一种钻柱（管柱）半程旋转工具.pdf

本发明公开一种钻柱（管柱）半程旋转工具，包括上接头、半程旋转花键轴、半程旋转键槽轴、小端盖和下接头，其中：半程旋转花键轴外表面下部沿轴向均布数条花键，花键的两端为倒角设计，半程旋转花键轴套在半程旋转键槽轴内部，在半程旋转键槽轴内表面中间附近交错开设有轴向贯通的长键槽与半封闭的短键槽，长键槽和短键槽的槽宽和槽距分别与花键的键宽与间距相当，半程旋转键槽轴上部与小端盖连接，小端盖与半程旋转花键轴构成滑动和旋转密封配合，半程旋转键槽轴下部与下接头连接，半程旋转花键轴上部与上接头连接。本工具能使得钻柱旋转或者滑动，减磨降阻效果同样显著，同时操作简便，可以减少立柱长度，降低钻井作业成本。

1.  一种钻柱（管柱）半程旋转工具，其特征是包括上接头（1）、半程旋转花键轴（3）、半程旋转键槽轴（4）、小端盖（2）和下接头（7），其中：半程旋转花键轴（3）外表面下部沿轴向均布数条花键（10），花键（10）的两端为倒角设计，半程旋转花键轴（3）套在半程旋转键槽轴（4）内部，在半程旋转键槽轴（4）内表面中间附近交错开设有轴向贯通的长键槽（8）与半封闭的短键槽（9），长键槽（8）和短键槽（9）的槽宽和槽距分别与花键（10）的键宽与间距相当，半程旋转键槽轴（4）上部与小端盖（2）连接，小端盖（2）与半程旋转花键轴（3）构成滑动和旋转密封配合，半程旋转键槽轴（4）下部与下接头（7）连接，半程旋转花键轴（3）上部与上接头（1）连接。

