一种螺杆水力旋转引鞋的制作方法

1.本发明涉及石油机械技术领域，具体的，涉及一种螺杆水力旋转引鞋。


背景技术：

2.目前，在石油、天然气等油气井的固井作业中，深井、超深井、大斜度井和水平井越来越多，井眼不规则，经常会出现缩径、变形、有沉砂等异常情况，下套管作业时就会出现套管串难以下入到位的情况，同时由于井底有沉砂，不易循环干净，影响固井质量，给后期的油气开采造成难题。目前解决套管难以下入到位的主要措施为使用叶轮结构的水力旋转引鞋，但是叶轮结构的旋转扭矩偏小，在阻力或摩阻较大时或流体排量较小时难以转动，不能很好的起到冲刷井底和使流体成旋流状态循环的作用，并且不能根据井下情况调节前进方向，使用效果较差。


技术实现要素：

3.本发明提出一种螺杆水力旋转引鞋，解决了相关技术中的水力旋转引鞋难以下入到位的问题。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种螺杆水力旋转引鞋，包括，鞋本体和设置在鞋本体内的动力装置；所述动力装置驱动设置在所述鞋本体下端的鞋头转动，
6.所述鞋本体包括上本体和下本体，所述下本体转动设置在所述上本体上，所述鞋头设置在所述下本体上，所述动力装置设置在所述上本体内；
7.还包括，
8.传动装置，所述传动装置设置在所述动力装置上，位于所述下本体内，所述传动装置包括传动轴、传动盘，所述传动盘的外壁螺纹设置在所述下本体的内壁上，所述传动盘转动后带动所述下本体转动，所述传动轴的两端分别设置在所述动力装置的输出端和传动盘上；
9.偏心换向组件，所述偏心换向组件设置在所述传动盘上，位于所述下本体内，所述偏心换向组件包括偏心转动轴和偏心块，所述偏心转动轴设置在所述传动盘上，随所述传动盘转动，所述偏心块设置在所述偏心转动轴上，所述偏心转动轴转动后，带动所述偏心块转动，所述偏心块转动后给所述下本体施加一个偏移原位置的力。
10.作为进一步的技术方案，所述动力装置包括，
11.马达定子，所述马达定子设置在所述上本体的内壁上，所述马达定子上设置有螺旋空腔；
12.马达转子，所述马达转子转动设置在所述螺旋空腔内，所述马达转子为螺旋状，所述马达转子的外壁与所述螺旋空腔之间的导程差形成流动腔，所述传动轴的一端设置在所述马达转子上。
13.作为进一步的技术方案，所述传动装置还包括，
14.上联轴器，所述上联轴器通过螺纹与所述马达转子连接；
15.下联轴器，所述下联轴器螺纹设置在所述传动盘上；
16.所述传动轴一端通过所述上联轴器设置在所述马达转子上，另一端通过所述下联轴器设置在所述传动盘上，所述上联轴器与所述下联轴器的轴线不共线；
17.所述传动轴与所述上联轴器和所述下联轴器之间均为转动连接。
18.作为进一步的技术方案，
19.所述鞋头为偏心鞋头。
20.作为进一步的技术方案，
21.所述偏心换向组件还包括，
22.支撑挡圈，所述支撑挡圈设置在所述偏心转动轴上，位于所述下本体内，所述支撑挡圈的外壁与所述下本体的内壁之间螺纹连接。
23.作为进一步的技术方案，还包括，
24.通孔一，所述通孔一设置在所述传动盘上，所述传动盘将所述下本体的内腔从上到下依次分为第一腔体和第二腔体，所述通孔一将所述第一腔体和所述第二腔体连通；
25.通孔二，所述通孔二设置在所述支撑挡圈上，所述鞋头与所述支撑挡圈之间形成第三腔体，所述通孔二将所述第二腔体和所述第三腔体连通；
26.通孔三，所述通孔三设置在所述鞋头上，所述通孔三用于将所述第三腔体与外界连通。
27.作为进一步的技术方案，还包括，
28.防憋泵孔一，所述防憋泵孔一设置在所述马达转子上，用于与外界钻井液连通；
29.防憋泵孔二，所述防憋泵孔二设置在所述上联轴器上，与防憋泵孔一连通，
30.防憋泵孔三，所述防憋泵孔三设置在所述传动轴上，与所述防憋泵孔二连通，
31.侧壁通孔，所述侧壁通孔设置在所述传动轴上，所述防憋泵孔三通过所述侧壁通孔与所述第一腔体连通。
32.作为进一步的技术方案，
33.所述防憋泵孔二为锥形，截面大的一侧靠近所述马达转子。
34.作为进一步的技术方案，
35.所述通孔三为若干个。
36.作为进一步的技术方案，
37.所述下本体外部具有螺旋导流槽。
38.本发明的工作原理及有益效果为：
