1.本发明属于油气井工程领域，具体地，涉及一种连续油管钻井井下抗扭支撑装置及随钻抗扭支撑系统。
背景技术：2.连续油管广范应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业，在油气田勘探与开发中发挥着越来越重要的作用。国内连续油管主要应用于冲砂洗井、钻桥塞、气举、注液氮、清蜡、排液、挤酸和配合测试。有着广泛的应用前景。
3.但连续油管井下作业技术现目前还存在如下亟待解决的问题：
4.其一、在钻井作业中钻头破岩时不均匀地层的对钻头的持续交变的反扭矩会通过底部钻具组合传递给连续油管，在轴向载荷的共同作用下，致使井下连续油管容易产生屈曲自锁，加快了连续油管的疲劳受损；
5.其二、连续油管刚度低，在扭矩作用下连续油管容易发生扭转变形，致使定向工具面不稳定，增大了定向难度。因此需要在连续油管与井下定向工具之间增加一个井下抗扭装置，将井底反扭矩传递到井壁，减少连续油管的交变反扭载荷，增加井下定向工具面的稳定性和定向精度。
6.为解决上述问题，井内抗扭支撑工具应运而生，其原理是通过井壁支撑件将钻头反扭矩传递到井壁上，以减少连续油管承受扭矩、提高定向工具定向稳定性。
7.当前现有技术公开的抗扭支撑工具较少，将这些抗扭支撑工具按照支撑方式归纳起来，可大致分为凸轮锁紧式和液压支撑式。
8.首先，凸轮锁紧式抗扭支撑工具一般是通过转动工具上的凸轮与井壁接触，再通过钻井的反扭矩使凸轮转动，让凸轮与井壁接触的接触点到该工具的中心轴的距离不断增大，直至工具与井壁锁死，从而实现抗扭目的。该装置的主要不足之处在于：
9.(1)凸轮锁紧式抗扭支撑工具通过钻井产生的反扭矩使凸轮与井壁间的接触力加大，实现将扭矩传递到井壁上，阻断了扭矩向后传递。考虑到钻过的井眼不是一个标准的圆形或处在井壁强度不高的地层，扭转过大会导致凸轮插入井壁过深甚至凸轮反转，致使凸轮无法复位，影响正常钻进甚至卡钻；
10.(2)考虑到连续油管钻进时抗扭支撑工具与井壁接触后无法随钻移动，收回凸轮后又无法阻止扭矩传递到装置后的连续油管上，因此不适用于连续油管钻井井下抗扭作业。
11.其次，液压支撑式抗扭支撑工具(如中国发明专利申请202010987936.3 披露的一种井内随钻井壁支撑机构)以井下小型液压泵作为动力源，通过高压油路将高压油推到支撑块后面的油腔中，推动支撑块伸出支撑井壁，将反扭矩传递到井壁上，阻止了扭矩继续向后传动。该装置的主要不足之处在于：
12.(1)液压支撑式抗扭支撑工具，通过高压油路将高压油推到支撑块后面的油腔中，推动支撑块与井壁接触，并对井壁产生压力。但想要通过支撑块对井壁的作用力产生的静
摩擦力来抵抗钻井时产生的反扭矩，需要推动支撑块的油腔中的液压油与钻井环空之间的压差非常高。很难保证支撑块密封面在受力不均和巨大内外压差的情况下密封装置的密封能力；
13.(2)由于推动支撑块油腔中的液压油与钻井环空之间的压差非常高导致对带动液压泵的电机功率要求也较高，目前小型高功率电机在国内外价格较高，这无疑加大了抗扭支撑工具的制造成本。
14.综上所述，无论是凸轮锁紧式还是液压支撑式，这些连续油管井下抗扭支撑工具可行性均不强，不能满足连续油管深井、超深井钻井时井下复杂环境下轴向拉压力较大和轴向扭矩较大的需要。
技术实现要素：15.为克服现有技术的缺陷，本发明的其中一个目的在于提供一种连续油管钻井井下抗扭支撑装置，以连续油管内外流体压差为驱动力，采用电控液动总成来控制转动机构动作，从而驱动支撑机构沿径向展开，有利于将井下动力钻具产生的反扭矩传递到井壁上，大大减小了钻井时连续油管所受的扭矩，提高连续油管使用寿命和连续油管钻井的机械钻速；本发明的另一个目的在于提供一种随钻抗扭支撑系统，采用伸缩机构总成连接上、下两级抗扭支撑装置，使其能够随钻移动，应用范围广，功能齐全。
16.为了达到上述目的，采用如下设计方案：
17.本发明首先公开了一种连续油管钻井井下抗扭支撑装置，其关键在于：包括供钻井高压流体流通的中心花键管(1)，所述中心花键管(1)上通过花键套接有呈圆筒状的电控液动总成(2)和抗扭支撑总成(3)；所述抗扭支撑总成(3)包括支撑槽筒(301)和安装缸筒(302)，在所述支撑槽筒(301)与所述中心花键管(1)之间预留有第一腔室，所述第一腔室中设置有支撑机构 (304)，在所述安装缸筒(302)与所述中心花键管(1)之间预留有第二腔室，所述第二腔室中设置有转动机构(306)；其中：所述电控液动总成(2) 用于控制所述转动机构(306)驱动所述支撑机构(304)沿径向展开或收回，以闭合或切断抗扭支撑装置与钻井井壁间的扭矩传递。
