本發(fā)明涉及一種石油天然氣行業(yè)鉆井作業(yè)用的長行程連續(xù)送鉆增壓工具，尤其涉及水平井鉆柱的送進和施加鉆壓。

背景技術：

在石油天然氣行業(yè)，鉆井作業(yè)是極其重要的環(huán)節(jié)，其滲透于油氣資源勘探、開發(fā)等重要環(huán)節(jié)，鉆井作業(yè)投資巨大，風險高，技術難度高。隨著鉆井技術的不斷發(fā)展，鉆井深度也在不斷提升，尤其為提高油氣井產(chǎn)量，大位移井和水平井已經(jīng)越發(fā)普及地應用于石油天然氣行業(yè)。然而隨著鉆井深度的增加，鉆井作業(yè)也遇到了技術瓶頸。在大位移井和水平井鉆井過程中，隨著井眼水平長度的增加，水平段鉆柱的重量會不斷增加，這就導致鉆柱橫躺在井眼上的摩擦長度和摩擦阻力會隨著井眼水平段長度的增加而持續(xù)增加，最終導致鉆柱送進困難，鉆頭和前端鉆柱脫壓，井眼水平段長度難以增加，無法達到理想的設計井身結構，直接制約油氣藏開發(fā)效率。

所以延長水平段鉆井長度一直是國內外急需攻克的技術難點，目前國內相關技術和國外還有一定差距，相關鉆井工具相對落后。目前國內外用于提高鉆壓的工具主要為水力加壓器，其工作原理是開泵循環(huán)鉆井液，在水力加壓器內部形成壓降，該壓降作用在活塞端面形成推力，該推力推動活塞下行直到行程結束，而該推力就是為下部鉆柱提供的鉆壓。然而水利加壓器的弊端在于活塞受到的節(jié)流壓降小，提供的推力有限，常常無法達到需要的工作鉆壓，還有就是活塞一個行程走完，上部鉆柱要下行補償行程就必須停止或者減小鉆井液循環(huán)流量，使得操作異常復雜，這就導致水力加壓器難以連續(xù)加壓工作，所以在正常鉆井過程中利用率不高，無法有效解決高效延長水平段鉆井長度的問題。

基于上述技術背景，本發(fā)明特提供一種長行程連續(xù)送鉆增壓工具，為鉆柱提供連續(xù)的送進鉆壓，有效提高水平段鉆井長度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為了解決鉆柱脫壓，送進困難的問題，特提供一種長行程連續(xù)送鉆增壓工具。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種長行程連續(xù)送鉆增壓工具，是由上接頭、定子殼體、橡膠定子、空心螺桿轉子、萬向軸、萬向殼體、芯軸、推力軸承a、推進殼體、鎖定彈簧、鎖套、傳動銷、推進螺筒、蓋板、卡爪彈簧、卡爪、螺釘、推力軸承b、輸出外殼、推座筒、輸出軸和防掉帽構成；其結構特征是：上接頭上端和上部鉆柱絲扣連接，輸出軸下端和下部鉆柱絲扣連接；橡膠定子固定在定子殼體內腔，定子殼體上端和上接頭下端絲扣連接，定子殼體下端和萬向殼體上端絲扣連接；空心螺桿轉子內腔設置為通孔，空心螺桿轉子下部周向均勻設置三個斜孔連通內外空間，空心螺桿轉子置入橡膠定子內腔；萬向軸置入萬向殼體內腔，萬向軸上端和空心螺桿轉子下端絲扣連接，萬向軸下端和芯軸上端絲扣連接；芯軸上部周向均勻設置三個斜孔連通內外空間，芯軸外圓上部設置一圈凸起臺階，芯軸外圓中部周向均勻設置六個銷子滑槽；推進螺筒內腔上部周向均勻設置六個銷子槽，推進螺筒外圓設置有單頭螺旋凹槽，單頭螺旋凹槽兩端收口處設置為斜面；推進螺筒套在芯軸外圓上，六個傳動銷依次安裝在推進螺筒內腔上部六個銷子槽和芯軸外圓中部六個銷子滑槽形成的空腔內；推進殼體內腔上部設置一圈凸起臺階，推進殼體下部設置三個通孔，三個通孔周向上呈120°均布，三個通孔軸向位置依次間隔距離為推進螺筒外圓單頭螺旋凹槽螺距的三分之一，推進殼體下部三個通孔的兩側分別設置有螺釘孔；推進殼體上端和萬向殼體下端絲扣連接，推進殼體下端和輸出外殼上端絲扣連接；推力軸承a安裝在推進殼體內腔上部凸起臺階的上端面，鎖定彈簧安裝在推進殼體內腔下部凸起臺階的下端面；鎖套內腔上端設置一圈凸起臺階，鎖套下端設置三個卡口，三個卡口周向上呈120°均布，三個卡口軸向深度依次間隔距離為推進螺筒外圓單頭螺旋凹槽螺距的三分之一；鎖套套在推進螺筒外圓上部，鎖套上端面壓縮鎖定彈簧；卡爪外側設置一軸向沉孔，卡爪內側設置為內凹圓弧面，卡爪內側中部設置為內凹圓弧凸臺，卡爪內側中部內凹圓弧凸臺可在推進螺筒外圓的單頭螺旋凹槽內滑動；卡爪彈簧安裝在卡爪外側軸向沉孔內，三個卡爪彈簧和三個卡爪分別置入推進殼體下部的三個通孔內，三個蓋板分別用螺釘固定在推進殼體下部三個通孔外側；輸出外殼內腔設置為母花鍵，推座筒外部設置為公花鍵，推座筒置入輸出外殼內腔，推座筒外部公花鍵和輸出外殼內腔母花鍵配合；推力軸承b安裝在推座筒上端面，推座筒和輸出軸上端面絲扣連接，防掉帽和輸出外殼下端絲扣連接。