39.本技术中，为了使引鞋能够在不规则的井眼中都能下入到位，增大水力旋转引鞋的旋转扭矩虽然可以帮助引鞋克服障碍物继续下行，但是碰到坍塌、缩径等复杂的井况，只增大向下的力，效果也不理想，为此设置了可以让引鞋下入过程中能够避开变形、缩径位置的装置，让引鞋在碰到障碍之后，能够变换前进方向继续下入；具体为，引鞋包括鞋本体和设置在鞋本体内的动力装置；鞋本体包括上本体和下本体，下本体转动设置在上本体上，鞋头设置在下本体上，动力装置设置在上本体内，动力装置驱动设置在下本体下端的鞋头转动，实现鞋头的旋转功能。为了使动力装置驱动鞋头转动的同时，也能够作为动力源同时带动整个引鞋变换方向，设置了传动装置和偏心换向组件，在鞋头转动的过程，通过传动装置
带动偏心换向组件，最终带动引鞋的方向改变。
40.传动装置设置在动力装置上，位于下本体内，传动装置包括传动轴和传动盘；传动轴的两端分别设置在动力装置的输出端和传动盘上，将动力传递给传动盘；传动盘的外壁螺纹设置在下本体的内壁上，传动盘转动后带动整个下本体转动。
41.偏心换向组件，偏心换向组件设置在传动盘上，位于下本体内，偏心换向组件包括偏心转动轴和偏心块，偏心转动轴设置在传动盘上，随传动盘转动；偏心块设置在偏心转动轴上，偏心转动轴转动后，带动偏心块转动，偏心块转动后给下本体施加一个偏移原位置的力，带动引鞋的位置发生变化。当鞋头下入过程中碰到阻碍时，偏心块转动后可以带动鞋头向现在位置的一侧偏移，配合鞋头的转动和整体引鞋向下的运动，带动引鞋离开被阻碍的位置，防止出现引鞋被阻拦后，一直停在原地难以继续下入的问题。
附图说明
42.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
43.图1为本发明结构示意图；
44.图2为本发明中螺旋导流槽结构示意图；
45.图3为本发明中鞋头结构示意图；
46.图中：1、鞋本体，101、上本体，102、下本体，2、动力装置，201、马达定子，202、螺旋空腔，203、马达转子，204、流动腔，3、鞋头，4、传动装置，401、传动轴，402、传动盘，403、上联轴器，404、下联轴器，5、偏心换向组件，501、偏心转动轴，502、偏心块，503、支撑挡圈，6、通孔一，7、通孔二，8、通孔三，9、防憋泵孔一，10、防憋泵孔二，11、防憋泵孔三，12、侧壁通孔，13、螺旋导流槽，14、第一腔体，15、第二腔体，16、第三腔体。
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
48.如图1～图3所示，本实施例提出了一种螺杆水力旋转引鞋，包括，鞋本体1和设置在鞋本体1内的动力装置2；动力装置2驱动设置在鞋本体1下端的鞋头3转动，
49.鞋本体1包括上本体101和下本体102，下本体102转动设置在上本体101上，鞋头3设置在下本体102上，动力装置2设置在上本体101内；
50.还包括，
51.传动装置4，传动装置4设置在动力装置2上，位于下本体102内，传动装置4包括传动轴401、传动盘402，传动盘402的外壁螺纹设置在下本体102的内壁上，传动盘402转动后带动下本体102转动，传动轴401的两端分别设置在动力装置2的输出端和传动盘402上；
52.偏心换向组件5，偏心换向组件5设置在传动盘402上，位于下本体102内，偏心换向组件5包括偏心转动轴501和偏心块502，偏心转动轴501设置在传动盘402上，随传动盘402转动，偏心块502设置在偏心转动轴501上，偏心转动轴501转动后，带动偏心块502转动，偏心块502转动后给下本体102施加一个偏移原位置的力。
53.本技术中，为了使引鞋能够在不规则的井眼中都能下入到位，增大水力旋转引鞋的旋转扭矩虽然可以帮助引鞋克服障碍物继续下行，但是碰到坍塌、缩径等复杂的井况，只增大向下的力，效果也不理想，为此设置了可以让引鞋下入过程中能够避开变形、缩径位置的装置，让引鞋在碰到障碍之后，能够变换前进方向继续下入；具体为，引鞋包括鞋本体1和设置在鞋本体1内的动力装置2；鞋本体1包括上本体101和下本体102，下本体102转动设置在上本体101上，鞋头3设置在下本体102上，动力装置2设置在上本体101内，动力装置2驱动设置在下本体102下端的鞋头3转动，实现鞋头3的旋转功能。为了使动力装置2驱动鞋头3转动的同时，也能够作为动力源同时带动整个引鞋变换方向，设置了传动装置4和偏心换向组件5，在鞋头3转动的过程，通过传动装置4带动偏心换向组件5，最终带动引鞋的方向改变。
