專利名稱：一種新型石油水平分支井鉆井工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油井下鉆孔設(shè)備，具體地說是一種通過一次下井即可完成鋼套
管壁及水泥和巖石層開孔的新型石油水平分支井鉆井工具。
背景技術(shù)：
為了滿足石油開采工藝的要求，需要在井下套管壁上、不同深度處開鉆水平？L。開
孔時(shí)，需要先用鉆頭在鋼套管壁上鉆孔，然后再利用高壓噴嘴在水泥層及巖石層上噴射開 孔。目前，現(xiàn)有的開孔工藝是先在所需鉆孔的位置固定導(dǎo)向器，然后先下一套鉆具在鋼套壁 上鉆孔，鉆孔后將鉆具上提，再將高壓噴嘴下井對(duì)水泥及巖石等開孔。由于油田的開孔深度
會(huì)達(dá)到3500m左右，這樣一來，利用兩套工具進(jìn)行開孔，就會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，增加油田工 人的勞動(dòng)強(qiáng)度，使成本提高，而且工藝復(fù)雜繁瑣，帶來了諸多不便。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效的新型 石油水平分支井鉆井工具，該鉆井工具通過一次下井就能完成鋼套管壁及水泥和巖石層的 開孔。 本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 本實(shí)用新型包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)及與其密封連接的動(dòng)力源，其中 所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括容置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)的導(dǎo)向器、鉆具、鉆具封裝外殼及定位
液壓缸，鉆具封裝外殼的一端安裝在定位液壓缸上，另一端設(shè)有導(dǎo)向器，鉆具容置在鉆具封 裝外殼內(nèi)、與其連動(dòng)，所述鉆具的鉆頭為柔性鉆頭；鉆具封裝外殼在定位液壓缸的驅(qū)動(dòng)下可
在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)往復(fù)移動(dòng)； 所述動(dòng)力源包括容置在動(dòng)力源外殼內(nèi)的液壓泵、直流電機(jī)、油箱及電池，電池固定 在動(dòng)力源外殼內(nèi)的底部，直流電機(jī)的一端通過電機(jī)安裝座安裝在電池的頂部，另一端與液 壓泵相連接，油箱位于直流電機(jī)與電池之間；所述液壓泵通過油管向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。 其中所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過密封連接件與動(dòng)力源相連接；所述定位液壓缸固接在密 封連接件上，帶有鉆具的封蓋安裝在定位液壓缸上，鉆具封裝外殼的一端與封蓋螺紋連接， 另一端設(shè)有導(dǎo)向器；執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼上連接有輸送鋼管；所述液壓泵的一端通過液壓泵安裝 座固接在密封連接件上，另一端通過聯(lián)軸器與直流電機(jī)相連接；所述鉆具包括鉆頭、萬向 節(jié)、液壓馬達(dá)及進(jìn)給液壓缸，進(jìn)給液壓缸安裝在封蓋上，液壓馬達(dá)固定在進(jìn)給液壓缸上，鉆 頭通過多個(gè)萬向節(jié)與液壓馬達(dá)相連接；進(jìn)給液壓缸沿執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼的軸向進(jìn)給。 本實(shí)用新型者的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為 1.本實(shí)用新型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中包括了對(duì)鋼套管壁鉆孔的鉆具及對(duì)水泥層和巖石開 孔的導(dǎo)向器，兩者通過定位液壓缸驅(qū)動(dòng)往復(fù)移動(dòng)，使得一次下井即可完成鋼套管壁及水泥 和巖石層的水平鉆孔，大大提高了井下水平開孔的效率。 2.本實(shí)用新型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為內(nèi)、中、外三層，在能夠?qū)崿F(xiàn)一次下井完成水平開孔的同時(shí)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低。 3.本實(shí)用新型鉆具中的鉆頭為柔性鉆頭，進(jìn)給液壓缸的進(jìn)給方向?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)外殼 的軸向，減少了鉆具的占用空間，縮小了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積。 4.本實(shí)用新型的動(dòng)力源通過油管向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，油管與密封連接件之間密 封好，不需要專門對(duì)電機(jī)和電池及電線進(jìn)行密封。 5.本實(shí)用新型可在井下較深處工作，可以在井下3500m深度處自帶能源進(jìn)行水平 開孔工作。 6.本實(shí)用新型的直流電機(jī)、油箱、電池、液壓泵等動(dòng)力源部件封裝在動(dòng)力源外殼 內(nèi)，可防水、防油。

