一種套管開(kāi)窗鉆頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種套管開(kāi)窗鉆頭，包括鉆頭本體，鉆頭本體整體呈圓柱形，其上端呈圓球面，在圓球面上圓周均勻分布3個(gè)或4個(gè)螺旋刀翼及對(duì)應(yīng)的切屑槽、排屑槽，鉆頭本體下端為螺紋連接孔或兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的銷(xiāo)釘掌，可直接與其他動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具連接，銷(xiāo)釘掌之間的鉆頭本體中央為一光滑球形凹面，球形凹面兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布有光滑弧面，光滑弧面母線與鉆頭本體軸線夾角70°～80°。本實(shí)用新型在現(xiàn)有套管開(kāi)窗專(zhuān)用鉆頭基礎(chǔ)上改進(jìn)了刀翼結(jié)構(gòu)，通過(guò)采用螺旋刀翼、增加弧形切屑槽的方式來(lái)增強(qiáng)套管開(kāi)窗過(guò)程中的應(yīng)力集中，減小開(kāi)窗磨阻，從而提高開(kāi)窗效率。同時(shí)，3個(gè)或4個(gè)螺旋刀翼整體作為切屑刃，保證了切削刃具有足夠強(qiáng)度，確保鉆頭足夠的使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種套管開(kāi)窗鉆頭【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種套管開(kāi)窗鉆頭，屬石油天然氣鉆探類(lèi)井下工具【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]超短半徑徑向水平井技術(shù)是利用開(kāi)窗鉆頭將套管鉆穿，再利用高壓水射流在油層中的不同方向上鉆出多個(gè)水平井眼，從而增加油氣井泄流面積，可以有效地挖潛油氣藏潛力，提高采收率。此外，與其他工藝相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)封堵效果。與常規(guī)增產(chǎn)工藝相比，它具有“定向鉆進(jìn)，深部穿透”兩大技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
[0003]利用高壓水射流的水力破巖作用在油層部位進(jìn)行徑向鉆孔時(shí)，需先在徑向鉆孔的油層位置處進(jìn)行套管開(kāi)窗。首先用油管將造斜器送至井內(nèi)預(yù)定位置，確定深度后按照鉆孔要求調(diào)整方位，并正循環(huán)熱清洗油管及套管環(huán)空。洗井結(jié)束之后，利用連續(xù)油管下入井下馬達(dá)和鉆頭，通過(guò)井下造斜器的導(dǎo)向作用，使鉆頭在很小的曲率內(nèi)由垂直轉(zhuǎn)向水平，啟動(dòng)地面高壓泵，對(duì)套管實(shí)施開(kāi)窗作業(yè)。當(dāng)套管開(kāi)窗作業(yè)完成后，起出開(kāi)窗工具，再用連續(xù)油管連接高壓軟管和噴頭，一起送入井內(nèi)，同樣通過(guò)造斜器的導(dǎo)向作用，使高壓軟管和噴頭順利的進(jìn)入已開(kāi)好窗的孔眼內(nèi)。啟動(dòng)地面高壓泵，利用高壓水力噴射破碎巖石，同時(shí)由噴嘴的自牽引力帶動(dòng)管串向前鉆進(jìn)，返出的噴射液將巖石碎屑排出孔眼。當(dāng)噴射鉆孔的長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度后，整個(gè)施工過(guò)程結(jié)束。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，套管開(kāi)窗作業(yè)是通過(guò)井底動(dòng)力工具帶動(dòng)開(kāi)窗鉆頭鉆穿套管的。由于常規(guī)鉆頭與套管間的摩擦阻力大、剪切應(yīng)力分布均勻，導(dǎo)致鉆頭工作效率低，開(kāi)窗速度慢，同時(shí)，也影響了鉆頭的使用壽命。
