[发明专利]一种用于定向钻井的钻柱旋转控制装置

说明书

本发明公开了一种用于定向钻井的钻柱旋转控制装置，它包括旋转轴座和与上部钻柱连接的旋转轴；旋转轴座的上部套设在旋转轴的下部，并通过密封轴承组件密封，旋转轴座下端与下部钻柱连接；旋转轴内设有可上下移动的内带中心通孔、外设有弹簧的心轴，该心轴的中心通孔与旋转轴的中心通孔、旋转轴座的中心通孔相连通；心轴由弹簧张力推动上移后，整个心轴位于旋转轴的中心通孔内，从而使上部钻柱与下部钻柱分离；所述心轴下移后，心轴将旋转轴和旋转轴座连接，从而实现上部钻柱和下部钻柱的连接。通过心轴实现旋转轴与旋转轴座的联接与分离，实现上部钻柱与下部钻柱的联接与分离，从而有效防止因上部钻柱与井壁发生粘连，提高定向钻进机械钻速。

技术领域

本发明涉及一种旋转控制装置，具体涉及一种用于定向钻井的钻柱旋转控制装置。

背景技术

定向、复合钻进技术已被广泛运用于石油、地质钻探领域。然而，在使用单弯螺杆进行定向段与水平段的钻进中，复合钻进机械钻速一般是定向滑动钻进机械钻速的3至10倍。其原因是在定向滑动钻进时，上部钻具不旋转，导致上部钻柱与井壁发生粘连，此时所施加的钻压难以传递到钻头上(即托压)，造成钻头切削齿难以吃入地层形成体积破碎，因而定向滑动钻进的机械钻速很低。

因此，我们有必要设计一种用于定向钻井的钻柱旋转控制装置，以解决在定向钻进时定向滑动钻进机械钻速低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高定向钻进机械钻速的，用于定向钻井的钻柱旋转控制装置。

本发明适用于石油和矿山地质的定向井、大斜度井，及水平井等钻探中，配合井下动力钻具使用，能控制钻柱联接和分离，实现在定向滑动钻进时，上部钻柱单独旋转，而在复合钻进时，上部钻柱和下部钻柱一起旋转。

本发明将钻柱分为上部钻柱和下部钻柱，通过控制其联接和分离，实现在定向滑动钻进时，上部钻柱可单独旋转，而复合钻进时，上部钻柱和下部钻柱可一起旋转和滑动，从而减少定向滑动钻进时的托压现象，达到提高定向钻进机械钻速的目的。

本发明所采用的技术方案是：

一种用于定向钻井的钻柱旋转控制装置，它包括旋转轴座和与上部钻柱连接的旋转轴；

所述旋转轴座的上部套设在所述旋转轴的下部外侧，并通过密封轴承组件密封，所述旋转轴座下端与下部钻柱连接；

所述旋转轴内设有可上下移动的内带中心通孔、外设有弹簧的心轴，该心轴的中心通孔与旋转轴的中心通孔、旋转轴座的中心通孔相连通；

所述心轴由弹簧张力推动上移后，整个心轴位于旋转轴的中心通孔内，使旋转轴与旋转轴座分离，从而使上部钻柱与下部钻柱分离；所述心轴下移后，心轴将旋转轴和旋转轴座连接，从而实现上部钻柱和下部钻柱的连接。

按上述方案，所述旋转轴上设有旁通孔，在旁通孔处设有旁通阀；

所述旁通孔与旋转轴座的中心通孔相通；

所述用于定向钻井的钻柱旋转控制装置还包括捉球短节、激活球和金属球；

所述捉球短节位于旋转轴座和下部钻柱之间，且该捉球短节的引球孔与心轴的中心通孔相通；

所述激活球的直径略大于心轴的中心通孔，所述金属球的直径大于旁通孔的直径。

按上述方案，所述旁通孔有2个以上，每个旁通孔都设置一个旁通阀；所述金属球有2个以上。

按上述方案，所述上部钻柱的中心通孔的中心线、旋转轴的中心通孔的中心线、旋转轴座的中心通孔的中心线重合，所述捉球短节的通孔与旋转轴座的中心通孔相通，且捉球短节的通孔的中心线与下部钻柱的中心通孔的中心线重合。

按上述方案，所述捉球短节的引球孔包括斜向下的第一引球孔和竖直的第二引球孔；