圖1為本實(shí)用新型的內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型的液壓回路圖； 其中1為輸送鋼管，2為執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼，3為導(dǎo)向器，4為鉆具，5為鉆具封裝外殼， 6為液壓馬達(dá)，7為進(jìn)給液壓缸，8為封蓋，9為定位液壓缸，10為密封連接件，11為液壓泵安 裝座，12為液壓泵，13為聯(lián)軸器，14為直流電機(jī)，15為動(dòng)力源外殼，16為油箱，17為電機(jī)安 裝座，18為電池，19為鉆頭，20為萬向節(jié)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。 如圖1所示，本實(shí)用新型包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)及動(dòng)力源，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過密封連接件10與 動(dòng)力源相連接。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2、導(dǎo)向器3、鉆具4、鉆具封裝外殼5及定位液壓缸9， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為三層，最外層是與動(dòng)力源通過密封連接件10密封連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2 ;中 間層是位于執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2內(nèi)的包括導(dǎo)向器3、鉆具封裝外殼5、定位液壓缸9及封蓋8，定 位液壓缸9固定在密封連接件10上，封蓋8固接在定位液壓缸9的輸出端，鉆具封裝外殼 5的一端與封蓋8螺紋連接，另一端設(shè)有導(dǎo)向器3，導(dǎo)向器3為上、下設(shè)置的兩個(gè)彎管，執(zhí)行 機(jī)構(gòu)外殼2上連接有輸送鋼管l，輸送鋼管1通過導(dǎo)向器3的上彎管導(dǎo)向定位；最內(nèi)層是容 置在鉆具封裝外殼5內(nèi)、固定于封蓋8上的鉆具4。導(dǎo)向器3、鉆具4及鉆具封裝外殼5在 定位液壓缸9的驅(qū)動(dòng)下可在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2內(nèi)上下往復(fù)移動(dòng)。 動(dòng)力源包括動(dòng)力源外殼15及容置在其內(nèi)的液壓泵安裝座11、液壓泵12、聯(lián)軸器 13、直流電機(jī)14、油箱16、電機(jī)安裝座17及電池18，動(dòng)力源外殼15通過密封連接件10與執(zhí) 行機(jī)構(gòu)外殼2密封連接，電池18通過螺栓固定在動(dòng)力源外殼15內(nèi)的底部，直流電機(jī)14的一 端與電機(jī)安裝座17螺紋連接后，再固接在電池18的頂部，直流電機(jī)14與電池18電連接； 液壓泵安裝座11通過螺栓固定在動(dòng)力源外殼15頂端的密封連接件10上，液壓泵12固定 安裝在液壓泵安裝座11上，直流電機(jī)14的另一端通過聯(lián)軸器13與液壓泵12相連接，油箱 16位于直流電機(jī)14與電池18之間；液壓泵12通過油管與油箱16連接，液壓泵12再通過 油管分別與執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的定位液壓缸9、液壓馬達(dá)6及進(jìn)給液壓缸7相連接；油管與密封連接件10之間也為密封連接。 如圖2所示，鉆具4包括鉆頭19、萬向節(jié)20、液壓馬達(dá)6及進(jìn)給液壓缸7，進(jìn)給液壓 缸7安裝在封蓋8上，液壓馬達(dá)6固定在進(jìn)給液壓缸7上，鉆頭19通過多個(gè)萬向節(jié)20與液 壓馬達(dá)6相連接，即鉆頭19的軸是由萬向節(jié)20連接而成的柔性軸，使鉆頭成為柔性鉆頭； 進(jìn)給液壓缸7沿執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2的軸向進(jìn)給，液壓馬達(dá)6的輸出端也為執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2的 軸向，液壓馬達(dá)6、鉆頭19及萬向節(jié)20隨著進(jìn)給液壓缸7共同進(jìn)給，鉆頭19在液壓馬達(dá)6 的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。 本實(shí)用新型的工作原理為 在井上通過輸送鋼管1將鉆井工具送到井下所要開孔的位置后定位，定位液壓缸 9工作、向上運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鉆具封裝外殼5及鉆具4向上運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)向器3下彎管的鉆頭導(dǎo)向口 位于水平開孔處，定位液壓缸9停止工作；然后，液壓馬達(dá)6工作開始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)給液壓缸 7也開始工作，推動(dòng)液壓馬達(dá)6及鉆頭19向上進(jìn)給，柔性鉆頭初始狀態(tài)為垂直于水平孔，在 進(jìn)給液壓缸7的進(jìn)給過程中，柔性鉆頭沿導(dǎo)向器3的下彎管穿入、到達(dá)套管壁水平開孔處， 對(duì)套管壁進(jìn)行水平開孔。鉆頭19鉆透套管壁后，進(jìn)給液壓缸7反向工作，帶動(dòng)液壓馬達(dá)6 及鉆頭19復(fù)位。定位液壓缸9向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆具封裝外殼5及其頂端的導(dǎo)向器3向下運(yùn) 動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)向器3上彎管的高壓噴嘴導(dǎo)向口對(duì)準(zhǔn)水平開孔處時(shí)，定位液壓缸9停止工作，高壓 噴嘴穿過導(dǎo)向器3、利用高壓水繼續(xù)對(duì)巖石及泥土水平開孔。開孔完畢后，重新定位開始進(jìn) 行下一次工作。 