CN100451294C - 一种段铣器 - Google Patents

Abstract

一种段铣器硬质合金块的排列方式及段铣器，用于石油天然气钻井的套管段铣及开窗作业，属于石油天然气钻井的套管段铣及开窗器的制造技术领域，本发明对段铣器刀翼的硬质合金块采用以列为单位平行基准面错位和等间距排列的方式，同时，在段铣器上不设扶正器，使得段铣器能产生横向运动，刀翼在运动中不断碾断切削出来的铁屑，使铁屑变得较短，更容易被钻井液携带出井眼，从而具备提高段铣能力的技术特点，本发明适合于各种尺寸套管开窗用的段铣器。

Description

一种段铣器

技术领域

一种段铣器硬质合金块的排列方式及段铣器，用于石油天然气钻井的套管段铣开窗作业，属于石油天然气钻井的套管段铣以及开窗器的制造技术领域。

背景技术

在现有技术中，用于套管开窗主要有段铣器和导斜器两种，目前的段铣器一般带有三块刀翼或多块刀翼，用于对井下套管的切割和磨铣出一段没有套管的裸眼井段，为在这一位置重新钻出一个新井眼提供条件，现有的段铣器一般在每块刀翼的底部或侧面整齐而紧密地排列有硬质合金材料，用来切削套管；同时，在段铣器上都设有扶正器，段铣工具在井内旋转时基本上不产生与钻具轴线相垂直的横向运动，因此，切削下来的铁屑长而卷曲，形成施工隐患，对于使用导斜器进行套管开窗作业的井来说，由于导斜器是放置在井下套管需要开窗的位置，所以，当开窗工作在进行时或在完成后的新井眼钻井过程中，旋转的钻具随时都有可能将导斜器拨动，使导斜器转动方向，从而缩小已开好的窗口；上述两种现有技术的缺点是，前者在施工时由于切削下来的铁屑太长，常常会相互缠绕、堆积在段铣器刀片附近的空挡处，不容易被钻井液携带出井眼，这样就会造成段铣工具被卡，给段铣作业带来困难，若采用导斜器开窗的方法，一旦导斜器被转动哪怕是较小的角度，就会锁住已经下入井内的钻具并使其难以从井内取出，所以，后者不仅在开窗时容易失败，而且给随后的新井眼钻井施工留下隐患。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺点，采用不对称排列硬质合金块的方式，设计一种在段铣过程中能将铁屑有效地切断，并且容易被钻井液携带出井眼或下落到废弃的老井眼中，从而避免卡钻的段铣器硬质合金块的排列方式及其段铣器。

本发明是这样实现的：本发明包括段铣器硬质合金块排列方式及其段铣器，按一只段铣器用三只刀架，并且均匀分布在段铣器同一截面的圆周上，每只刀架上有一块刀翼6，段铣器工作时按顺时针旋转切削套管，在刀翼6面向旋转方向的一面上间隔镶嵌多列硬质合金块5，其排列方式是：以三块刀翼中的任意一块为第一刀翼，以最小焊缝宽度为基数，每块刀翼的第一列硬质合金块5到基准面4的距离为：第一刀翼增加1.0mm-1.5mm，第二刀翼增加2mm-3mm宽度，第三刀翼增加3mm-4.5mm宽度，以后每列硬质合金块5的列间距离相等，硬质合金块5的宽度一致，硬质合金块5的宽度略大于列间距，形成三块刀翼上硬质合金块5的列与列错位排列，从而构成对套管切削面的完全切削覆盖和断开铁屑的途径；在段铣器本体2上不设置扶正器，同时在强度许可的前提下缩小段铣器本体2的直径，以便增大段铣器本体2与其所段铣的套管的内径之差，使段铣器在切削套管时具备较大的横向滑动量，在小直径套管中使用的段铣器，由于横向滑动量较小，所以，单列合金块宽度与一个列间距之和应小于0.8倍横向滑动量，以便硬质合金块5在切削过程中有接触和离开套管的可能，在横向滑动量较大的情况下，硬质合金块5的宽度不大于4mm，列间距不大于3mm；硬质合金块5是镶嵌入刀翼6本体内的，防止在切削过程中发生移位；段铣器下部引导部9的直径比上部段铣器本体2的直径小10mm～20mm，为下落的铁屑提供较宽的空间，段铣器可以是三刀单翼的，也可以是三刀双翼的，刀翼6的外型上窄下宽，当刀翼6收拢时其底端尖部应完全收入段铣器本体2内，这样可保证钻具顺利下入井内，当刀翼6打开时，上窄下宽的设计可使底端尖部外伸，有利于初期切割套管，刀翼6在刀架3上的焊接，应使刀翼底端向运动方向倾斜，与段铣器本体轴线间形成4°～5°的倾角，保持硬质合金块5在段铣过程中一直处于自锐状态。

