CN100516449C - 小井眼液压可控式变径扩孔钻头 - Google Patents

Abstract

一种小井眼液压可控式变径扩孔钻头。主要解决现有扩孔钻头保径性能差、难于缩回到工具体内的问题。其特征在于：领眼钻头(1)上端连接有主体(2)，领眼钻头(1)内水眼上座有球阀(3)，球阀(3)的阀杆(4)台阶下卡套有径向带过流通道的连接套(5)，连接套(5)上端与主体(2)内空心的活塞(6)相连接，主体(2)壁上3个长条孔内两侧斜滑槽内置有刀体(8)，活塞(6)上与刀体(8)下端对应处有水眼(9)，刀体(8)与活塞(6)相接触。该扩孔钻头具有保径性能好，刀体缩回性能可靠，使用寿命长的特点。

Description

小井眼液压可控式变径扩孔钻头

技术领域：

本发明涉及油田钻井领域中所用的扩孔钻头，尤其是小井眼液压可控式变径扩孔钻头。

背景技术：

在油田钻井领域，老井重钻包括老井侧钻和老井加深，其目的是以较低的生产成本提高老油田的开发效率。在套管内进行老井侧钻和老井加深中，对于套损井大修、深层油气开发具有重要意义。在老井重钻中最突出的问题是生产井寿命短，生产井寿命短的主要原因是固井质量差，而影响固井质量的最主要原因是尾管和井眼之间的环空间隙小。如要增加环空间隙就得扩孔。小井眼扩孔作业中，扩孔钻头是关键设备之一。扩孔钻头主要有水力驱动柱塞式扩孔钻头、水力和铰支悬臂式扩孔钻头及偏心多心扩孔钻头，这些扩孔钻头分别存在着保径性能差、难于缩回到工具体内、使用寿命短的问题。

发明内容：

为了克服现有扩孔钻头保径性能差、难于缩回到工具体内的不足，本发明提供一种小井眼液压可控式变径扩孔钻头，该扩孔钻头在作业时不仅保径性能好，刀体缩回性能可靠，使用寿命长，安全可靠，而且具有水力报警功能，便于操作，维修保养方便的特点。

本发明的技术方案是：该小井眼液压可控式变径扩孔钻头包括领眼钻头，领眼钻头上端连接有主体，领眼钻头内水眼上座有球阀，球阀的阀杆台阶下卡套有径向带过流通道的连接套，连接套上端与主体内空心的活塞相连接，主体壁上3个长条孔内两侧斜滑槽内置有刀体，通过长条孔内两侧斜滑槽使刀体与主体连接在一起，活塞上与刀体下端对应处有水眼，刀体与活塞上连接的推块相接触，通过活塞连接的推块推动刀体向上移动，又通过长条孔内上端的限位块限止刀体超范围的移动，使刀体在长条孔内两侧斜滑槽内设计的范围内移动。

上述方案中的主体上有与刀体相连的暂锁剪切销钉。

本发明具有的有益效果是：该小井眼液压可控式变径扩孔钻头由于采用了上述方案，刀体由于受到限位块严格限位，刀体所在的位置不受扭矩与钻压的影响，所以该扩孔钻头具有良好的保径性能。根据等体积破岩法进行布齿的设计原则，刀体采用沿主体斜滑槽移动而延伸扩孔，刀体长度可适度的增大，切削齿也可增多，使每个切屑齿所承受的切屑力减小，而且每个切屑齿所受力均匀，从而可提高切屑齿的耐用度，也就延长该扩孔钻头的使用寿命。再由于提高了刀体的刚度，在相同切屑力下刀体产生塑性变形小，同时刀体沿主体斜滑槽下滑而回缩到工具体内，不存在钻屑或岩石块卡夹刀体而不能回缩到工具体内的事故隐患。所以刀体可安全可靠回缩到主体内。该扩孔钻头利用泵压的变化可充分确定刀体已经完全打开，实现了水力报警，易于判别。再由于该扩孔钻头结构简单，运动链短，拆装方便，所以维护保养方便。