18.更进一步地，所述支撑机构(304)包括凸轮轴(308)以及围绕所述凸轮轴(308)周侧设置的若干支撑块(309)，相邻两个支撑块(309)间连接有弹性件(307)；当所述凸轮轴(308)转动时，所述支撑块(309)可通过所述支撑槽筒(301)的对应槽口(310)径向伸缩。
19.更进一步地，所述凸轮轴(308)通过复位弹簧(311)支撑在所述支撑槽筒(301)的筒底，在所述支撑槽筒(301)上还设置有回位缸筒(303)，所述回位缸筒(303)的顶部密封有端盖(312)，所述端盖(312)与所述凸轮轴(308)之间还设置有可开合的第一卡接结构。
20.更进一步地，所述转动机构(306)包括斜花键轴(315)以及设置在所述斜花键轴(315)下方的斜花键筒(316)，当所述斜花键筒(316)轴向移动时能够实现所述斜花键轴(315)的正转或反转；在所述斜花键轴(315)与所述凸轮轴(308)之间还设置有可开合的第二卡接结构，当所述第二卡接结构处于啮合状态时，所述凸轮轴(308)能够伴随所述斜花键轴(315)的转动而转动。
21.更进一步地，所述回位缸筒(303)与所述中心花键管(1)间预留有第三腔室，所述第三腔室中形成有回位活塞缸(313)，在所述回位活塞缸(313) 中设置有与所述凸轮轴
(308)连接的回位活塞杆(314)；所述电控液动总成 (2)能够控制所述回位活塞杆(314)驱动所述凸轮轴(308)沿轴向移动，以实现所述第一卡接结构或第二卡接结构的开合。
22.更进一步地，在所述安装缸筒(302)的底部设置有驱动缸筒(305)，所述驱动缸筒(305)与所述中心花键管(1)间预留有第四腔室，所述第四腔室中形成有驱动活塞缸(317)，在所述驱动活塞缸(317)中设置有与所述斜花键筒(316)连接的驱动活塞杆(318)，所述电控液动总成(2)能够控制所述驱动活塞杆(318)驱动所述斜花键筒(316)沿轴向移动。
23.更进一步地，所述抗扭支撑总成(3)还包括容积补偿机构(319)，所述容积补偿机构(319)伴随着所述回位活塞杆(314)和驱动活塞杆(318)的动作，动态平衡所述第一腔室、所述第二腔室、所述第三腔室和所述第四腔室的压强；其中：所述容积补偿机构(319)包括容积补偿缸(320)，所述容积补偿缸(320)中还设置有动态补偿活塞(321)，在所述容积补偿缸(320) 上端的缸壁上还开设有与抗扭支撑装置环空相通的钻井液流通口。
24.更进一步地，所述电控液动总成(2)包括电力控制系统(201)和液动系统(202)，所述液动系统(202)包括连通中心花键管(1)管腔及抗扭支撑装置环空的钻井液流通通道，在所述钻井液流通通道中设置有阀组件；其中：所述电力控制系统(201)通过切换所述阀组件的阀位，能够利用所述回位活塞杆(314)及所述驱动活塞杆(318)活塞两侧的流体压差控制二者轴向运动。
25.基于前文描述的结构，本发明还公开了一种随钻抗扭支撑系统，其关键在于：包括用于连接连续油管或加重钻杆的上接头(4)以及用于连接钻井工具的下接头(5)，在所述上接头(4)与所述下接头(5)之间相对设置有上、下两级抗扭支撑装置，两级所述抗扭支撑装置间通过伸缩机构总成(6)连接。
26.更进一步地，上、下两级所述抗扭支撑装置的中心花键管共用，且上、下两级所述抗扭支撑装置的抗扭支撑总成均可在所述中心花键管上轴向滑移；其中：所述伸缩机构总成(6)包括与上级抗扭支撑总成(3a)连接的伸缩缸筒 (601)，所述伸缩缸筒(601)中设置有与下级支撑总成(3b)连接的伸缩活塞杆(602)，所述伸缩活塞杆(602)通过上级所述抗扭支撑装置的电控液动总成控制。
27.本发明与现有技术相比，具有如下显著效果：
28.(1)抗扭支撑装置以连续油管内外流体压差为驱动力，用电控液动总成来控制转动机构动作，从而驱动支撑机构沿径向展开，使得支撑机构紧密接触钻井井壁，有利于将井下动力钻具产生的反扭矩传递到井壁上，减小了钻井时连续油管所受的交变扭转力，降低了连续油管的更换频率；
29.(2)无需电泵提供驱动力，在压缩制造成本的同时减少了连续油管内置电缆的负荷，避免了在井下高温高压环境下，由于用电负荷过大无法有效散热而产生的故障；
