一種巖石地層定向鉆穿越用正擴(kuò)鉆具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巖石地層定向鉆穿越用正擴(kuò)鉆具，屬于石油開采領(lǐng)域。所述正擴(kuò)鉆具包括動(dòng)力鉆具、中心定位器、擴(kuò)孔器及導(dǎo)向頭，動(dòng)力鉆具外部套著與其螺紋連接的中心定位器，動(dòng)力鉆具、擴(kuò)孔器及導(dǎo)向頭順次連接，擴(kuò)孔器包括擴(kuò)孔器主體、擴(kuò)孔器芯軸、擴(kuò)孔器水道、擴(kuò)孔器牙輪及水嘴，擴(kuò)孔器主體與擴(kuò)孔器芯軸焊接相連，擴(kuò)孔器水道、擴(kuò)孔器牙輪及水嘴均設(shè)置在擴(kuò)孔器主體上。本發(fā)明在原有擴(kuò)孔鉆具組合的基礎(chǔ)上，通過動(dòng)力鉆具提供了動(dòng)力，通過中心定位器進(jìn)行扶正，通過導(dǎo)向頭提供導(dǎo)向，可以有效減少或避免復(fù)雜地質(zhì)管道定向鉆穿越中孔壁嚴(yán)重磨損鉆桿的情況，提高鉆桿的使用壽命，提高了施工速度，減少了施工周期和施工費(fèi)用，減少了經(jīng)濟(jì)投入。
【專利說明】—種巖石地層定向鉆穿越用正擴(kuò)鉆具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油領(lǐng)域，特別涉及一種巖石地層定向鉆穿越用正擴(kuò)鉆具，用于長距離巖石非開挖定向鉆擴(kuò)孔施工。

【背景技術(shù)】
[0002]定向鉆穿越施工是通過在已鉆好的導(dǎo)向孔中，使用已通過的鉆桿在出土端安裝擴(kuò)孔器回?cái)U(kuò)，數(shù)遍擴(kuò)孔后回拖輸油、輸氣管道，在不破壞地貌的前提下實(shí)現(xiàn)管線施工。由于導(dǎo)向孔后一級(jí)擴(kuò)孔存在施工過程中鉆桿與巖壁之間產(chǎn)生摩擦和阻力，對(duì)鉆桿產(chǎn)生較大磨損，采用正擴(kuò)技術(shù)就是為了有效減少鉆桿磨損。
[0003]現(xiàn)階段國內(nèi)、外巖石地質(zhì)穿越施工任務(wù)越來越大，在進(jìn)行定向鉆施工時(shí)，需要進(jìn)行多級(jí)的回拖擴(kuò)孔施工
[0004]由于回拖擴(kuò)孔，常規(guī)擴(kuò)孔器承受更大的拉力，與孔壁存在很大的摩擦，從而導(dǎo)致常規(guī)鉆具磨損嚴(yán)重，施工速度得不到提高，增加了施工周期和施工費(fèi)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中鉆具磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致施工速度得不到提高，增加了施工周期和施工費(fèi)用的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種巖石地層定向鉆穿越用正擴(kuò)鉆具。所述技術(shù)方案如下:
[0006]一種巖石地層定向鉆穿越用正擴(kuò)鉆具，所述正擴(kuò)鉆具包括動(dòng)力鉆具、中心定位器、擴(kuò)孔器及導(dǎo)向頭，所述動(dòng)力鉆具外部套著與其螺紋連接的所述中心定位器，所述動(dòng)力鉆具、所述擴(kuò)孔器及所述導(dǎo)向頭順次通過螺紋連接，所述擴(kuò)孔器包括擴(kuò)孔器主體、擴(kuò)孔器芯軸、擴(kuò)孔器水道、擴(kuò)孔器牙輪及水嘴，所述擴(kuò)孔器主體與所述擴(kuò)孔器芯軸焊接相連，所述擴(kuò)孔器水道、所述擴(kuò)孔器牙輪及所述水嘴均設(shè)置在所述擴(kuò)孔器主體上。
[0007]具體地，所述動(dòng)力鉆具內(nèi)部設(shè)有渦輪馬達(dá)。
[0008]具體地，所述中心定位器包括同心設(shè)置的內(nèi)層圓環(huán)和外層圓環(huán)，所述內(nèi)層圓環(huán)和所述外層圓環(huán)之間焊接有支撐鋼板。
[0009]具體地,所述外層圓環(huán)外表面鑲有耐磨帶。
[0010]具體地，所述擴(kuò)孔器牙輪包括牙掌部分、掌背部分及軸承系統(tǒng)，所述軸承系統(tǒng)采用滾動(dòng)軸承，并采用鋼球鎖緊結(jié)構(gòu)。
[0011]具體地，所述軸承系統(tǒng)的推力部分采用硬質(zhì)合金塊。
[0012]具體地，所述擴(kuò)孔器牙輪掌背部分鑲滿保徑齒。
[0013]具體地，所述擴(kuò)孔器牙輪采用復(fù)錐牙輪結(jié)構(gòu)。
[0014]具體地，所述擴(kuò)孔器牙輪牙掌部分為方體和圓柱銷定位結(jié)構(gòu)。