如圖3所示，本實(shí)用新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力由動(dòng)力源通過液壓系統(tǒng)(本實(shí)用新型的 液壓系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù))提供，其原理為 直流電機(jī)14工作，驅(qū)動(dòng)液壓泵12給執(zhí)行機(jī)構(gòu)供油，油路分為三路第一路經(jīng)單向 閥、換向閥和減壓閥到達(dá)定位液壓缸9，用來對(duì)定位液壓缸9提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)鉆具封裝外殼5 及鉆具4上下運(yùn)動(dòng)以及對(duì)導(dǎo)向器3提供定位運(yùn)動(dòng)；第二路經(jīng)單向閥、換向閥、減壓閥和調(diào)速 閥到達(dá)進(jìn)給液壓缸7，用來對(duì)進(jìn)給液壓缸7提供動(dòng)力，推動(dòng)液壓馬達(dá)6和鉆頭19進(jìn)給；第三 路經(jīng)換向閥到達(dá)液壓馬達(dá)6，用來對(duì)液壓馬達(dá)6提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)鉆頭19旋轉(zhuǎn)；液壓馬達(dá)6上 接有蓄能器，用來補(bǔ)充流量，避免流量不足。
權(quán)利要求一種新型石油水平分支井鉆井工具，其特征在于包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)及與其密封連接的動(dòng)力源，其中所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括容置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼(2)內(nèi)的導(dǎo)向器(3)、鉆具(4)、鉆具封裝外殼(5)及定位液壓缸(9)，鉆具封裝外殼(5)的一端安裝在定位液壓缸(9)上，另一端設(shè)有導(dǎo)向器(3)，鉆具(4)容置在鉆具封裝外殼(5)內(nèi)、與其連動(dòng)，所述鉆具(4)的鉆頭為柔性鉆頭；鉆具封裝外殼(5)在定位液壓缸(6)的驅(qū)動(dòng)下可在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼(2)內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；所述動(dòng)力源包括容置在動(dòng)力源外殼(15)內(nèi)的液壓泵(12)、直流電機(jī)(14)、油箱(16)及電池(18)，電池(18)固定在動(dòng)力源外殼(15)內(nèi)的底部，直流電機(jī)(14)的一端通過電機(jī)安裝座(17)安裝在電池(18)的頂部，另一端與液壓泵(12)相連接，油箱(16)位于直流電機(jī)(14)與電池(18)之間；所述液壓泵(12)通過油管向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。
2. 按權(quán)利要求1所述的新型石油水平分支井鉆井工具，其特征在于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通 過密封連接件(10)與動(dòng)力源相連接。
3. 按權(quán)利要求2所述的新型石油水平分支井鉆井工具，其特征在于所述定位液壓缸 (9)固接在密封連接件(10)上，帶有鉆具(4)的封蓋(8)安裝在定位液壓缸(9)上，鉆具封 裝外殼(5)的一端與封蓋(8)螺紋連接，另一端設(shè)有導(dǎo)向器(3);執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼(2)上連接 有輸送鋼管(1)。
4. 按權(quán)利要求2所述的新型石油水平分支井鉆井工具，其特征在于所述液壓泵(12) 的一端通過液壓泵安裝座(11)固接在密封連接件(10)上，另一端通過聯(lián)軸器(13)與直流 電機(jī)(14)相連接。
5. 按權(quán)利要求1所述的新型石油水平分支井鉆井工具，其特征在于所述鉆具(4)包 括鉆頭(19)、萬向節(jié)(20)、液壓馬達(dá)(6)及進(jìn)給液壓缸(7)，進(jìn)給液壓缸(7)安裝在封蓋(8) 上，液壓馬達(dá)(6)固定在進(jìn)給液壓缸(7)上，鉆頭(19)通過多個(gè)萬向節(jié)(20)與液壓馬達(dá)(6) 相連接。
6. 按權(quán)利要求5所述的新型石油水平分支井鉆井工具，其特征在于所述進(jìn)給液壓缸(7) 沿執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼(2)的軸向進(jìn)給。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石油井下鉆孔設(shè)備，具體地說是一種通過一次下井即可完成鋼套管壁及水泥和巖石層開孔的新型石油水平分支井鉆井工具，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為內(nèi)、中、外三層，包括了對(duì)鋼套管壁鉆孔的鉆具及對(duì)水泥層和巖石開孔的導(dǎo)向器，兩者通過定位液壓缸驅(qū)動(dòng)往復(fù)移動(dòng)，使得一次下井即可完成鋼套管壁及水泥和巖石層的水平鉆孔，大大提高了井下水平開孔的效率，鉆具中的鉆頭為柔性鉆頭，進(jìn)給液壓缸的進(jìn)給方向?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)外殼的軸向，減少了鉆具的占用空間，縮小了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積，動(dòng)力源通過油管向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，油管與密封連接件之間密封好，不需要專門對(duì)電機(jī)和電池及電線進(jìn)行密封。本實(shí)用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低。
文檔編號(hào)E21B1/12GK201443301SQ20092001527
公開日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者劉勇, 徐志剛, 李灝, 李鋒, 王軍義, 賀云 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究