一種鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具，屬于油氣資源開(kāi)采的機(jī)械鉆具裝置領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)油氣資源勘探開(kāi)發(fā)力度的增大，使得油氣資源開(kāi)采目標(biāo)開(kāi)始向深部地層鉆進(jìn)。鉆頭是油氣井鉆進(jìn)中直接破碎巖石的工具，鉆頭質(zhì)量的好壞和鉆頭與巖性的相適應(yīng)性，對(duì)提高鉆進(jìn)速度和降低鉆井成本起著重要作用。
[0003]當(dāng)前石油鉆井中使用最多的是牙輪鉆頭和PDC鉆頭。常規(guī)roc鉆頭在均質(zhì)大段松軟地層中鉆進(jìn)時(shí)，具有機(jī)械鉆速快，壽命長(zhǎng)，進(jìn)尺多等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)深部復(fù)雜地層的適應(yīng)性較差，機(jī)械鉆速雖高但是不穩(wěn)定，PDC鉆頭的切肩齒易發(fā)生沖擊損壞和高溫磨損現(xiàn)象，引起鉆頭前期損壞，使用壽命短;而牙輪鉆頭主要靠沖擊、壓碎、小距離刮削方式破巖，破巖效率低，軸承壽命短。在軟硬交錯(cuò)地層、礫石層等復(fù)雜難鉆地層條件下，單用牙輪鉆頭易出現(xiàn)泥包，單用PDC鉆頭牙齒損壞嚴(yán)重，導(dǎo)致鉆速慢、起下鉆頻繁等問(wèn)題。
[0004]組合鉆具鉆井是近年來(lái)興起的一項(xiàng)新技術(shù)，其采用的是邊鉆邊擴(kuò)，分級(jí)破巖的原理，以達(dá)減小開(kāi)眼尺寸，增大完井尺寸的目的。鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具可以對(duì)巖石進(jìn)行分級(jí)破碎，前面前置導(dǎo)向鉆頭快速鉆進(jìn)，減小圍巖中的應(yīng)力，擴(kuò)孔器再快速鉆穿巖石。有助于改善穩(wěn)定性從而減少震動(dòng)失效，延長(zhǎng)鉆頭壽命，改進(jìn)井眼質(zhì)量，節(jié)約成本。在相同的井底面積下采用該鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具比直接采用較大尺寸的鉆頭鉆進(jìn)效果好，其適用于深部復(fù)雜地層鉆進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具，提高破巖效率和鉆進(jìn)速度，解決現(xiàn)有單一石油鉆頭對(duì)于深部復(fù)雜地層鉆進(jìn)的不適應(yīng)性，鉆進(jìn)速度慢及鉆頭磨損大的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明一種鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具，由雙向擴(kuò)孔器、短節(jié)和前置導(dǎo)向鉆頭組成，所述前置導(dǎo)向鉆頭和雙向擴(kuò)孔器通過(guò)短節(jié)相連;前置導(dǎo)向鉆頭可以是單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭或roc鉆頭，且可根據(jù)需要選取不同尺寸的鉆頭;所述短節(jié)為圓柱體形，其兩端分另|J為公扣和母扣;所述雙向擴(kuò)孔器兩端為公扣和母扣，PDC刀翼設(shè)在雙向擴(kuò)孔器中部;PDC刀翼呈兩端錐形，且錐角不同，以滿(mǎn)足不同地層鉆進(jìn)情況的需要;PDC刀翼中部為一段圓柱形保徑段;PDC齒在roc刀翼上呈對(duì)角線(xiàn)雙面布置，以滿(mǎn)足雙向擴(kuò)孔器雙向破巖使用;每相鄰兩PDC刀翼之間有排肩槽，排肩槽上都均勻設(shè)置有一個(gè)噴水孔。所述短節(jié)的長(zhǎng)度為可調(diào)式，通過(guò)安裝一系列不同長(zhǎng)度的單個(gè)或者多個(gè)短節(jié)，可以調(diào)整前置導(dǎo)向鉆頭和雙向擴(kuò)孔器之間的距離。