30.(3)设计以复位弹簧、第一卡接结构、第二卡接结构为主的断电保护机构，一方面能够确保装置稳定运转，另一发面即使断电支撑机构也能够自动收回，从而防止卡钻，操作更加方便；
31.(4)随钻抗扭支撑系统通过上、下两级抗扭支撑总成交替支撑于钻井井壁，并配合伸缩机构总成的伸缩运动，不仅满足了抵抗扭矩的作用，而且实现支撑系统的随钻移动，功能齐全，能够适应深井与超深井的钻井、完井、修井等多种井下作业。
附图说明
32.图1为实施例一中抗扭支撑装置的主观示意图；
33.图2为实施例一中抗扭支撑装置的内部结构示意图；
34.图3为抗扭支撑装置连接在井下管柱不工作时沿图2中c-c剖面示意图；
35.图4为抗扭支撑装置连接在井下管柱不工作时沿图2中d-d剖面示意图；
36.图5为抗扭支撑装置连接在井下管柱不工作时沿图2中e-e剖面示意图；
37.图6为实施例一中端盖的三维示意图；
38.图7为实施例一中支撑块的三维示意图；
39.图8为实施例一种支撑槽筒的三维示意图；
40.图9为实施例一中凸轮轴的三维示意图；
41.图10为实施例一中斜花键轴的三维示意图；
42.图11为实施例一中斜花键筒的三维示意图；
43.图12为实施例一中安装缸筒的三维示意图；
44.图13a为实施例一中中心花键管的主观示意图；
45.图13b为实施例一中中心花键管的俯视示意图
46.图14为实施例一中随钻抗扭支撑系统的内部结构示意图；
47.图15为随钻抗扭支撑系统在井下初始位置不工作时内部结构示意图
48.图16为随钻抗扭支撑系统初始位置时凸轮轴与斜花键轴啮合时内部结构示意图
49.图17为随钻抗扭支撑系统初始位置时下支撑块支撑井壁时内部结构示意图
50.图18为随钻抗扭支撑系统上(下)支撑块支撑井壁时的状态示意图；
51.图19为随钻抗扭支撑系统上支撑块支撑井壁时的状态示意图；
52.图20为随钻抗扭支撑系统上(下)支撑块支撑井壁且伸缩液缸伸出时的状态示意图；
53.图21为随钻抗扭支撑系统下支撑块支撑井壁且伸缩液缸伸出时的状态示意图；
54.图22为随钻抗扭支撑系统下支撑块支撑井壁且伸缩液缸缩回时的状态示意图；
55.图中标号：1-中心花键管、2-电控液动总成、3-抗扭支撑总成、301-支撑槽筒、302-安装缸筒、303-回位缸筒、304-支撑机构、305-驱动缸筒、306-转动机构、307-弹性件、308-凸轮轴、309-支撑块、310-槽口、311-复位弹簧、 312-端盖、313-回位活塞缸、314-回位活塞杆、315-斜花键轴、316-斜花键筒、317-驱动活塞缸、318-驱动活塞杆、319-容积补偿机构、320-容积补偿缸、321-动态补偿活塞、322-第一卡槽、323-第二卡槽、324-第三卡槽、325
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第四卡槽、326-推力轴承、201-电力控制系统、202-液动系统、4-上接头、5
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下接头、6-伸缩机构总成、601-伸缩缸筒、602-伸缩活塞杆、603-伸缩缸盖、 3081-空心轴体、3082-花瓣式凸轮、3083-凸缘、3151-斜花键齿、3152-凸台、3161-斜花键槽；
56.3a-上级抗扭支撑总成、201a-上级电力控制系统、202a-上级液动系统、 308a-上凸轮轴、309a-上支撑块、311a-上复位弹簧、312a-上端盖、314a-上回位活塞杆、315a-上斜花键轴、316a-上斜花键筒、318a-上驱动活塞杆、 321a-上动态补偿活塞；
57.3b-下级抗扭支撑总成、201b-下级电力控制系统、202b-下级液动系统、 308b-下凸轮轴、309b-下支撑块、311b-下复位弹簧、312b-下端盖、314b-下回位活塞杆、315b-下斜花键轴、316b-下斜花键筒、318b-下驱动活塞杆、 321b-上动态补偿活塞；
58.401-上回位活塞缸水道、402-上驱动活塞缸上端水道、403-上驱动活塞缸下端水道、404-上抗扭支撑总成钻井液流出水道、405-上抗扭支撑总成钻井液流入水道、406-伸缩活塞缸上端水道、407-伸缩活塞缸下端水道、409-下抗扭支撑总成钻井液流入水道、410-下抗扭支撑总成钻井液流出水道、412-活塞缸上端水道、413-下驱动活塞缸下端水道、414-下回位活塞缸水道
具体实施方式
59.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