[0005]CN 202611594 U公布了一種水力噴射徑向鉆孔套管開(kāi)窗專(zhuān)用鉆頭，用于超短半徑徑向水平井開(kāi)窗側(cè)鉆，其結(jié)構(gòu)包括鉆頭本體，該鉆頭本體靠近末端的外圓柱面上設(shè)有由易磨削材料制成的指示螺釘，指示螺釘突出鉆頭本體外圓柱面，鉆頭本體末端設(shè)有保護(hù)臺(tái)階，保護(hù)臺(tái)階突出鉆頭本體外圓 柱面的高度高于指示螺釘?shù)母叨?。開(kāi)窗成功后，鉆頭本體鉆進(jìn)到套管壁內(nèi)，鉆頭本體末端的指示螺釘?shù)耐怀霾糠謱⒈灰验_(kāi)窗的套管壁磨削掉或留下明顯的磨削痕跡，從而可以判斷開(kāi)窗成功。因此該鉆頭對(duì)有效識(shí)別和判斷套管開(kāi)窗是否成功具有一定效果，而目前在套管開(kāi)窗過(guò)程中，開(kāi)窗鉆頭工作效率低、使用壽命短的問(wèn)題仍然存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服超短半徑徑向水平井開(kāi)窗側(cè)鉆中現(xiàn)有套管開(kāi)窗鉆頭工作效率低、使用壽命短的問(wèn)題，而提出一種套管開(kāi)窗鉆頭。
[0007]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本實(shí)用新型包括鉆頭本體，鉆頭本體整體呈圓柱形，其上端呈圓球面，在圓球面上圓周均勻分布3個(gè)或4個(gè)螺旋刀翼及對(duì)應(yīng)的排屑槽。鉆頭本體下端為螺紋連接孔或兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的銷(xiāo)釘掌，可直接與其他動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具連接，銷(xiāo)釘掌之間的鉆頭本體中央為一光滑球形凹面，球形凹面兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布有光滑弧面，光滑弧面母線與鉆頭本體軸線夾角70。?80°。
[0009]所述的3個(gè)或4個(gè)螺旋刀翼整體作為切削刃，表面均布有切削槽。
[0010]所述的切削槽為弧形切削槽；
[0011]所述的排屑槽為螺旋排屑槽。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果:
[0013](I)根據(jù)油層套管開(kāi)窗需要，在現(xiàn)有套管開(kāi)窗專(zhuān)用鉆頭基礎(chǔ)上改進(jìn)了刀翼結(jié)構(gòu)，通過(guò)采用螺旋刀翼、增加弧形切削槽的方式來(lái)增強(qiáng)套管開(kāi)窗過(guò)程中的應(yīng)力集中，減小開(kāi)窗磨阻，從而提高開(kāi)窗效率；
[0014](2) 3個(gè)或4個(gè)螺旋刀翼整體作為切削刃，保證了切削刃具有足夠強(qiáng)度，確保鉆頭足夠的使用壽命。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的主視圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的俯視圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的半剖圖。
[0018]圖中:1-本體；2_圓球面；3_銷(xiāo)釘掌；4_螺旋刀翼；5_切削槽；6_排屑槽；7_銷(xiāo)釘；8_球形凹面；9_光滑弧面。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型的鉆頭本體I整體呈圓柱形，其上端為圓球面2，在圓球面2上圓周均勻分布3個(gè)或4個(gè)螺旋刀翼4及對(duì)應(yīng)的切削槽5和排屑槽6，鉆頭本體下端為兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的銷(xiāo)釘掌3或螺紋連接孔，通過(guò)銷(xiāo)釘7或螺紋可將本實(shí)用新型與其他動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具連接。
[0020]所述的圓球面2圓周均勻分布的3個(gè)或4個(gè)螺旋刀翼4整體作為切削刃，其表面均布有切削槽5，可在一定扭矩作用下鉆穿套管。
[0021]所述的切削槽5為弧形狀，可增強(qiáng)套管開(kāi)窗過(guò)程中的應(yīng)力集中，減小開(kāi)窗磨阻，從而提聞開(kāi)窗效率。
[0022]所述的排屑槽6為螺旋狀，可及時(shí)排出鉆屑。
[0023]所述的兩個(gè)銷(xiāo)釘掌3之間的鉆頭本體I中央為一光滑球形凹面8，能有效減小鉆頭本體I與動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具間的摩擦，使鉆頭本體I轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。
