[发明专利]一种带有解卡装置的井下动力钻具

说明书

本申请涉及一种带有解卡装置的井下动力钻具，属于动力钻具技术领域，包括：动力钻具，其包括壳体和轴杆，壳体为空心管状结构，轴杆位于壳体内且可在壳体内转动；解卡装置，其位于壳体内，且解卡装置用于在触发状态时连接壳体和轴杆，以使轴杆跟随壳体同步转动。本申请的井下动力钻具正常钻井作业时解卡装置不参与工作，在需要解卡时提高钻井液泵压后解卡装置自动将轴杆和壳体连接成一体旋转。解卡装置位于壳体内的轴杆上且结构紧凑，对轴杆结构强度削弱小，轴杆应力小，使用寿命长。壳体和轴杆之间设置解卡装置，壳体上端与钻杆相连，可以将井口转盘的扭矩通过钻杆传递到壳体，然后通过解卡装置将扭矩传递给轴杆和钻头，实现钻头的解卡。

技术领域

本申请涉及动力钻具技术领域，特别涉及一种带有解卡装置的井下动力钻具。

背景技术

在石油和天然气开采中，井下动力钻具的应用越来越广泛，动力钻具带动钻头实现地层的钻进，井下动力钻具通过地面设备泵入的钻井液驱动，工作时，钻井液泵入井下动力钻具，动力钻具将液力能转化为动能，带动井底钻头旋转。常见的动力钻具有两种：螺杆钻具和涡轮钻具。对于螺杆钻具，钻井液进入定子壳体内，驱动与定子壳体偏心的转子螺杆旋转，转子螺杆带动与其连接的万向轴和传动轴旋转，从而带动位于钻具下端的钻头旋转。涡轮钻具采用一级或多级涡轮节为钻具下端的钻头提供扭矩，每一级由不运动的定子和转动的转子组成，转子与轴连接，定子将钻井液导入转子，转子叶片在钻井液作用下旋转运动，为位于钻具下端的钻头提供扭矩。

在钻进过程中，钻头在切削岩石过程中可能会产生卡阻，当钻头出现严重的粘滑、井壁垮塌等异常状况下，钻头被卡钻。卡钻后，通常做法是提高地面转盘扭矩，地面转盘带动钻杆转动，当扭矩足够大时实现钻头解卡。但是，这种方法不适用于井底有动力钻具的钻具组合，因为常用的动力钻具结构无法将定子壳体扭矩传递给钻头。

在井底有动力钻具的情况下，常用的解卡方式有拉拔、震击和酸泡等方法，比如通过上提钻杆对卡阻部位产生一定拉力让钻头强行通过卡阻部位，震击器产生一定冲击力和将岩石振松破裂后，上提钻头通过卡阻部位，从而实现解卡。但上述解卡方式可靠性差，一旦解卡失败时，唯一的选择就是从安全接头处进行卸扣，将钻头、动力钻具和MWD留在井底，然后进行打捞。打捞失败时，需要填井和侧钻。当出现这种情况后，除了部分钻具组合留在井底造成工具损失外，打捞、填井和开窗侧钻也额外增加了昂贵的钻井作业成本。

发明内容

本申请实施例提供一种带有解卡装置的井下动力钻具，以解决相关技术中动力钻具解卡可靠性差、钻井作业成本高的不足。

本申请实施例提供了一种带有解卡装置的井下动力钻具，包括：

动力钻具，所述动力钻具包括壳体和轴杆，所述壳体为空心管状结构，所述轴杆位于壳体内且可在所述壳体内转动；

解卡装置，所述解卡装置位于所述壳体内，且所述解卡装置用于在触发状态时连接壳体和轴杆，以使所述轴杆跟随所述壳体同步转动。

在一些实施例中，所述解卡装置包括：

安装于所述轴杆侧壁的伸缩机构；

位于所述壳体内壁的挡止结构；

位于所述轴杆一端的阀门机构，所述阀门机构用于当钻井液对其压力达到设定值时，将钻井液引至所述伸缩机构以驱动所述伸缩机构伸出，并与所述挡止结构相配合，以限制所述壳体与所述轴杆的相对转动。

在一些实施例中，所述阀门机构包括：

阀套；

套设于所述阀套内的阀芯，所述阀芯末端设有迎向钻井液流动方向的阻力面，且所述阀套与所述阀芯之间设有用于驱使所述阀套与所述阀芯相互远离的第三弹簧；同时，

所述阀套与所述阀芯上均设有通孔，且所述阀套与所述阀芯上的通孔的位置被配置为：当所述阀芯向所述阀套运动时可相互重叠，并将所述阀芯内空间与所述伸缩机构所在区域相连通。