本發(fā)明的有益效果是：（1）本發(fā)明的輸出軸可以提供軸向推力，推動下部鉆柱送進；（2）本發(fā)明利用絲杠傳動的原理，把螺桿轉子輸出的周向扭力轉化為推進筒的軸向推力，具有力的放大效果，提供巨大的軸向推力，滿足鉆柱推進的需求；（3）本發(fā)明可以在穩(wěn)定的鉆井液流量下連續(xù)地周期性送鉆加壓，持續(xù)為鉆柱提供鉆壓，控制簡單可靠；（4）本發(fā)明空心螺桿轉子可以在過載狀態(tài)下控制極限輸出推力，防止工具損壞，造成井下事故；（5）本發(fā)明是純機械結構，可適應鉆井的惡劣工況，故障率低，安全可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種長行程連續(xù)送鉆增壓工具卡爪伸出狀態(tài)的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明一種長行程連續(xù)送鉆增壓工具卡爪收回狀態(tài)的結構示意圖；

圖3是圖1中a-a截面剖視圖；

圖4是圖1中b-b截面剖視圖；

圖5是推進螺筒的三維結構示意圖；

圖6是卡爪的三維結構示意圖；

圖7是鎖套的三維結構示意圖；

圖中：1.上接頭、2.定子殼體、3.橡膠定子、4.空心螺桿定子、5.萬向軸、6.萬向殼體、7.芯軸、8.推力軸承a、9.推進殼體、10.鎖定彈簧、11.鎖套、12.傳動銷、13.推進螺筒、14.蓋板、15.卡爪彈簧、16.卡爪、17.螺釘、18.推力軸承b、19.輸出外殼、20.推座筒、21.輸出軸、22.防掉帽。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種長行程連續(xù)送鉆增壓工具，是由上接頭1、定子殼體2、橡膠定子3、空心螺桿轉子4、萬向軸5、萬向殼體6、芯軸7、推力軸承a8、推進殼體9、鎖定彈簧10、鎖套11、傳動銷12、推進螺筒13、蓋板14、卡爪彈簧15、卡爪16、螺釘17、推力軸承b18、輸出外殼19、推座筒20、輸出軸21和防掉帽22構成；其結構特征是：上接頭1上端和上部鉆柱絲扣連接，輸出軸21下端和下部鉆柱絲扣連接；橡膠定子3固定在定子殼體2內腔，定子殼體2上端和上接頭1下端絲扣連接，定子殼體2下端和萬向殼體6上端絲扣連接；空心螺桿轉子4內腔設置為通孔，空心螺桿轉子4下部周向均勻設置三個斜孔連通內外空間，空心螺桿轉子4置入橡膠定子3內腔；萬向軸5置入萬向殼體6內腔，萬向軸5上端和空心螺桿轉子4下端絲扣連接，萬向軸5下端和芯軸7上端絲扣連接；芯軸7上部周向均勻設置三個斜孔連通內外空間，芯軸7外圓上部設置一圈凸起臺階，芯軸7外圓中部周向均勻設置六個銷子滑槽；推進螺筒13內腔上部周向均勻設置六個銷子槽；如圖3所示，推進螺筒13套在芯軸7外圓上，六個傳動銷12依次安裝在推進螺筒13內腔上部六個銷子槽和芯軸7外圓中部六個銷子滑槽形成的空腔內；推進殼體9內腔上部設置一圈凸起臺階