60.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
61.图1和图2示出了本发明的第一种实施例：一种连续油管钻井井下抗扭支撑装置，包括供钻井高压流体流通的中心花键管1，所述中心花键管1上通过花键套接有呈圆筒状的电控液动总成2和抗扭支撑总成3；所述抗扭支撑总成 3包括支撑槽筒301和安装缸筒302，在所述支撑槽筒301与所述中心花键管1 之间预留有第一腔室，所述第一腔室中设置有支撑机构304，在所述安装缸筒 302与所述中心花键管1之间预留有第二腔室，所述第二腔室中设置有转动机构306；其中：所述电控液动总成2用于控制所述转动机构306驱动所述支撑机构304沿径向展开或收回，以闭合或切断抗扭支撑装置与钻井井壁间的扭矩传递。
62.如图3和图4所示，所述支撑机构304包括凸轮轴308以及围绕所述凸轮轴308周侧设置的若干支撑块309，相邻两个支撑块309间连接有弹性件 307；当所述凸轮轴308转动时，所述支撑块309可通过所述支撑槽筒301的对应槽口310径向伸缩。
63.从图8可以看出，所述凸轮轴308包括空心轴体3081以及设于所述空心轴体3081上的花瓣式凸轮3082，该花瓣式凸轮3082的外轮廓线由若干相切的圆弧组成。作为优选，所述花瓣式凸轮3082共设置两组，两组花瓣式凸轮 3082分别靠近空心轴体3的上、下两端设置；具体地，所述支撑槽筒上按照圆周均匀分布有三个槽口310，该槽口310设置成长条形，支撑块309对应设置成与长条形槽口310适配的长方体结构。为了避免钻井液渗入支撑槽筒301 内，在槽口310与对应的支撑块309之间还设置有过盈配合的密封圈。
64.如图2所示，具体实施时，所述凸轮轴308通过复位弹簧311支撑在所述支撑槽筒301的筒底，在所述支撑槽筒301上还设置有回位缸筒303，所述回位缸筒303的顶部密封有端盖312，所述端盖312与所述凸轮轴308之间还设置有可开合的第一卡接结构。
65.本实施方式中，所述回位缸筒303通过螺钉与支撑槽筒301连接固定，且二者的接触面通过密封垫片密封；所述第一卡接结构包括开设在所述端盖312 下端的第一卡槽322以及开设在所述凸轮轴308上端的第二卡槽323；在所述凸轮轴308下端柱面还形成有一段与复位弹簧311抵接配合的凸缘3083。
66.如图5所示，所述转动机构306包括斜花键轴315以及设置在所述斜花键轴315下方
的斜花键筒316，当所述斜花键筒316轴向移动时能够实现所述斜花键轴315的正转或反转；如图2所示，在所述斜花键轴315与所述凸轮轴 308之间还设置有可开合的第二卡接结构，当所述第二卡接结构处于啮合状态时，所述凸轮轴308能够伴随所述斜花键轴315的转动而转动。
67.请参照图9至图12所示，所述第二卡接结构包括开设在斜花键轴315上端的第三卡槽324以及开设在凸轮轴308下端的第二卡槽325，所述斜花键轴 315通过支撑槽筒301底部的中心花键孔延伸至所述复位弹簧311内，在所述斜花键轴315下端的外圆周面加工有斜花键齿3151。作为优选，在所述斜花键齿轴315的轴体上还设置有两段凸台3152，为了方便装配，至少一段所述凸台 3152采用螺接、销接等可拆卸方式安装，在每段凸台3152与支撑槽筒301的筒底之间均设置有一推力轴承326。在所述斜花键筒316的内圆周面加工有与所述斜花键齿3151配合的斜花键槽3161
68.如图2所示，为了切断和闭合斜花键轴315与凸轮轴308之间的扭矩传递，所述回位缸筒303与所述中心花键管1间预留有第三腔室，所述第三腔室中形成有回位活塞缸313，在所述回位活塞缸313中设置有与所述凸轮轴308 连接的回位活塞杆314；所述电控液动总成2能够控制所述回位活塞杆314驱动所述凸轮轴308沿轴向移动，以实现所述第一卡接结构或第二卡接结构的开合。
69.为了将轴向推力转化为轴向扭转力，并带动凸轮轴308转动，在所述安装缸筒302的底部设置有驱动缸筒305，所述驱动缸筒305与所述中心花键管1 间预留有第四腔室，所述第四腔室中形成有驱动活塞缸317，在所述驱动活塞缸317中设置有与所述斜花键筒316连接的驱动活塞杆318，所述电控液动总成2能够控制所述驱动活塞杆318驱动所述斜花键筒316沿轴向移动。