本发明的优点是：由于每块刀翼6上镶嵌的硬质合金块5离基准面4的初始距离不同，因而形成在整体构造上的错位排列，构成了硬质合金块5对套管的间断切削和不对称切削，一方面，间断切削控制了铁屑的长度，同时，由于没有扶正器，段铣器在套管中工作时有横向滑动的空间，因此，刀翼6在运动中不断地碾断切削出来的铁屑，使铁屑变得更短，更容易被带到地面，从而防止了卡钻，使段铣施工更为安全、方便。

附图说明

图1为本发明段铣器刀翼在段铣器本体2上的局部剖面结构示意图。

图2为本发明图1中刀架3和刀翼6的放大结构图。

图3为按基准面4展开的三块刀翼硬质合金块的截面分布俯示图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的最佳实施例：本发明包括段铣器硬质合金块的排列方式及其段铣器，以三刀单翼段铣器为例，段铣器本体2通过连接丝扣1与上部钻具相连接，下入井内预定井深处进行套管段铣作业，段铣器刀翼6均匀分布于段铣器本体2的园周上，段铣器工作时按顺时针方向旋转切削套管，以三块刀翼中的任意一块为第一翼，其合金块的排列方式是：在刀翼6面向旋转方向一侧的平面上间隔镶焊多列硬质合金块5，三块刀翼中的每一翼的第一列硬质合金块到基准面4的距离分别是：以最小焊缝宽度为基数，第一刀翼增加1.0mm-1.5mm宽度，第二刀翼增加2mm-3mm宽度，第三刀翼增加3mm-4.5mm宽度，以后每列硬质合金块5的列间距离相等，硬质合金块5的宽度一致，形成三块刀翼上硬质合金块5的列与列错位排列，从而构成对套管切削面的完全切削覆盖和非对称性切削；硬质合金块5的宽度≤4mm，硬质合金块5各列的列间距≤3mm，硬质合金块5是镶嵌入刀翼6本体的，表面间隔部位由焊接材料10加固，刀翼6打开时三只刀翼上窄下宽，在三块刀翼底端尖部7与硬质合金块5同一侧面及外侧斜边上可密集焊接合金碎块11，用来提高段铣初期割断套管的能力；段铣器包括段铣器本体2和段铣刀翼6，段铣器本体2上部有连结丝扣1，段铣刀翼由刀架3和刀翼6构成，在段铣器本体2上不设置扶正器，其下部引导端9的外园直径比段铣器本体2上端的外园直径小10mm～20mm，刀翼6的底端8是朝钻具转动方向倾斜着焊接在刀架3上的，与段铣器本体2轴线形成4°～5°的倾角，保持硬质合金块5在段铣过程中一直处于自锐状态；段铣器可以设计为三刀单翼的，可以是三刀双翼，也可以是多刀单翼；使用时，将段铣器下到需要进行段铣的位置，在泵压下，刀翼6向外展开伸出段铣器本体2直至刀翼6底端8的尖部7的合金碎块11首先接触并紧压在套管内表面，转动钻具，尖部硬合金碎块11就开始切割套管，当刀翼6完全打开后就可向下段铣套管了；由于段铣器本体2上没有设置扶正器，所以，在段铣过程中，段铣器在井中有一定的自由摆动幅度，刀翼6在切屑时，通过多向复合运动，使得割下来的铁屑被分割成小段或被刀翼6碾断或锉断成更小的碎块，这样，就容易利用钻井液将铁屑携带到地面，从而防止了卡钻，使段铣施工更为安全、方便。

Claims (4)

1、一种段铣器，其特征是：所述段铣器包括锻铣器本体、三只刀架和三块刀翼，刀翼通过各自的刀架设置在本体上，刀翼与刀架的连接处是基准面：

a、在三块刀翼上布置有硬质合金块，以最小焊缝宽度为基数，第一块刀翼上的第一列硬质合金块离基准面的距离增加1.0mm-1.5mm，第二块刀翼上的第一列硬质合金块离基准面的距离增加2mm-3mm，第三块刀翼上的第一列硬质合金块离基准面的距离增加3mm-4.5mm；

b、三块刀翼上第一列硬质合金块以后布置的每列硬质合金块之间的列间距离相等，每块硬质合金块的宽度一样宽，形成三块刀翼上硬质合金块的列与列错位排列。

2、根据权利要求1所述的一种段铣器，其特征是：所述刀翼与段铣器本体轴线间有4°～5°的倾角。

3、根据权利要求1所述的一种段铣器，其特征是：硬质合金块是焊接镶嵌在刀翼本体上的。

4、根据权利要求1所述的一种段铣器，其特征是：在三块刀翼旋转方向的平面上布置有多列硬质合金块。

Images