[0008]當(dāng)進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，前置導(dǎo)向鉆頭作為領(lǐng)眼鉆頭，對(duì)巖石中心進(jìn)行破碎，鉆進(jìn)一定深度，將巖石內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行一定的釋放，隨后由緊接著的雙向擴(kuò)孔器對(duì)井眼四周的臺(tái)階進(jìn)行破碎。可根據(jù)實(shí)際鉆進(jìn)需要調(diào)換擴(kuò)孔器的鉆進(jìn)方向。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):1、對(duì)巖石進(jìn)行分級(jí)破碎，降低破巖難度；
2、可實(shí)現(xiàn)不同破巖工具的組合，提高了鉆頭對(duì)深部復(fù)雜地層破巖的適應(yīng)性和破巖效率;3、組合使用的破巖工具相互之間的距離可調(diào)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明一種鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明的雙向擴(kuò)孔器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明的短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明的前置導(dǎo)向鉆頭采用單牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1.雙向擴(kuò)孔器，2.短節(jié)，3.前置導(dǎo)向鉆頭，4.PDC刀翼，5.PDC齒，6.噴水孔，7.排肩槽，8.公扣，9.母扣，10.母扣，11.公扣，12.公扣，13.噴水孔，14.噴水孔，15.牙輪，16.牙齒。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和本實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0016]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明一種鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具，由雙向擴(kuò)孔器1、短節(jié)2和前置導(dǎo)向鉆頭3組成，所述前置導(dǎo)向鉆頭3和雙向擴(kuò)孔器1通過(guò)短節(jié)2相連;本實(shí)施例中前置導(dǎo)向鉆頭3為單牙輪鉆頭。單牙輪鉆頭的牙輪15上布有多顆牙齒16，單牙輪鉆頭上有兩個(gè)噴水孔(13，14)分別與鉆頭內(nèi)部流道相連通;單牙輪鉆頭遠(yuǎn)離牙輪15—端為公扣12;所述短節(jié)2為圓柱體形，其兩端分別為公扣11和母扣10;所述雙向擴(kuò)孔器1兩端為公扣8和母扣9;PDC刀翼4設(shè)在雙向擴(kuò)孔器1中部;PDC刀翼4呈兩端錐形，且錐角不同，以適應(yīng)鉆進(jìn)不同巖石需要，PDC刀翼4中間為一段圓柱形保徑段;PDC齒5在PDC刀翼4上呈對(duì)角線(xiàn)雙面布置，以滿(mǎn)足雙向擴(kuò)孔器1雙向使用;每相鄰兩roc刀翼4之間有排肩槽7，排肩槽7上都均勻設(shè)置有一個(gè)噴水孔6;所述短節(jié)2的長(zhǎng)度為可調(diào)式，通過(guò)安裝一系列不同長(zhǎng)度的單個(gè)或者多個(gè)短節(jié)2，可以調(diào)整前置導(dǎo)向鉆頭3和雙向擴(kuò)孔器1之間的距離;前置導(dǎo)向鉆頭3可以是單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭或roc鉆頭，且可根據(jù)需要選取不同尺寸的鉆頭。
[0017]當(dāng)進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，前置導(dǎo)向鉆頭3作為領(lǐng)眼鉆頭，對(duì)巖石中心進(jìn)行破碎，鉆進(jìn)一定深度，將巖石內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行一定的釋放，隨后由緊接著的雙向擴(kuò)孔器1對(duì)井眼四周的臺(tái)階進(jìn)行破碎?？筛鶕?jù)實(shí)際鉆進(jìn)需要調(diào)整雙向擴(kuò)孔器1的鉆進(jìn)方向。