[0015]具體地，所述導(dǎo)向頭為8英寸，所述擴(kuò)孔器為20英寸、所述中心定位器為18英寸。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0017]本發(fā)明在原有擴(kuò)孔鉆具組合的基礎(chǔ)上，通過動(dòng)力鉆具提供了動(dòng)力，通過中心定位器進(jìn)行扶正，通過導(dǎo)向頭提供導(dǎo)向，可以有效減少或避免復(fù)雜地質(zhì)如砂層、礫巖、破碎巖層等管道定向鉆穿越施工中孔壁嚴(yán)重磨損鉆桿的情況，提聞鉆桿的使用壽命，提聞了施工速度，減少了施工周期和施工費(fèi)用，減少了經(jīng)濟(jì)投入。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的巖石地層定向鉆穿越用正擴(kuò)鉆具的整體裝配圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的中心定位器的結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)孔器的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖4A是本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)孔器主體的主視圖；
[0023]圖4B是圖4A的側(cè)視圖；
[0024]圖4C是圖4A的側(cè)視圖；
[0025]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)孔器牙輪掌背部分的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)孔器牙輪軸承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖7A是本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)向頭的主剖視圖；
[0028]圖7B是圖7A中的A-A剖視圖；
[0029]圖7C是圖7A中的B-B剖視圖。
[0030]圖中各符號(hào)表示含義如下:
[0031]10動(dòng)力鉆具，
[0032]20中心定位器，21內(nèi)層圓環(huán)，22外層圓環(huán)，23支撐鋼板，24耐磨帶，
[0033]30擴(kuò)孔器，31擴(kuò)孔器主體，32擴(kuò)孔器芯軸，33擴(kuò)孔器水道，34擴(kuò)孔器牙輪，34A掌背部分，34B軸承系統(tǒng)，34B1滾動(dòng)軸承，34B2鋼球鎖緊結(jié)構(gòu)，35水嘴，
[0034]40導(dǎo)向頭。

【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0036]本發(fā)明在非開挖牙輪焊接式巖石擴(kuò)孔器技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)常規(guī)非開挖式巖石擴(kuò)孔器牙輪34的牙掌、牙輪的安裝、牙輪的形狀等方面進(jìn)行了創(chuàng)新。使這種擴(kuò)孔器更滿足巖石正擴(kuò)的需要。將扶正器、巖石擴(kuò)孔器、導(dǎo)向頭等進(jìn)行組合，改變了行業(yè)慣性的回?cái)U(kuò)工藝，實(shí)現(xiàn)正擴(kuò)。具體如下:
[0037]如圖1所示，一種巖石地層定向鉆穿越用正擴(kuò)鉆具，所述正擴(kuò)鉆具包括動(dòng)力鉆具
10、中心定位器20、擴(kuò)孔器30及導(dǎo)向頭40 (還可參見圖7A、7B、7C)，所述動(dòng)力鉆具10外部套著與其螺紋連接的所述中心定位器20，所述動(dòng)力鉆具10、所述擴(kuò)孔器30及所述導(dǎo)向頭40順次通過螺紋連接，如圖3所示，所述擴(kuò)孔器30包括擴(kuò)孔器主體31 (還可參見圖4A、4B及圖4C)、擴(kuò)孔器芯軸32、擴(kuò)孔器水道33、擴(kuò)孔器牙輪34及水嘴35，所述擴(kuò)孔器主體31與所述擴(kuò)孔器芯軸32焊接相連，所述擴(kuò)孔器水道33、所述擴(kuò)孔器牙輪34及所述水嘴35均設(shè)置在所述擴(kuò)孔器主體31上。
[0038]如圖1所示，本發(fā)明在原有擴(kuò)孔鉆具組合的基礎(chǔ)上，通過動(dòng)力鉆具10提供了動(dòng)力，通過中心定位器20進(jìn)行扶正，通過導(dǎo)向頭40提供導(dǎo)向，即本發(fā)明最前方采用導(dǎo)向孔引導(dǎo)頭連接巖石擴(kuò)孔器30，后端連接帶有扶正器的動(dòng)力鉆具10為前端擴(kuò)孔器30提供擴(kuò)孔動(dòng)力，可以有效減少或避免復(fù)雜地質(zhì)如砂層、礫巖、破碎巖層等管道定向鉆穿越施工中孔壁嚴(yán)重磨損鉆桿的情況，可大大提聞擴(kuò)孔速度，提聞鉆桿、鉆具的使用效率，提聞鉆桿的使用壽命，提高施工速度，減少了工周期和施工費(fèi)用，減少經(jīng)濟(jì)投入。
[0039]具體地,參見圖1，所述動(dòng)力鉆具10內(nèi)部設(shè)有潤輪馬達(dá)。
[0040]具體地，如圖2所示，所述中心定位器20包括同心設(shè)置的內(nèi)層圓環(huán)21和外層圓環(huán)22，所述內(nèi)層圓環(huán)21和所述外層圓環(huán)22之間焊接有支撐鋼板23。