，推進殼體9下部設置三個通孔，三個通孔周向上呈120°均布，三個通孔軸向位置依次間隔距離為推進螺筒13外圓單頭螺旋凹槽螺距的三分之一，推進殼體9下部三個通孔的兩側分別設置有螺釘孔；推進殼體9上端和萬向殼體6下端絲扣連接，推進殼體9下端和輸出外殼19上端絲扣連接；推力軸承a8安裝在推進殼體9內腔上部凸起臺階的上端面，鎖定彈簧10安裝在推進殼體9內腔下部凸起臺階的下端面；鎖套11內腔上端設置一圈凸起臺階；鎖套11套在推進螺筒13外圓上部，鎖套11上端面壓縮鎖定彈簧10；卡爪16外側設置一軸向沉孔，卡爪16內側設置為內凹圓弧面，卡爪16內側中部設置為內凹圓弧凸臺，卡爪16內側中部內凹圓弧凸臺可在推進螺筒13外圓的單頭螺旋凹槽內滑動；卡爪彈簧15安裝在卡爪16外側軸向沉孔內，三個卡爪彈簧15和三個卡爪16分別置入推進殼體9下部的三個通孔內，三個蓋板14分別用螺釘17固定在推進殼體9下部三個通孔外側；如圖4所示，輸出外殼19內腔設置為母花鍵，推座筒20外部設置為公花鍵，推座筒20置入輸出外殼19內腔，推座筒20外部公花鍵和輸出外殼19內腔母花鍵配合；推力軸承b18安裝在推座筒20上端面，推座筒20和輸出軸21上端面絲扣連接，防掉帽22和輸出外殼19下端絲扣連接。

如圖5所示，推進螺筒13外圓設置有單頭螺旋凹槽，單頭螺旋凹槽兩端收口處設置為斜面。

如圖6所示，卡爪16內側設置為內凹圓弧面，卡爪16內側中部設置為內凹圓弧凸臺，卡爪16內側中部內凹圓弧凸臺可在推進螺筒13外圓的單頭螺旋凹槽內滑動。

如圖7所示，鎖套11內腔上端設置一圈凸起臺階，鎖套11下端設置三個卡口，三個卡口周向上呈120°均布，三個卡口軸向深度依次間隔距離為推進螺筒13外圓單頭螺旋凹槽螺距的三分之一。

本發(fā)明一種長行程連續(xù)送鉆增壓工具的工作原理是：下入本發(fā)明至水平井段，初始位置如圖1所示；開泵循環(huán)鉆井液，空心螺桿轉子4驅動萬向軸5和芯軸7旋轉，芯軸7驅動推進螺筒13周向旋轉，推進螺筒13在卡爪16的作用下軸向下移，推動推力軸承b18、推座筒20和輸出軸21軸向下移，給下部鉆柱提供鉆壓，推動鉆柱送進；當卡爪16運動至推進螺筒13外圓單頭螺旋凹槽的端部時，卡爪16在單頭螺旋凹槽斜面的作用下徑向收回，鎖套11在鎖定彈簧10的作用下軸向下移，頂住卡爪16內側內凹圓弧面，鎖定卡爪16收回狀態(tài)，這時狀態(tài)如圖2所示；上部鉆柱持續(xù)送進，推進螺筒13和上部鉆柱的軸向距離相對縮短，直至推進螺筒13上端面頂住鎖套11內腔上端的凸起臺階，推進螺筒13推動鎖套11軸向上移，卡爪16收回狀態(tài)解鎖，卡爪16在卡爪彈簧15作用下伸出，此時回到圖1所示狀態(tài)，開始下一個循環(huán)。本發(fā)明利用鉆井液連續(xù)驅動，可以周期性持續(xù)送鉆增壓，利用絲杠傳動原理提供巨大的軸向推力，有效送鉆，過載情況下螺桿可自動停轉，不損傷工具，避免井下事故的發(fā)生。