[0024]所述的光滑球形凹面8兩側(cè)為對(duì)稱(chēng)分布的光滑弧面9，光滑弧面9的母線與鉆頭本體I軸線夾角70°?80°，避免鉆頭本體I轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具發(fā)生碰撞。
[0025]工作時(shí)，本實(shí)用新型通過(guò)銷(xiāo)釘7與動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具連接，動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具為本實(shí)用新型提供動(dòng)力來(lái)源或傳動(dòng)連接，開(kāi)窗作業(yè)前，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)測(cè)井校深、陀螺定向確定目的層的井深和方位之后，下入本實(shí)用新型及相應(yīng)的動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具，并在井底完成轉(zhuǎn)向、定向，此時(shí)，本實(shí)用新型的前端圓球面2由于鉆壓緊貼在套管內(nèi)壁上。開(kāi)窗作業(yè)時(shí)，動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具開(kāi)始工作并帶動(dòng)本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)，此時(shí)鉆頭本體I的三個(gè)螺旋刀翼4以一定的速度和扭矩開(kāi)始切割套管，由于三個(gè)螺旋刀翼4上均勻分布有若干弧形切屑槽5，增強(qiáng)了開(kāi)窗作業(yè)過(guò)程中的應(yīng)力集中，加快了套管開(kāi)窗速度，最終能在目的層套管處，沿預(yù)先調(diào)整好的方位鉆穿套管，形成一個(gè)形狀規(guī)則的光滑圓孔完成套管開(kāi)窗作業(yè)，開(kāi)窗過(guò)程中，鉆頭切割套管形成的鉆屑通過(guò)螺旋排屑槽6排出。開(kāi)窗結(jié)束后，動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具停止工作，將動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具連同本實(shí)用新型一起取出井底，并下入測(cè)井、定向儀器確定第二目的層位的井深和方位，再次下入本實(shí)用新型及相應(yīng)的動(dòng)力鉆具或傳動(dòng)工具，重復(fù)上述步驟完成所有目的層位的套管開(kāi)窗作業(yè)。
【權(quán)利要求】
1.一種套管開(kāi)窗鉆頭，包括鉆頭本體(1)，其特征是:鉆頭本體(I)整體呈圓柱形，鉆頭本體(I)上端有3個(gè)或4個(gè)螺旋刀翼(4)及對(duì)應(yīng)的切削槽(5 )和排屑槽(6 )，鉆頭本體(I)下端為連接端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種套管開(kāi)窗鉆頭，其特征是:螺旋刀翼(4)整體作為切削刃，表面均布有切削槽(5)，鉆頭本體(I)的連接端為兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的銷(xiāo)釘掌(3)或螺紋連接孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種套管開(kāi)窗鉆頭，其特征是:切削槽(5)為弧形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種套管開(kāi)窗鉆頭，其特征是:排屑槽(6)為螺旋狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種套管開(kāi)窗鉆頭，其特征是:兩個(gè)銷(xiāo)釘掌(3)之間的鉆頭本體(I)中央為一光滑球形凹面(8);球形凹面(8)兩側(cè)為對(duì)稱(chēng)分布的光滑弧面(9)，光滑弧面(9)的母線與鉆頭本體(I)軸線夾角70°?80°。
【文檔編號(hào)】E21B10/43GK203655164SQ201320675327
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】侯樹(shù)剛, 楊忠華, 劉明國(guó), 鄭衛(wèi)建, 李幫民, 李同翔 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院