[发明专利]一种机械式油气钻具离合器

说明书

本发明涉及一种机械式油气钻具离合器，其包括上钻杆接头、弹簧a、键筒、弹簧b、中帽、外帽、内帽、密封圈a、油液密封环、密封圈b、弹簧c、密封圈c、弹簧垫块、限位套、下钻杆接头组成。通过建立液压腔油液、弹簧c、内帽、中帽、弹簧b、键筒、弹簧a、上钻杆接头之间相互力平衡关系，使键筒上部外花键与上钻杆接头内花键配合，保证上钻杆接头与下钻杆接头同步运动；改变键筒位置，建立外帽、中帽、弹簧b、键筒、弹簧a、上钻杆接头之间的力平衡关系，使键筒上部外花键与上钻杆接头内花键脱离配合，实现上钻杆接头与下钻杆接头运动分离。本发明结构可靠，可通过钻井液压力大小反复控制离合器上部钻杆与下部钻杆之间的相对运动。

技术领域

本发明涉及一种用于油气钻井领域中的机械式油气钻具离合器。

背景技术

目前油气钻井逐渐面向超深井发展，非常规井身结构增多，钻杆在油气井中并不竖直，通常呈小幅不规则弯曲下行状态，并且钻杆在井中保持旋转，其使得钻具在超深井中受较大的屈曲应力，钻具发生弯扭变形，造成卡钻、破坏井壁等现象发生。如果在屈曲状态下整体停钻，又不利于钻柱的提起。为保护井下钻杆设备，国内目前对于钻柱受力情况有过大量研究，但是对于在超深井如何利用机械设备保护钻杆、降低屈曲应力、方便钻柱提起、防止卡钻等方面并没有过多研究，更没有相关保护设备。

发明内容

本发明的目的在于：设计一种机械式油气钻具离合器，将其连接在上部钻杆与下部钻杆之间，当钻杆整体屈曲应力较大时，切断钻具离合器上部钻杆与下部钻杆之间力的传递，保证钻具离合器上部钻杆保持原运动状态转动，钻具离合器下部不受扭矩停转，方便钻柱提起并减少屈曲应力；当屈曲应力较小时，又可保证上下钻杆同步运动，完成钻进。该装置可增加钻井作业的稳定性与安全性，降低超深井中钻柱的屈曲应力，保护钻具，减少卡钻情况发生。

本发明的技术方案是：机械式油气钻具离合器，由上钻杆接头、弹簧a、键筒、弹簧b、中帽、外帽、内帽、密封圈a、油液密封环、密封圈b、弹簧c、密封圈c、弹簧垫块、限位套、下钻杆接头组成，其特征是：下钻杆接头上台阶轴与上钻杆接头上部内孔配合，下钻杆接头上台阶面顶住上钻杆接头的内孔台阶面，上钻杆接头与下钻杆接头之间安装有三个密封圈b，下钻杆接头的上台阶轴外部凸块条嵌入键筒上部内孔凹槽滑道内，键筒上部三组外花键分别与上钻杆接头三组内花键啮合，上钻杆接头与外帽之间通过螺纹连接，弹簧a安装在上钻杆接头的下部内孔台阶面与键筒的上部台阶面之间，键筒下部台阶面与中帽上端面之间安装弹簧b，中帽上部内孔与键筒下部阶梯轴配合，中帽内孔上端面顶住键筒下端面，使弹簧a和弹簧b产生力的作用，中帽外圆柱面凸块条嵌入外帽内孔凹槽滑道内，内帽下部台阶面与弹簧垫块之间安装弹簧c，下钻杆接头的中轴分别插入键筒、中帽、内帽、限位套的内孔中，并顶住限位套以支撑弹簧垫块，内帽上端面三角形齿与中帽凸块条下部三角形齿啮合，顶住中帽的同时使弹簧c产生力的作用，油液密封环受液压力作用被压在外帽台阶面上并与内帽外圆柱面产生配合，上钻杆接头与键筒之间安装有一个密封圈c，内帽与下钻杆接头之间安装有六个密封圈b，油液密封环与内帽之间安装有两个密封圈a，内帽与外帽之间安装有一个密封圈c，弹簧垫块与外帽之间安装有两个密封圈c，内帽上端面沿圆周均匀布置有三角形齿，上台阶轴外圆表面沿圆周均匀布置有凸块，中帽外圆柱面沿圆周均匀布置有凸块条，凸条块下端为三角齿形并与内帽上端面三角齿相啮合，外帽内孔上沿圆周均匀布置有尖端为三角形齿的凸块条，每两凸块条之间形成一条凹槽滑道，凹槽滑道宽度、中帽凸块条宽度、内帽外圆表面凸块三者宽度相等，中帽的凸块条与内帽的外圆表面凸块嵌入该凹槽滑道中，中帽外圆柱面凸块条外径大于内帽上部柱面外径与外帽内凸块条的内径，小于外帽内凸块条形成的凹槽内径。

上述方案中的机械式油气钻具离合器，其特征是：在内帽、外帽、油液密封环之间形成一液压腔，通过下钻杆接头与内帽之间设有的沿圆周方向均布的四个液孔，改变液压腔中钻井液压力大小，弹簧c带动内帽做轴向运动以平衡钻井液压力，实现通过控制钻井液压力大小控制内帽相对位置的功能。