[0001] 本发明涉及石油、天然气开采、钻井工具领域，尤其是一种螺旋式水力加压防制动工具。

[0002] 随着石油勘探开发的发展，深井、水平井等复杂井的增多，遇到软硬交错地层时，容易出现卡滑的现象，引起钻头和钻具的频繁憋跳和扭振，导致钻头崩齿、损坏、井下钻具组合的损坏，使钻头机械钻速和破岩效率降低，钻井成本增加。为了解决这类问题，国外TOMAX公司的AST工具，通过螺旋花键与碟簧的组合，能有效的吸收卡滑引起的扭矩变化，且能把钻头向上提起。但在定向井中，由于钻具摩阻力的影响，使钻压的传递滞后且极不稳定，忽大忽小，容易出现“假钻压”现象。而且为了防止钻具粘卡，一般要求司钻“点送”钻，这更加剧了钻压的不稳定性。

[0003] 基于此，为了防止钻头出现卡钻、粘滑和扭振现象，解决钻头脱压和钻压不稳的问题，本发明提出一种螺旋式水力加压防制动工具。

[0004] 本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种螺旋式水力加压防制动工具，以解决钻井过程中钻头粘滑、跳钻现象和水平井钻具加压困难的问题。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种螺旋式水力加压防制动工具，螺旋防制动装置和水力加压装置，其特征是：

[0006] 螺旋式防制动装置由互为配合的螺旋轴和螺旋套，螺旋轴上部连接芯轴，螺旋套上部连接外套筒，外套筒和芯轴之间设置弹簧；

[0007] 水力加压装置主要由加压活塞、芯轴和外套筒组成，加压活塞设置在芯轴和外套筒之间，加压活塞的上部与钻柱内高压区连通，加压活塞下部与环空低压区连通，形成液压力作用在加压活塞上，加压活塞与芯轴连接；

[0008] 其特征是：所述的水力加压装置可以包括一级活塞或者多级活塞，实现一级加压或者多级加压。

[0009] 其特征是：所述加压活塞与芯轴的连接方式可以为浮动式或者固定式连接。

[0010] 当钻头遇到卡滑时，扭矩增加，钻头转速相对变慢，防制动工具下端转速与钻头一致，上部转速与钻杆一致，工具出现转速差，螺旋花键轴与螺旋花键套会发生相对转动，旋转后螺旋花键轴会向上运动，此时碟簧会被压缩，钻头会被向上稍微提起，钻头会迅速度过卡滑区，碟簧恢复正常位置，钻头再次恢复正常钻进，能减少钻头扭矩变化幅度，能有效的保护钻头与钻具；同时由于钻柱内钻井液的作用，在加压活塞上产生液压推力，对钻头施加液压柔性钻压，其钻压真实而且恒定。

[0011] 本发明提供的一种螺旋式水力加压防制动工具，通过采用以上的结构，具有以下的有益效果：

[0012] 1、采用在防制动装置基础上集成水力加压装置，可以解决钻头的粘滑和跳钻问题，同时还能给钻头施加液压柔性钻压，使钻头实现恒钻压恒扭矩工作，钻进效率更高。

[0013] 2、采用浮动密封，很好的平衡内外压差，保证长时间的密封工作。附图说明

[0014] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

[0015] 图1为本发明的一种主视结构剖视示意图。

[0016] 图2为本发明的2级活塞结构剖视示意图。

[0017] 图中：螺旋轴1，螺旋套2，外套筒3，上接头4，芯轴5，弹簧6，加压活塞7，进液孔8，活塞外筒9，排液孔10。

[0018] 如图1中，一种螺旋式水力加压防制动工具，包括螺旋轴1，螺旋套2，外套筒3，上接头4，芯轴5，弹簧6，加压活塞7，进液孔8，其中螺旋轴1和螺旋套2互为配合，螺旋轴1上部连接芯轴5，螺旋套2上部连接外套筒3，外套筒3和芯轴5之间设置弹簧6，在芯轴5和外套筒3之间还设置有加压活塞7，加压活塞7处于弹簧6上部，外套筒3上部连接上接头4。

[0019] 上接头4通过螺纹连接在钻杆下方，随钻杆转动，螺旋轴1连接在动力钻具和钻头上方，钻柱扭矩由螺旋套2，经螺旋机构传递到螺旋轴1，由于螺旋轴1受外界阻力的作用，螺旋轴1会相对螺旋套2旋转上升，带动芯轴5上升，压缩芯轴5和外套筒3之间的弹簧6，工具轴向收缩，在弹簧力和扭矩处于平衡时，扭矩会继续向下传递，。当钻头发生卡滑、卡钻时，钻头扭矩增大，钻头转速降低，当扭矩增大时螺旋轴1与螺旋套2会发生相对旋转，并沿着螺旋方向向上运动，此时压缩弹簧6，由于螺旋轴1向上运动，带动钻头向上提起，此时钻头的扭矩变小，碟簧6恢复原位，转速恢复，结束钻头卡滑，钻进继续。当再次遇到卡滑时，会继续重复上述动作。钻头的扭矩会控制在小幅变化范围之内，并且能很好的防止钻头卡滑等引起的卡钻，有效的保护钻头与钻具，增加钻头与钻具的使用寿命。加压活塞7和芯轴5之间连接为浮动连接，密封寿命更长。

[0020] 工具在工作过程中，钻柱内高压钻井液作用在加压活塞7上，从而作用在螺旋轴1上，传递到钻头上。钻头钻压由水力加压装置提供，为钻头提供恒定的钻压，弹簧6主要用以调节钻头的反扭矩，实现钻头的恒扭矩工作，因此螺旋式水力加压防制动工具能实现钻头在恒钻压和恒扭矩条件工作，对降低钻头粘滑和跳钻问题有着巨大作用，从而保护钻头提高钻井效率。

[0021] 如图2中，水力加压装置设置了2级加压活塞，通过增加加压活塞的级数以增加液压作用面积，以调节钻头钻压的大小。

[0022] 上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。