54.传动装置4设置在动力装置2上，位于下本体102内，传动装置4包括传动轴401和传动盘402；传动轴401的两端分别设置在动力装置2的输出端和传动盘402上，将动力传递给传动盘402；传动盘402的外壁螺纹设置在下本体102的内壁上，传动盘402转动后带动整个下本体102转动。
55.偏心换向组件5，偏心换向组件5设置在传动盘402上，位于下本体102内，偏心换向组件5包括偏心转动轴501和偏心块502，偏心转动轴501设置在传动盘402上，随传动盘402转动；偏心块502设置在偏心转动轴501上，偏心转动轴501转动后，带动偏心块502转动，偏心块502转动后给下本体102施加一个偏移原位置的力，带动引鞋的位置发生变化。当鞋头3下入过程中碰到阻碍时，偏心块502转动后可以带动鞋头3向现在位置的一侧偏移，配合鞋头3的转动和整体引鞋向下的运动，带动引鞋离开被阻碍的位置，防止出现引鞋被阻拦后，一直停在原地难以继续下入的问题。
56.进一步，动力装置2包括，
57.马达定子201，马达定子201设置在上本体101的内壁上，马达定子201上设置有螺旋空腔202；
58.马达转子203，马达转子203转动设置在螺旋空腔202内，马达转子203为螺旋状，马达转子203的外壁与螺旋空腔202之间的导程差形成流动腔204，传动轴401的一端设置在马达转子203上。
59.本技术中，为了能够增大旋转扭矩，提高引鞋转速，使引鞋在阻力或摩阻较大时依然能够转动，带动引鞋下入到位，动力装置2包括马达定子201和马达转子203，其中达定子201设置在上本体101的内壁上，马达定子201上设置有螺旋空腔202；马达转子203为螺旋状，马达转子203转动设置在螺旋空腔202内，马达转子203的外壁与螺旋空腔202之间的导程差形成流动腔204。旋转引鞋工作时，流体沿螺旋空腔202进入流动腔204，利用压力差推动马达转子203转动，将流体的液力能通过螺杆马达转换成机械能。传动轴401的一端设置在马达转子203上，这样就能够带动传动轴401转动，从而依次带动传动盘402和偏心转动轴501转动。
60.本方案的螺旋式动力装置2，相比于原来的叶轮结构，旋转扭矩更大，能够有效清理井底的岩屑、沉砂等，同时流体流入流动腔204时，会在上本体101处形成旋流状态，井筒内的流体成旋流状态后，更容易将岩屑、沉砂循环出井外，同时也能够提高固井时的水泥浆顶替效率，提高固井质量。
61.进一步，传动装置4还包括，
62.上联轴器403，上联轴器403通过螺纹与马达转子203连接；
63.下联轴器404，下联轴器404螺纹设置在传动盘402上；
64.传动轴401一端通过上联轴器403设置在马达转子203上，另一端通过下联轴器404设置在传动盘402上，上联轴器403与下联轴器404的轴线不共线；
65.传动轴401与上联轴器403和下联轴器之间均为转动连接。
66.本技术中，为了能够配合马达转子203的转动规律，将马达转子203的转动传递到传动盘402上，传动装置4还包括上联轴器403和下联轴器404，上联轴器403通过螺纹与马达转子203连接，传动轴401的第一端与上联轴器403之间转动连接，传动轴401的第一端通过上联轴器403设置在马达转子203上；下联轴器404螺纹设置在传动盘402上，传动轴401的第二端与下联轴器404之间转动连接，传动轴401的第二端通过下联轴器404设置在传动盘402上，上联轴器403与下联轴器404的轴线不共线。
67.马达转子203转动的过程中，靠近上联轴器403的末端绕一个点做圆周运动，末端的位置一直发生变化，与普通的绕自身的回转轴转动的圆周运动不同，所以要想既能够传递转动，又不会让传动盘402与马达转子203的末端之间的距离不变，就采用了这种通过上联轴器403、下联轴器404和传动轴401的传动方式，且上联轴器403与下联轴器404的轴线不共线，传动轴401始终倾斜一定的角度，这样在马达转子203末端转动的过程中，传动盘402与马达转子203的末端之间的距离不变，就不会带动传动盘402靠近或远离，也不会影响上本体101和下本体102之间的距离。
