设置轴线与本体轴线平行的圆柱凸台，行星齿轮套设于圆柱凸台上；本体内壁形成环形凹槽，环形凹槽中部形成凹槽凸环。

8、在上述技术方案中，所述芯轴为套筒状，其外壁形成芯轴凸环，且对应的位置形成多个沿径向均布的槽口。

9、在上述技术方案中，所述齿轮组还包括内齿轮卡簧和行星齿轮卡簧，内齿轮卡簧设置于内齿轮靠近下接头的一侧端面，且置于螺旋外筒内壁的卡簧槽内；行星齿轮卡簧设置于行星齿轮远离下接头的一侧端面，且置于芯轴外壁的卡簧槽内。

10、在上述技术方案中，所述球座为中间形成中心通孔的阶梯轴状，其大径端内壁形成用于承接球的球形凹面，其小径端外壁套设弹簧。

11、在上述技术方案中，所述转子帽为套筒状，其与芯轴螺纹连接，且非螺纹段内壁形成环形凹槽，环形凹槽的上接头侧形成卡簧槽；卡簧槽内设置球座卡簧，弹簧置于环形凹槽与球座大径端形成的可变化腔体内。

12、在上述技术方案中，所述涡轮组是由多个涡轮定子和多个涡轮转子间隔设置形成的多级动力涡轮组，涡轮转子设置于芯轴上，涡轮定子设置于芯轴与上接头之间。

13、本发明的有益效果是：

14、本发明提供了一种应用于降低钻井过程中的环空压力保护低压地层的裸眼投球开启式环空压降工具，通过投球方式对工具进行启动，实现随钻降低环空压耗的功能；当钻遇低压地层或储层时，可通过投球的方式启动工具，降低环空压力，从而实现降低低压地层破裂和井漏的风险，并且使水平井的增产效果有大幅度提高。

技术特征：

1.一种裸眼投球开启式环空压降工具，其特征在于：包括外壳、运动机构和动力机构，所述运动机构和动力机构设置于外壳内；

2.根据权利要求1所述的裸眼投球开启式环空压降工具，其特征在于：所述下接头(1)为套筒状，其左端形成公扣，右端形成母扣；所述上接头(21)为套筒状，其左右两端均形成母扣。

3.根据权利要求1所述的裸眼投球开启式环空压降工具，其特征在于：所述螺旋外筒(4)为套筒状，其外壁环绕螺旋带，螺旋带内侧面与螺旋外筒(4)外壁之间的夹角为锐角，其内壁依次形成键槽、螺纹和台肩，且键槽设置于靠近下接头(1)的一侧。

4.根据权利要求1所述的裸眼投球开启式环空压降工具，其特征在于：靠近上接头(21)一侧的所述内轴承(12)的上接头侧设置上顶头(13)；靠近下接头(1)一侧的所述外轴承(11)的下接头侧设置下顶头(10)。

5.根据权利要求1所述的裸眼投球开启式环空压降工具，其特征在于：所述本体(2)为套筒状，其靠近下接头(1)一端的内壁形成用于与芯轴(3)连接的内螺纹，其靠近上接头(21)一端的外壁形成本体凸环(22)；本体(2)外壁对应太阳齿轮(6)的位置均布多个槽口，槽口内设置轴线与本体(2)轴线平行的圆柱凸台，行星齿轮(5)套设于圆柱凸台上；本体(2)内壁形成环形凹槽，环形凹槽中部形成凹槽凸环(23)。

6.根据权利要求1所述的裸眼投球开启式环空压降工具，其特征在于：所述芯轴(3)为套筒状，其外壁形成芯轴凸环，且对应的位置形成多个沿径向均布的槽口。

7.根据权利要求1所述的裸眼投球开启式环空压降工具，其特征在于：所述齿轮组还包括内齿轮卡簧(8)和行星齿轮卡簧(7)，内齿轮卡簧(8)设置于内齿轮(9)靠近下接头(1)的一侧端面，且置于螺旋外筒(4)内壁的卡簧槽内；行星齿轮卡簧(7)设置于行星齿轮(5)远离下接头(1)的一侧端面，且置于芯轴(3)外壁的卡簧槽内。

8.根据权利要求1所述的裸眼投球开启式环空压降工具，其特征在于：所述球座(17)为中间形成中心通孔的阶梯轴状，其大径端内壁形成用于承接球(19)的球形凹面，其小径端外壁套设弹簧(18)。

9.根据权利要求1所述的裸眼投球开启式环空压降工具，其特征在于：所述转子帽(16)为套筒状，其与芯轴(3)螺纹连接，且非螺纹段内壁形成环形凹槽，环形凹槽的上接头侧形成卡簧槽；卡簧槽内设置球座卡簧(20)，弹簧(18)置于环形凹槽与球座(17)大径端形成的可变化腔体内。

10.根据权利要求1所述的裸眼投球开启式环空压降工具，其特征在于：所述涡轮组是由多个涡轮定子(14)和多个涡轮转子(15)间隔设置形成的多级动力涡轮组，涡轮转子(15)设置于芯轴(3)上，涡轮定子(14)设置于芯轴(3)与上接头(21)之间。

技术总结本发明公开了一种裸眼投球开启式环空压降工具，包括外壳、运动机构和动力机构，所述运动机构和动力机构设置于外壳内；所述外壳包括依次螺纹连接的下接头、螺旋外筒和上接头；所述运动机构包括本体、设置于本体内部的芯轴、齿轮组和轴承组；所述动力机构包括设置于芯轴上接头侧的球座、设置于球座内的球、套设于球座外部的转子帽以及套设于芯轴外部的涡轮组。本发明通过投球方式对工具进行启动，实现随钻降低环空压耗的功能，从而实现降低低压地层破裂和井漏的风险，并且使水平井的增产效果有大幅度提高。技术研发人员：董天利,严孟凯,孟凡华,党万恒,刘禹铭,魏爱拴,刘文博,陈鹏飞,柴希伟,任兴华受保护的技术使用者：中海油能源发展股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15