2.  根据权利要求1所述的钻柱（管柱）半程旋转工具，其特征是：在半程旋转键槽轴（4）与下接头（7）之间安装有轴承（6）。

3.  根据权利要求1或2所述的钻柱（管柱）半程旋转工具，其特征是：长键槽（8）的上、下端均采用倒角设计，短键槽（9）的上端也采用倒角设计。

4.  根据权利要求3所述的钻柱（管柱）半程旋转工具，其特征是：小端盖（2）与半程旋转花键轴（3）的滑动和旋转密封面上设有密封圈（5）。

一种钻柱(管柱)半程旋转工具
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井作业工具领域中的一种钻柱（管柱）半程旋转工具。
背景技术
随着油气开发技术的快速集成与更新，国内外的石油公司越来越多地青睐于采用定向井、分支井、水平井、大位移井等先进钻井技术来开发油气田。并且油气井的水平位移向着越来越大的趋势发展，当位移与垂深的比值超过2时，就会产生非常大的摩阻与扭矩。过大的摩阻与扭矩会产生钻柱自锁、屈曲变形，钻压无法正常传递到钻头上，钻柱、套管等工具磨损一系列问题。给大位移井、定向井等高难度复杂井钻井带来严峻的考验。目前，国内外也有相关的减磨降阻方法，有的是采用摩擦系数较小的橡胶材料，有的是运用滚动轴承。但是这些方法仍存在一些问题，有的工具不适用于高温井段及裸眼井段，额外增加接头过多，在很大程度上增加了成本，并且不利于井壁稳定及岩屑的清除。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种应用于高温井段及裸眼井段时，很大程度起到减磨降阻作用，并且成本较低，有利于岩屑的排出钻柱（管柱）半程旋转工具。
本发明为解决上述技术问题通过以下技术方案实现的：
一种钻柱（管柱）半程旋转工具，包括上接头、半程旋转花键轴、半程旋转键槽轴、小端盖和下接头，其中：半程旋转花键轴外表面下部沿轴向均布数条花键，花键的两端为倒角设计，半程旋转花键轴套在半程旋转键槽轴内部，在半程旋转键槽轴内表面中间附近交错开设有轴向贯通的长键槽与半封闭的短键槽，长键槽和短键槽的槽宽和槽距分别与花键的键宽与间距相当，半程旋转键槽轴上部与小端盖连接，小端盖与半程旋转花键轴构成滑动和旋转密封配合，半程旋转键槽轴下部与下接头连接，半程旋转花键轴上部与上接头连接。
上述方案还包括：在半程旋转键槽轴与下接头之间安装有轴承。
长键槽的上、下两端采用倒角设计，短键槽的上端也采用倒角设计。
小端盖与半程旋转花键轴的滑动和旋转密封面上设有密封圈。
本发明的优点是：本工具能使得钻柱旋转或者滑动，所以可以很大程度的起到减磨降阻作用，应用于高温井段及裸眼井段时，减磨降阻效果同样显著。本工具操作简便，同时可以减少立柱长度，降低钻井作业成本。
附图说明
图1为本发明所提出的一种钻柱（管柱）半程旋转工具的全程旋转状态示意图。
图2为本发明所提出的一种钻柱（管柱）半程旋转工具的起下钻状态示意图。
图3为本发明所提出的一种钻柱（管柱）半程旋转工具的半程旋转状态示意图。
图4为本发明所提出的一种钻柱（管柱）半程旋转工具的半程旋转花键轴花键结构示意图。
图5为本发明所提出的一种钻柱（管柱）半程旋转工具的半程旋转键槽轴结构示意图。
图中：1 上接头，2 小端盖，3半程旋转花键轴，4 半程旋转键槽轴，5 密封圈，6 轴承，7 下接头，8 长键槽，9 短键槽，10 花键。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。
参照附图1、图2、图3、图4、图5，一种钻柱（管柱）半程旋转工具，包括上接头1、半程旋转花键轴3、半程旋转键槽轴4、小端盖2、轴承6、密封圈5、下接头7、长键槽8、短键槽9、花键10。半程旋转花键轴3外表面下部均布花键10，花键10为倒角设计，半程旋转花键轴3套在半程旋转键槽轴4内部，在半程旋转键槽轴4内表面中间附近错开均布有长键槽8与短键槽9，长键槽8与短键槽9上、下采用倒角设计，半程旋转键槽轴4上部通过螺纹与小端盖2连接，小端盖2与半程旋转花键轴3之间设有密封圈5，半程旋转键槽轴4下部通过螺纹与下接头7连接，在半程旋转键槽轴4与下接头7之间安装有轴承6，半程旋转花键轴3上部通过螺纹与上接头2连接。
本工具的半程旋转花键轴3的花键10可以位于两个不同的工作位置，可以分别向下传递扭矩或者推力。钻井作业中，上提半程旋转花键轴3，通过旋转，可以选择性的让半程旋转花键轴3外表面的花键10插入到半程旋转键槽轴4内部的长键槽8或短键槽9内。当花键10进入短键槽9的时候，半程旋转键槽轴4与半程旋转花键轴3同时旋转，将旋转运动传递给下部钻具组合；当花键10进入长键槽8的时候，半程旋转花键轴3旋转，通过轴承6的作用，将钻压向下传递，但不将旋转运动传递给下部钻具组合。半程旋转键槽轴4采用长键槽8与短键槽9的结构设计，可以实现半程与全程的旋转控制；长键槽8与短键槽9上、下部采用倒角设计，确保了半程旋转花键轴3在上提过程中一定进入通槽中；半程旋转花键轴3外表面的花键10采用倒角设计，确保其极易进入半程旋转键槽轴4的长键槽8或短键槽9中；采用增压密封5设计，确保工具耐压在21Mpa以上；通过适当选取长键槽8与短键槽9的长度差，方便地面判断半程旋转花键轴3上花键10的位置状态。