68.进一步，鞋头3为偏心鞋头。
69.本技术中，为了辅助鞋头3通过井眼变形的井段，将鞋头3设置成了非对称外形的偏心鞋头，相比于原来的鞋头，现在的鞋头3遇到井眼变形后，偏心鞋头3转动一定角度，不对称的结构更容易通过，更容易引导套管串通过变形井段。
70.进一步，偏心换向组件5还包括，
71.支撑挡圈503，支撑挡圈503设置在偏心转动轴501上，位于下本体102内，支撑挡圈503的外壁与下本体102的内壁之间螺纹连接。
72.本技术中，为了支撑偏心转动轴501，防止偏心转动轴501损坏，支撑挡圈503设置在偏心转动轴501上，位于下本体102内，支撑挡圈503的外壁与下本体102的内壁之间螺纹连接，这样支撑挡圈503可以将偏心转动轴501支撑在下本体102内，并且随偏心转动轴501转动，同时与传动盘402共同带动下本体102转动。
73.进一步，还包括，
74.通孔一6，通孔一6设置在传动盘402上，传动盘402将下本体102的内腔从上到下依次分为第一腔体14和第二腔体15，通孔一6将第一腔体14和第二腔体15连通；
75.通孔二7，通孔二7设置在支撑挡圈503上，鞋头3与支撑挡圈503之间形成第三腔体16，通孔二7将第二腔体15和第三腔体16连通；
76.通孔三8，通孔三8设置在鞋头3上，通孔三8用于将第三腔体16与外界连通。
77.本技术中，流体从螺旋空腔202进入后经过流动腔204流出到下本体102的内腔中，为了能够使马达转子203持续转动，要将下本体102内腔中的流体排出，为此设置了通孔一6、通孔二7和通孔三8，其中传动盘402将下本体102的内腔从上到下依次分为第一腔体14和第二腔体15，流体从流动腔204流出后流入第一腔体14，通孔一6设置在传动盘402上，将第
一腔体14和第二腔体15连通，使流体可以流入第二腔体15内；鞋头3与支撑挡圈503之间形成第三腔体16，通孔二7设置在支撑挡圈503上，通孔二7将第二腔体15和第三腔体16连通，使流体可以流入第三腔体16内；通孔三8设置在鞋头3上，通孔三8将第三腔体16与外界连通，使流体可以从通孔三8流出。这样就避免了在下本体102侧壁上开孔，使引鞋附近的流体尽量保持旋流状态，利于引鞋的下入。
78.进一步，还包括，
79.防憋泵孔一9，防憋泵孔一9设置在马达转子203上，用于与外界钻井液连通；
80.防憋泵孔二10，防憋泵孔二10设置在上联轴器403上，与防憋泵孔一9连通，
81.防憋泵孔三11，防憋泵孔三11设置在传动轴401上，与防憋泵孔二10连通，
82.侧壁通孔12，侧壁通孔12设置在传动轴401上，防憋泵孔三11通过侧壁通孔12与第一腔体14连通。
83.本技术中，马达转子5转动异常时，可能会导致憋泵，为了保证施工安全，设置了防憋泵孔一9、防憋泵孔二10、防憋泵孔三11和侧壁通孔12，防憋泵孔一9贯穿设置在马达转子203上，增加了引鞋的流通面积，外界的钻井液可以流入防憋泵孔一9内；防憋泵孔二10设置在上联轴器403上，与防憋泵孔一9连通；防憋泵孔三11设置在传动轴401上，与防憋泵孔二10连通，传动轴401的侧壁上还设置了侧壁通孔12，侧壁通孔12将防憋泵孔三11与第一腔体14连通，这样流入防憋泵孔一9的钻井液就可以通过防憋泵孔二10、防憋泵孔三11和侧壁通孔12流入第一腔体14内，最终再经过通孔一6和通孔二7从通孔三8流出，使引鞋不会憋泵，使用安全性提高。
84.进一步，防憋泵孔二10为锥形，截面大的一侧靠近马达转子203。
85.本技术中，为了使防憋泵孔一9内的流体畅通的流入防憋泵孔二10中，防憋泵孔二10设置为锥形，截面大的一侧靠近马达转子203。
86.进一步，通孔三8为若干个。
87.本技术中，设置若干个通孔三8，不仅可以加快流体的排出速度，还可以防止憋泵。
88.进一步，下本体102外部具有螺旋导流槽13。
89.本技术中，下本体102一直保持转动，在下本体102的外部设置了螺旋导流槽13，下本体102转动的过程中，螺旋导流槽13转动，将引鞋附近的流体形成旋流状态，便于将井内沉砂循环干净，提高固井质量。
90.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。