70.具体实施时，所述抗扭支撑总成3还包括容积补偿机构319，所述容积补偿机构319伴随着所述回位活塞杆314和驱动活塞杆318的动作，动态平衡所述第一腔室、所述第二腔室、所述第三腔室和所述第四腔室的压强；其中：所述容积补偿机构319包括容积补偿缸320，所述容积补偿缸320中还设置有动态补偿活塞321，在所述容积补偿缸320上端的缸壁上还开设有与抗扭支撑装置环空相通的钻井液流通口。
71.在实际应用时，为了满足装置散的热和润滑需要，优选在各腔室中填充油液，而由于本实施例采用装置环空钻井液与中心花键管1中流通钻井液的压差来驱动，因此当钻井液进入各活塞缸中后，活塞一侧的钻井液增多务必会压缩油液空间，从而导致油液压强增大，当油液压强过大时，难免会造成支撑机构 304运作困难。有鉴于此，在钻井液进入后将油液引入到容积补偿缸320即可确保装置内压强保持不变，有利于支撑机构304稳定动作。需要说明的是，容积补偿缸320可以形成在所述第三腔室中，也可以通过独立的缸筒形成在中心花键管1的外围空间中。当容积补偿缸320形成在第三腔室中时，由于形成第一腔室、第二腔室、第三腔室的各部件均通过花键套接于中心花键管1上，花键与花键间的间隙即可作为油液流通通道，因此无需再设计专门的油液流通路径。
72.在具体的应用场景中，所述电控液动总成2包括电力控制系统201和液动系统202，所述液动系统202包括连通中心花键管1管腔及抗扭支撑装置环空的钻井液流通通道，在所述钻井液流通通道中设置有阀组件；其中：所述电力控制系统201通过切换所述阀组件的阀位，能够利用所述回位活塞杆314及所述驱动活塞杆318活塞两侧的流体压差控制二者轴向
运动。
73.请参阅图13，基于前文的描述，本实施例还公开了一种随钻抗扭支撑系统，包括用于连接连续油管或加重钻杆的上接头4以及用于连接钻井工具的下接头5，在所述上接头4与所述下接头5之间相对设置有上、下两级抗扭支撑装置，两级所述抗扭支撑装置间通过伸缩机构总成6连接。
74.具体实施时，上、下两级所述抗扭支撑装置的中心花键管共用，且上、下两级所述抗扭支撑装置的抗扭支撑总成均可在所述中心花键管上轴向滑移；其中：所述伸缩机构总成6包括与上级抗扭支撑总成3a连接的伸缩缸筒601，所述伸缩缸筒601中设置有与下级支撑总成3b连接的伸缩活塞杆602，所述伸缩活塞杆602通过上级所述抗扭支撑装置的电控液动总成控制。
75.下面结合实施例一对本发明的原理进行解释：
76.当用连续油管进行深井、超深井或定向钻井作业时，由于连续油管钢度较低，会使钻井产生的反扭矩使定向工具面发生偏移，改变了钻井的方向。可将随钻抗扭支撑系统调到初始位置，接在井下动力马达之后，以图18的状态为工作起始状态其工作流程分以下几步：
77.第一步，如图15所示，此时上级电力控制系统201a与下级电力控制系统 201b不通电，上驱动活塞缸上端水道402通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流出水道404连通，上驱动活塞缸下端水道403通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流入水道405连通，下驱动活塞缸下端水道 413通过下级液动系统202b与下抗扭支撑总成钻井液流出水道410连通，下驱动活塞缸上端水道412通过下级液动系统202b与下抗扭支撑总成钻井液流入水道409连通，支撑系统的上支撑块309a和下支撑块309b处于收回状态；上回位活塞缸水道401通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流出水道404连通，下回位活塞缸水道414通过下级液动系统202b与下抗扭支撑总成钻井液流出水道410连通，上级抗扭支撑总成3a和下级抗扭支撑总成3b充满油液，通过上动态补偿活塞321a和下动态补偿活塞321b使油液压强与装置外环空压强相同，上凸轮轴308a通过上复位弹簧311a推动，使上凸轮轴308a 卡槽与上端盖312a卡槽啮合，下凸轮轴308b通过下复位弹簧311b推动，使下凸轮轴308b卡槽与下端盖312b卡槽啮合；伸缩活塞缸上端水道406通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流出水道404连通，伸缩活塞缸下端水道407通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流入水道405连通，上级抗扭支撑总成3a与下级抗扭支撑总成3b相互靠拢；上级抗扭支撑总成3a处于离总行程上端三分之一处。