[0018]工作原理:
[0019]在實(shí)際鉆采過(guò)程中，通過(guò)實(shí)現(xiàn)不同破巖工具的組合，提高了鉆頭對(duì)深部復(fù)雜地層破巖的適應(yīng)性和破巖效率。本發(fā)明通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)其功能:在深部復(fù)雜地層鉆進(jìn)時(shí)，該鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具先通過(guò)前置導(dǎo)向鉆頭3對(duì)巖石中心進(jìn)行破碎，鉆進(jìn)一定深度，釋放巖石內(nèi)部應(yīng)力，緊接著roc刀翼4與巖石接觸，對(duì)井眼四周巖石進(jìn)行刮削破壞，以達(dá)到對(duì)巖石的分級(jí)逐步破碎。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具，由雙向擴(kuò)孔器(1)、短節(jié)(2)和前置導(dǎo)向鉆頭(3)組成，其特征在于:所述前置導(dǎo)向鉆頭(3)和雙向擴(kuò)孔器(1)通過(guò)短節(jié)(2)相連;所述短節(jié)(2)為圓柱體形，其兩端分別為公扣(11)和母扣(10);所述雙向擴(kuò)孔器(1)兩端為公扣(8)和母扣(9);PDC刀翼(4)設(shè)在雙向擴(kuò)孔器(1)中部;PDC刀翼(4)中間為一段圓柱形保徑段;PDC齒(5)在roc刀翼⑷上呈對(duì)角線(xiàn)雙面布置，以滿(mǎn)足雙向擴(kuò)孔器⑴雙向使用;每相鄰兩roc刀翼(4)之間有排肩槽(7)，排肩槽(7)上都均勻設(shè)置有一個(gè)噴水孔(6);所述短節(jié)(2)的長(zhǎng)度為可調(diào)式，通過(guò)安裝一系列不同長(zhǎng)度的單個(gè)或者多個(gè)短節(jié)(2)，可以調(diào)整前置導(dǎo)向鉆頭(3)和雙向擴(kuò)孔器(1)之間的距離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具，其特征在于:前置導(dǎo)向鉆頭(3)可以是單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭或roc鉆頭，且可根據(jù)需要選取不同尺寸的鉆頭。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具，其特征在于:所PDC刀翼(4)呈兩端錐形，且錐角不同，以適應(yīng)鉆進(jìn)不同巖石需要。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種鉆擴(kuò)組合可調(diào)式井下破巖工具，它由雙向擴(kuò)孔器、短節(jié)和前置導(dǎo)向鉆頭組成，前置導(dǎo)向鉆頭和雙向擴(kuò)孔器通過(guò)短節(jié)相連；短節(jié)為圓柱體形，其兩端分別為公扣和母扣；雙向擴(kuò)孔器兩端為公扣和母扣，PDC刀翼設(shè)在雙向擴(kuò)孔器中部；PDC齒在PDC刀翼上呈對(duì)角線(xiàn)雙面布置，以滿(mǎn)足雙向擴(kuò)孔器雙向破巖使用；每相鄰兩PDC刀翼之間有排屑槽，排屑槽上都均勻設(shè)置有一個(gè)噴水孔。短節(jié)的長(zhǎng)度為可調(diào)式，通過(guò)安裝一系列不同長(zhǎng)度的單個(gè)或者多個(gè)短節(jié)，可以調(diào)整前置導(dǎo)向鉆頭和雙向擴(kuò)孔器之間的距離。本發(fā)明對(duì)巖石進(jìn)行分級(jí)破碎，降低破巖難度；可實(shí)現(xiàn)不同破巖工具的組合，提高鉆頭對(duì)深部復(fù)雜地層破巖的適應(yīng)性和破巖效率。
【IPC分類(lèi)】E21B12/00, E21B10/50, E21B10/43, E21B10/26
【公開(kāi)號(hào)】CN105422006
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510893603
【發(fā)明人】李琴, 聶凌, 黃志強(qiáng), 馬亞超, 謝豆, 晏瑀琪
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日