附图说明：

附图1是本发明结构视图；

附图2是本发明刀体打开状态的结构剖视图；

附图3是本发明刀体关闭状态的结构剖视图。

图中1-领眼钻头，2-主体，3-球阀，4-阀杆，5-连接套，6-活塞，7-暂锁剪切销钉，8-刀体，9-水眼，10-限位块，11-密封件，12-推块。

具体实施方式：

下面结合附图将对本发明作进一步说明：

由图1结合图2、图3所示，该小井眼液压可控式变径扩孔钻头包括领眼钻头1，领眼钻头1上端连接有主体2，通过领眼钻头1定心扶正；领眼钻头1内水孔上座有球阀3，通过增减泵压可控制球阀3的开关，也就实现了刀体8打开、收回和水力报警的目的；球阀3的阀杆4台阶下卡套有径向带过流通道的连接套5，连接套5上端与主体2内空心的活塞6相连接，通过阀杆4及连接套5将球阀3与活塞6连接起来，当钻井液从活塞6的空心通道进入连接套5内后，再由连接套5的过流通道进入领眼钻头1内，推动活塞6上移，打开刀体8，钻井液分别从领眼钻头1水眼及水眼9喷出；主体2壁上3个长条孔内两侧斜滑槽内置有刀体8，通过长条孔内两侧斜滑槽使刀体8与主体2连接在一起，同时因斜滑槽上端向外，下端向内，在活塞6下推块12的推动刀体8在斜滑槽内移动，活塞6向上移动时刀体8打开，通过上提钻具依靠井壁压力或投球憋压回缩刀体8，从而实现了刀体8打开和收回的目的；主体2上有与刀体8相连的暂锁剪切销钉7，为防止刀体8在下放时损坏套管，该扩孔钻头在下井前通过暂锁剪切销钉7将刀体8暂时锁定在主体2上，当下放到预定井段时通过泵循环到一定排量剪断暂锁剪切销钉7，使刀体8打开；活塞6上与刀体8下端对应处有水眼9，通过水眼9增强刀体8排屑和冷却效果；刀体8与活塞6上连接的推块12相接触，通过活塞6连接的下的推块12即推动刀体8向上移动，又通过长条孔内上端的限位块10限止刀体8超范围的移动，使刀体8在长条孔内两侧斜滑槽内设计的范围内移动，这样就提高了保径性能；压帽下端活塞6台阶上填充有密封件11，连接套5上端活塞6台阶上填充有密封件11，通过密封件11加强密封效果，保证泵压的正常循环。

实际使用时，首先将3个刀体8回缩至主体2的长条孔内，用暂锁剪切销钉7将刀体8锁定，再将该小井眼液压可控式变径扩孔钻头连接在钻铤下端，再将该扩孔钻头下到预定扩孔井段处，开泵循环到一定排量将暂锁剪切销钉7剪断，钻井液通过钻杆、钻铤、活塞6进入领眼钻头1内，因领眼钻头1的水眼由球阀3关闭，水眼9打开，利用钻头压降推动活塞6向上移动，刀体8在活塞6的作用下沿主体2壁上长条孔内两侧斜滑槽向上移动，活塞6到达预定行程，刀体8完全外伸实现扩孔工作。当刀体8活塞6到达预定行程时由连接套5及阀杆4上提球阀3，使领眼钻头1的3个水眼打开，领眼钻头1的3个水眼开始工作，泵压会瞬时突降，报告刀体8已经完全打开。此时水眼9及领眼钻头1下的水眼共6个水眼同时工作，即由打开前的3×φ8水眼状态过渡到打开后的预调控好的水眼状态。扩孔工作完成后，停泵、倒划眼，靠刀体8与井壁之间的压力将刀体8沿斜面滑下移，刀体8回缩到主体2内，也可投球后利用水力作用使活塞下行后令刀体回缩。该小井眼液压可控式变径扩孔钻头结构简单巧妙，与其它同类钻头比较具有保径效果好、刀体回缩性能可靠、完全扩径后水力报警的特点，可依据不同地层更换刀块，领眼钻头的水嘴也可依据不同的工艺要求调换。该钻头可在老井重钻和老井加深中应用，可使停产老井重新恢复生产、焕发活力，具有明显的经济和社会效益，具有良好的推广前景。

综上所述，该小井眼液压可控式变径扩孔钻头不仅具有良好的保径效果，较长的工作寿命，可靠的回缩性能，水力报警，易于判别，便于操作，维护保养方便等特点。而且破岩能力较强，切屑齿的清洗和冷却效果良好。

Claims (2)

1、一种小井眼液压可控式变径扩孔钻头，包括领眼钻头(1)，其特征在于：领眼钻头(1)上端连接有主体(2)，领眼钻头(1)内水眼上座有球阀(3)，球阀(3)的阀杆(4)台阶下卡套有径向带过流通道的连接套(5)，连接套(5)上端与主体(2)内空心的活塞(6)相连接，主体(2)壁上3个长条孔内两侧斜滑槽内置有刀体(8)，通过长条孔内两侧斜滑槽使刀体(8)与主体(2)连接在一起，活塞(6)上与刀体(8)下端对应处有水眼(9)，刀体(8)与活塞(6)上连接的推块(12)相接触，通过活塞(6)连接的推块(12)推动刀体(8)向上移动，又通过长条孔内上端的限位块(10)限止刀体(8)超范围的移动，使刀体(8)在长条孔内两侧斜滑槽内设计的范围内移动。

2、根据权利要求1所述的小井眼液压可控式变径扩孔钻头，其特征在于：主体(2)上有与刀体(8)相连的暂锁剪切销钉(7)。

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