78.第二步，如图16所示，当需要支撑井壁时，在初始状态接通电源，上级电力控制系统201a中控制上回位活塞杆314a的电源接通，上回位活塞缸水道 401通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流入水道405连通，上回位活塞杆314a推动上凸轮轴308a，使上凸轮轴308a卡槽与上斜花键轴315a 卡槽啮合，下级电力控制系统201a中控制下回位活塞杆314b的电源接通，下回位活塞缸水道414通过下级液动系统202b与下抗扭支撑总成钻井液流入水道409连通，下回位活塞杆推动下凸轮轴308b，使下凸轮轴308b卡槽与下斜花键轴315b卡槽啮合。
79.第三步，如图17所示，下级电力控制系统201a中控制下驱动活塞杆318b 的电源接通，下驱动活塞缸下端水道413通过下级液动系统202b与下抗扭支撑总成钻井液流出水道
410连通，下驱动活塞缸上端水道412通过下级液动系统202b与下抗扭支撑总成钻井液流入水道409连通，使下驱动活塞杆318b向下移动，并推动下斜花键筒316b下移从而带动下斜花键轴315b转动，下斜花键轴315b再带动下凸轮轴308b上的凸轮转动，使三个下支撑块309b向外撑起对井壁产生压力，将钻井产生的反扭矩传递到井壁上；上级抗扭支撑总成3a 处于离总行程上端三分之一处。
80.第四步，如图18所示，随着钻井的进行，中心花键管1向下移动，上级抗扭支撑总成3a向总行程上端靠近，此时，上级电力控制系统201a中控制上驱动活塞杆318a的电源接通，上驱动活塞缸下端水道403通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流入水道405连通，上驱动活塞缸上端水道402 通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流出水道404连通，使上驱动活塞杆318a向上移动，并推动上斜花键筒316a上移从而带动上斜花键轴 315a转动，上斜花键轴315a再带动上凸轮轴308a上的凸轮转动，使三个上支撑块309a向外撑起对井壁产生压力，将钻井产生的反扭矩传递到井壁上。
81.第五步，如图19所示，随着钻井的进行，中心花键杆1向下移动，上级抗扭支撑总成3a向总行程上端靠近，此时，下级电力控制系统201a中控制下驱动活塞杆318b的电源断开，下驱动活塞缸下端水道413通过下级液动系统 202b与下抗扭支撑总成钻井液流入水道409连通，下驱动活塞缸上端水道412 通过下级液动系统202b与下抗扭支撑总成钻井液流出水道410连通，使下驱动活塞杆318b向上移动，并拉动下斜花键筒316b上移从而带动下斜花键轴 315b反向转动，下斜花键轴315b再带动下凸轮轴308b上的凸轮转动，再通过弹性件使三个下支撑块309b收回。
82.第六步，如图20所示，随着钻井的进行，中心花键管1向下移动，上级抗扭支撑总成3a总行程上端靠近，此时，上级电力控制系统201a中控制伸缩活塞杆602的电源接通，伸缩活塞缸下端水道407通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流出水道404连通，伸缩活塞缸上端水道406通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流入水道405连通，使伸缩活塞杆602 向下移动，并推动下级抗扭支撑总成3b向下移动；当伸缩活塞杆602上的活塞向下移动到与伸缩缸筒601底部的缸盖603接触时，下级电力控制系统201a 中控制下驱动活塞杆318b的电源接通，下驱动活塞缸下端水道413通过下级液动系统202b与下抗扭支撑总成钻井液流出水道410连通，下驱动活塞缸上端水道412通过下级液动系统202b与下抗扭支撑总成钻井液流入水道409连通，使下驱动活塞杆318b向下移动，并推动下斜花键筒316b下移从而带动下斜花键轴315b转动，下斜花键轴315b再带动下凸轮轴308b上的凸轮转动，使三个下支撑块309b向外撑起对井壁产生压力，将钻井产生的反扭矩传递到井壁上。