[0041]具體地,如圖2所示,所述外層圓環(huán)22外表面鑲有耐磨帶24。
[0042]具體地，所述擴(kuò)孔器牙輪34包括牙掌部分、掌背部分34A (參見圖5)及軸承系統(tǒng)34B(參見圖6)，參見圖6，所述軸承系統(tǒng)34B采用滾動(dòng)軸承34B1，并采用鋼球鎖緊結(jié)構(gòu)34B2。具體地，參見圖6，所述軸承系統(tǒng)34B的推力部分采用硬質(zhì)合金塊。采用上述結(jié)構(gòu)適合高轉(zhuǎn)速擴(kuò)孔。
[0043]具體地，參見圖5，所述擴(kuò)孔器牙輪34掌背部分34A鑲滿保徑齒。
[0044]具體地，參見圖3，所述擴(kuò)孔器牙輪34改進(jìn)牙輪的外形結(jié)構(gòu):縮小牙輪齒槽，減小牙輪高度，采用復(fù)錐牙輪結(jié)構(gòu)，通過上述改進(jìn)降低牙輪高度，減輕牙輪重量，節(jié)約制造成本，提高牙輪的通用性。
[0045]本發(fā)明改進(jìn)了牙輪圓錐體的形狀，使其更適合定向鉆擴(kuò)孔的使用工況，擴(kuò)孔過程中受力點(diǎn)的位置更趨合理，有效延長鋼球鎖緊軸承的壽命。
[0046]具體地，參見圖3，所述擴(kuò)孔器牙輪34牙掌部分為方體和圓柱銷定位結(jié)構(gòu)，使擴(kuò)孔器牙輪34在擴(kuò)孔器30上安裝更方便，角度更準(zhǔn)確。
[0047]具體地，參見圖7A，所述導(dǎo)向頭40為8英寸，參見圖4，所述擴(kuò)孔器30為20英寸，參見圖2，所述中心定位器20為18英寸。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種巖石地層定向鉆穿越用正擴(kuò)鉆具，其特征在于，所述正擴(kuò)鉆具包括動(dòng)力鉆具、中心定位器、擴(kuò)孔器及導(dǎo)向頭，所述動(dòng)力鉆具外部套著與其螺紋連接的所述中心定位器，所述動(dòng)力鉆具、所述擴(kuò)孔器及所述導(dǎo)向頭順次通過螺紋連接，所述擴(kuò)孔器包括擴(kuò)孔器主體、擴(kuò)孔器芯軸、擴(kuò)孔器水道、擴(kuò)孔器牙輪及水嘴，所述擴(kuò)孔器主體與所述擴(kuò)孔器芯軸焊接相連，所述擴(kuò)孔器水道、所述擴(kuò)孔器牙輪及所述水嘴均設(shè)置在所述擴(kuò)孔器主體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正擴(kuò)鉆具，其特征在于，所述動(dòng)力鉆具內(nèi)部設(shè)有渦輪馬達(dá)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正擴(kuò)鉆具，其特征在于，所述中心定位器包括同心設(shè)置的內(nèi)層圓環(huán)和外層圓環(huán)，所述內(nèi)層圓環(huán)和所述外層圓環(huán)之間焊接有支撐鋼板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正擴(kuò)鉆具，其特征在于，所述外層圓環(huán)外表面鑲有耐磨帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正擴(kuò)鉆具，其特征在于，所述擴(kuò)孔器牙輪包括牙掌部分、掌背部分及軸承系統(tǒng)，所述軸承系統(tǒng)采用滾動(dòng)軸承，并采用鋼球鎖緊結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正擴(kuò)鉆具，其特征在于，所述軸承系統(tǒng)的推力部分采用硬質(zhì)合金塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正擴(kuò)鉆具，其特征在于，所述擴(kuò)孔器牙輪掌背部分鑲滿保徑齒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的正擴(kuò)鉆具，其特征在于，所述擴(kuò)孔器牙輪采用復(fù)錐牙輪結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的正擴(kuò)鉆具，其特征在于，所述擴(kuò)孔器牙輪牙掌部分為方體和圓柱銷定位結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的正擴(kuò)鉆具，其特征在于，所述導(dǎo)向頭為8英寸，所述擴(kuò)孔器為20英寸、所述中心定位器為18英寸。
【文檔編號(hào)】E21B10/50GK104234631SQ201310231638
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月9日
【發(fā)明者】趙紹春, 黃維和, 吳益泉, 尹剛乾, 李松, 李云勇, 胡友生, 姜華 申請(qǐng)人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油天然氣管道局, 天津立林鉆頭有限公司