[发明专利]一种顶驱下套管装置用多功能补偿短节

说明书

本发明公开了一种顶驱下套管装置用多功能补偿短节，包括主轴、上部承载端盖、中间花键套筒、下部密封套筒和补偿单元，所述主轴外壁中部卡装有中间花键套筒，中间花键套筒上端与上部承载端盖通过螺纹连接，中间花键套筒下端与下部密封套筒通过螺纹连接，主轴下端插入到下部密封套筒内腔中，并与内腔间设有导向环一和密封圈，主轴与中间花键套筒、下部密封套筒形成的环形空腔中设有补偿单元，所述补偿单元对下套管工具与套管重量进行补偿，防止套管下放时因碰撞应力过大而造成精密螺纹的损坏，同时降低了上扣过程中错扣等作业事故的发生概率，本发明采用全机械结构，提高了对不同型号顶驱和下套管装置的适用性，便于在作业现场的安装、使用与维护。

技术领域

本发明涉及石油钻井机械设备领域，具体的说是一种能够在下套管作业时用来对下套管装置、套管重量和套管螺纹丝扣长度进行补偿的短节。

背景技术

在石油钻井过程中，下套管作业是指把直径小于裸井眼直径的套管，通过特定下套管设备下放到事先设计好的井段的作业，是钻井工程中一项非常重要的作业过程，而顶驱下套管装置是一种新型下套管作业装置，该装置具备旋转套管以及循环钻井液的能力，大大降低了作业过程中套管遇阻等作业事故的发生概率，但是此类设备在使用过程中也存在一些不足，首先在下套管过程中顶驱、下套管装置以及单根套管重量全部都通过设备之间的连接接口传递到顶驱和游车之间的平衡液压缸上，导致顶驱平衡液压缸的补偿行程被全部压缩，失去对顶驱下套管装置和单根套管重量的补偿功能；其次由于顶驱下套管装置主轴与顶驱主轴采用螺纹硬性连接，在顶驱下放过程中，下放距离不易控制，如操作不精细则会导致下套管装置和单根套管重量全部加载到套管桩和单根套管螺纹上，极易造成套管螺纹相互碰撞而引起螺纹损坏；另外，由于套管桩上母扣螺纹需要承受下套管装置以及单根套管的全部重量，套管旋扣过程中极易发生公扣螺纹与母扣螺纹之间的错扣或者螺纹的损坏；最后，在使用顶驱下套管装置进行单根套管上、卸扣作业时，不易对上扣过程中套管螺纹接头长度进行补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种顶驱下套管装置用多功能补偿短节，以解决使用传统顶驱下套管装置进行下套管作业时，重量集中造成顶驱平衡液压缸失去重量补偿功能；下放距离不易控制，造成套管螺纹相互碰撞而引起螺纹损坏；套管旋扣过程中极易发生公扣螺纹与母扣螺纹之间的错扣或者螺纹的损坏以及上扣作业时不易对套管螺纹接头长度进行补偿的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种顶驱下套管装置用多功能补偿短节，其特征在于：包括主轴、上部承载端盖、中间花键套筒、下部密封套筒和补偿单元，所述主轴竖向设置，主轴外壁中部卡装有中间花键套筒，中间花键套筒上端与上部承载端盖通过螺纹连接，上部承载端盖上端与主轴外壁之间设有导向环二和防尘圈，中间花键套筒下端与下部密封套筒通过螺纹连接，主轴下端插入到下部密封套筒内腔中，并与内腔间设有导向环一和密封圈，主轴与中间花键套筒、下部密封套筒形成的环形空腔中设有补偿单元。

优选的，所述主轴外壁上部设有承载凸台，所述承载凸台安装在上部承载端盖和中间花键套筒上端面之间的环形间隙内，主轴中部加工有外花键，主轴下部加工有台肩，所述台肩端面沿轴向设有数组螺栓孔，主轴末端沿圆周方向设有密封导向沟槽，主轴轴心开设有泥浆流通通道。

优选的，所述主轴材质为合金钢。

优选的，所述中间花键套筒上端内壁沿轴向加工有内花键，中间花键套筒凸台外壁沿径向设有数个油杯安装孔，所述油杯安装孔内设有油杯，中间花键套筒内腔中加工有承载端面。

优选的，所述内花键长度大于主轴上的外花键长度和套管螺纹最大丝扣长度之和，内花键与外花键组成一对花键副。

优选的，所述补偿单元包括盖板，上弹簧座，补偿弹簧和下弹簧座，所述盖板顶靠在主轴上的外花键下端，盖板直径小于承载端面直径，所述上弹簧座通过螺钉一与盖板连接，上弹簧座与主轴之间设有衬套，所述下弹簧座通过螺钉二固定在主轴下部台肩上，补偿弹簧设置在上弹簧座与下弹簧座之间，补偿弹簧安装时处于预压状态，最大弹力小于等于顶驱下套管装置和单根套管重量之和。