83.第七步，如图21所示，随着钻井的进行，中心花键管1向下移动，上级抗扭支撑总成3a向总行程上端靠近，此时，上级电力控制系统201a中控制上驱动活塞杆318a的电源断开，上驱动活塞缸下端水道403通过上级液动系统 202a与上抗扭支撑总成钻井液流出水道404连通，上驱动活塞缸上端水道402 通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流入水道405连通，使上驱动活塞杆318a向下移动，并拉动上斜花键筒316a下移从而带动上斜花键轴 315a反向转动，上斜花键轴315a再带动上凸轮轴308a上的凸轮转动，再通过上弹性件使三个上支撑块309a收回。
84.第八步，如图22所示，随着钻井的进行，中心花键管1向下移动，上级抗扭支撑总成3a移动到总行程最上端，此时，上级电力控制系统201a中控制伸缩活塞杆602的电源断开，
伸缩活塞缸下端水道407通过上级液动系统202a 与上抗扭支撑总成钻井液流入水道405连通，伸缩活塞缸上端水道406通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流出水道404连通，使上级抗扭支撑总成3a向下移动，上级抗扭支撑总成3a与下级抗扭支撑总成3b相互靠拢。此时上级抗扭支撑总成3a移动到总行程最下端，随着钻井的进行，中心花键管1向下移动，上级抗扭支撑总成3a向总行程上端靠近到达初始状态的位置，重复进行第二至第八步即可达到随钻移动的技术效果。
85.当随钻抗扭支撑系统在工作中出现故障时，为防止伸出的上支撑块309a 或下支撑块309b在起钻时发生卡钻，可以断开电源，此时，上回位活塞缸水道401通过上级液动系统202a与上抗扭支撑总成钻井液流出水道连通，下回位活塞缸水道414通过下级液动系统202b与下抗扭支撑总成钻井液流出水道 410连通，上凸轮轴308a通过上复位弹簧311a推动，使上凸轮轴308a上端卡槽与上端盖312a卡槽啮合，下凸轮轴308b通过下复位弹簧311b推动，使下凸轮轴308b下端斜槽与下端盖312b斜槽啮合；使上凸轮轴308a与下凸轮轴 308b回到初始位置，上支撑块309a与下支撑块309b通过上弹性件与下弹性件 507收回到装置中。
86.综上所述，抗扭支撑装置以连续油管内外流体压差为驱动力，用电控液动总成2来控制转动机构动作，从而驱动支撑机构304沿径向展开，使得支撑机构304紧密接触钻井井壁，有利于将井下动力钻具产生的反扭矩传递到井壁上，减小了钻井时连续油管所受的交变扭转力，降低了连续油管的更换频率；无需电泵提供驱动力，在压缩制造成本的同时减少了连续油管内置电缆的负荷，避免了在井下高温高压环境下，由于用电负荷过大无法有效散热而产生的故障；设计以复位弹簧311、第一卡接结构、第二卡接结构为主的断电保护机构，一方面能够确保装置稳定运转，另一发面即使断电支撑机构也能够自动收回，从而防止卡钻，操作更加方便；随钻抗扭支撑系统通过上、下两级抗扭支撑总成交替支撑于钻井井壁，并配合伸缩机构总成的伸缩运动，不仅满足了抵抗扭矩的作用，而且实现支撑系统的随钻移动，功能齐全，能够适应深井与超深井的钻井、完井、修井等多种井下作业。
87.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
技术特征：1.一种连续油管钻井井下抗扭支撑装置，其特征在于：包括供钻井高压流体流通的中心花键管(1)，所述中心花键管(1)上通过花键套接有呈圆筒状的电控液动总成(2)和抗扭支撑总成(3)；所述抗扭支撑总成(3)包括支撑槽筒(301)和安装缸筒(302)，在所述支撑槽筒(301)与所述中心花键管(1)之间预留有第一腔室，所述第一腔室中设置有支撑机构(304)，在所述安装缸筒(302)与所述中心花键管(1)之间预留有第二腔室，所述第二腔室中设置有转动机构(306)；其中：所述电控液动总成(2)用于控制所述转动机构(306)驱动所述支撑机构(304)沿径向展开或收回，以闭合或切断抗扭支撑装置与钻井井壁间的扭矩传递。2.根据权利要求1所述的连续油管钻井井下抗扭支撑装置，其特征在于：所述支撑机构(304)包括凸轮轴(308)以及围绕所述凸轮轴(308)周侧设置的若干支撑块(309)，相邻两个支撑块(309)间连接有弹性件(307)；当所述凸轮轴(308)转动时，所述支撑块(309)可通过所述支撑槽筒(301)的对应槽口(310)径向伸缩。3.根据权利要求2所述的连续油管钻井井下抗扭支撑装置，其特征在于：所述凸轮轴(308)通过复位弹簧(311)支撑在所述支撑槽筒(301)的筒底，在所述支撑槽筒(301)上还设置有回位缸筒(303)，所述回位缸筒(303)的顶部密封有端盖(312)，所述端盖(312)与所述凸轮轴(308)之间还设置有可开合的第一卡接结构。4.根据权利要求3所述的连续油管钻井井下抗扭支撑装置，其特征在于：所述转动机构(306)包括斜花键轴(315)以及设置在所述斜花键轴(315)下方的斜花键筒(316)，当所述斜花键筒(316)轴向移动时能够实现所述斜花键轴(315)的正转或反转；在所述斜花键轴(315)与所述凸轮轴(308)之间还设置有可开合的第二卡接结构，当所述第二卡接结构处于啮合状态时，所述凸轮轴(308)能够伴随所述斜花键轴(315)的转动而转动。5.根据权利要求4所述的连续油管钻井井下抗扭支撑装置，其特征在于：所述回位缸筒(303)与所述中心花键管(1)间预留有第三腔室，所述第三腔室中形成有回位活塞缸(313)，在所述回位活塞缸(313)中设置有与所述凸轮轴(308)连接的回位活塞杆(314)；所述电控液动总成(2)能够控制所述回位活塞杆(314)驱动所述凸轮轴(308)沿轴向移动，以实现所述第一卡接结构或第二卡接结构的开合。6.根据权利要求5所述的连续油管钻井井下抗扭支撑装置，其特征在于：在所述安装缸筒(302)的底部设置有驱动缸筒(305)，所述驱动缸筒(305)与所述中心花键管(1)间预留有第四腔室，所述第四腔室中形成有驱动活塞缸(317)，在所述驱动活塞缸(317)中设置有与所述斜花键筒(316)连接的驱动活塞杆(318)，所述电控液动总成(2)能够控制所述驱动活塞杆(318)驱动所述斜花键筒(316)沿轴向移动。7.根据权利要求6所述的连续油管钻井井下抗扭支撑装置，其特征在于：所述抗扭支撑总成(3)还包括容积补偿机构(319)，所述容积补偿机构(319)伴随着所述回位活塞杆(314)和驱动活塞杆(318)的动作，动态平衡所述第一腔室、所述第二腔室、所述第三腔室和所述第四腔室的压强；其中：所述容积补偿机构(319)包括容积补偿缸(320)，所述容积补偿缸(320)中还设置有动态补偿活塞(321)，在所述容积补偿缸(320)的缸壁上还开设有与抗扭支撑装置环空相通的钻井液流通口。8.根据权利要7所述的连续油管钻井井下抗扭支撑装置，其特征在于：所述电控液动总成(2)包括电力控制系统(201)和液动系统(202)，所述液动系统(202)包括连通中心花键管(1)管腔及抗扭支撑装置环空的钻井液流通通道，在所述钻井液流通通道中设置有阀组件；
其中：所述电力控制系统(201)通过切换所述阀组件的阀位，能够利用所述回位活塞杆(314)及所述驱动活塞杆(318)活塞两侧的流体压差控制二者轴向运动。9.一种随钻抗扭支撑系统，其特征在于：包括用于连接连续油管或加重钻杆的上接头(4)以及用于连接钻井工具的下接头(5)，在所述上接头(4)与所述下接头(5)之间相对设置有上、下两级如权利要求1-8任一所述的抗扭支撑装置，两级所述抗扭支撑装置间通过伸缩机构总成(6)连接。10.根据权利要求9所述的随钻抗扭支撑系统，其特征在于：上、下两级所述抗扭支撑装置的中心花键管共用，且上、下两级所述抗扭支撑装置的抗扭支撑总成均可在所述中心花键管上轴向滑移；其中：所述伸缩机构总成(6)包括与上级抗扭支撑总成(3a)连接的伸缩缸筒(601)，所述伸缩缸筒(601)中设置有与下级支撑总成(3b)连接的伸缩活塞杆(602)，所述伸缩活塞杆(602)通过上级所述抗扭支撑装置的电控液动总成控制。
技术总结本发明公开了一种连续油管钻井井下抗扭支撑装置及随钻抗扭支撑系统，包括中心花键管，所述中心花键管上通过花键套接有呈圆筒状的电控液动总成和抗扭支撑总成；所述抗扭支撑总成包括支撑槽筒和安装缸筒，在所述支撑槽筒与所述中心花键管之间预留有第一腔室，所述第一腔室中设置有支撑机构，在所述安装缸筒与所述中心花键管之间预留有第二腔室，所述第二腔室中设置有转动机构。其效果为：以连续油管内外流体压差为驱动力，用电控液动总成来控制转动机构动作，从而驱动支撑机构沿径向展开，使得支撑机构紧密接触钻井井壁，有利于将井下动力钻具产生的反扭矩传递到井壁上，减小了钻井时连续油管所受的交变扭转力。时连续油管所受的交变扭转力。时连续油管所受的交变扭转力。
技术研发人员：侯学军 孙辉 杨斌 解英明 曹毅 罗聪颖 朱程杰 刘亚飞 曾永清
受保护的技术使用者：重庆科技学院
技术研发日：2022.06.29
技术公布日：2022/11/1
