CN103195362B - 一体式开窗侧钻工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式开窗侧钻工具，包括依次连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，导斜器斜铁通过定位块卡在铣锥下部的弧形燕尾槽内，在导斜器斜铁上端与铣锥之间设有定位螺栓，在导斜器斜铁内设有导液管，其特殊之处是：在铣锥上对应定位螺栓处设有副水孔，在定位螺栓上设有与副水孔连通的盲孔，在导斜器斜铁与铣锥未脱开时定位螺栓将副水孔堵死，定位螺栓被剪断后铣锥内孔通过副水孔和定位螺栓的盲孔与外部导通。优点是：能够避免因铣锥喷嘴孔被封堵而导致的憋泵，确保开窗时可以加足钻压，提高磨铣速度，从而提高开窗效率；只需一次起下钻便可完成固定导斜器和铣锥开窗及修窗作业，可大大提高工作效率，降低施工成本和劳动强度。

Description

一体式开窗侧钻工具

技术领域

本发明属于修井工具，特别涉及一种一体式开窗侧钻工具。

背景技术

开窗侧钻工具包括用于在井内进行开窗侧钻的导斜器和铣锥。传统的开窗侧钻工具的导斜器和铣锥是两套独立的工具，在开窗侧钻作业时先将导斜器接在送入器上并用钻具下到井内预定位置，按侧钻设计要求调整好导斜器斜面方位，再通过液压或机械坐封使导斜器固定于井内，然后通过旋转或拉压钻具使送入器与导斜器分离，再起出钻具和送入器并换上铣锥进行开窗作业。由于侧钻井都比较深，因而每一趟起下钻不仅作业时间长、成本高，而且工人劳动强度大。

为克服传统开窗侧钻工具存在的问题，提高工作效率，CN2679348和CN201756914分别公开了一种一体式套管开窗工具，受井眼、导斜器和铣锥的尺寸限制，这种一体式套管开窗工具要求铣锥和导斜器的连接同轴度较高。CN2679348是将铣锥和导斜器通过螺钉固接，由于导斜器上端为楔形尖端，因此这种连接结构的连接同轴度偏差较大，导致下井非常困难，经常发生导斜器意外落井。而CN201756914中的铣锥与导斜器通过一个连接套连接，由于受到导斜器和铣锥的尺寸限制以及开窗前还要先铣掉连接套，因此连接套只能做的较薄，导致在下钻时连接套极易变形，从而使铣锥与导斜器的同轴度产生较大偏差，导致工具遇阻无法下到预定位置，所以这种工具至今尚无成功应用实例。

我公司申请的发明专利CN102364029A公开了一种一体式开窗侧钻工具，该工具的铣锥与普遍使用的铣锥一样，喷嘴孔设在铣锥头上，这种结构的铣锥在钻入某些地层时喷嘴孔容易被地层或水泥封堵，这样就会产生憋压，为了缓解憋压引起的憋泵，需要降低钻压，这样就降低了磨铣速度，也就降低了开窗效率。此外这种结构的铣锥为了释放在起、下该工具时因突然遇阻等原因引起的激动压力，避免因激动压力导致坐封锚定装置发生误坐封，在铣锥上部的连接螺孔下端沿铣锥径向设有分流孔，由于该工具坐封时必须堵死该分流孔并使高压钻井液进入坐封锚定装置内腔，所以在铣锥内腔设有曲折的循环通道并在连接螺孔下部设有锥形坐封卡沿，还需配设与坐封卡沿配合的坐封球，因此其结构复杂，加工难度较大，制造成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种既能保证铣锥和导斜器的连接同轴度，又能避免因喷嘴被封堵而降低开窗效率，结构简单、便于加工，工作可靠、开窗效率高的一体式开窗侧钻工具。

本发明是这样实现的：它包括依次连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，导斜器斜铁通过一个定位块卡在铣锥下部的弧形燕尾槽内，在导斜器斜铁上端与铣锥之间设有定位螺栓，在导斜器斜铁内设有连通铣锥下端的喷嘴孔和坐封锚定装置内腔的导液管，其特殊之处是：在铣锥上对应定位螺栓处沿径向设有副水孔，在定位螺栓上设有与副水孔连通的盲孔，在导斜器斜铁与铣锥未脱开时所述的定位螺栓将副水孔堵死，在导斜器斜铁与铣锥脱开时即定位螺栓被剪断后，所述的铣锥内孔通过副水孔和定位螺栓的盲孔与外部导通。

上述的一体式开窗侧钻工具，所述的铣锥内孔为沿其轴向布置且笔直的中心孔，以简化结构。

上述的一体式开窗侧钻工具，在铣锥下端连接有铣锥头，所述的喷嘴孔设在铣锥头上且与铣锥内孔连通。

上述的一体式开窗侧钻工具，所述的定位块对应导斜器斜铁一侧为圆柱形并插入焊接在导斜器斜铁上。

上述的一体式开窗侧钻工具，在定位块上设有与导斜器斜铁和铣锥同轴线且与弧形燕尾槽相配合的弧形卡沿，所述的定位块通过弧形卡沿卡入弧形燕尾槽内，以保证铣锥和导斜器的连接同轴度。

上述的一体式开窗侧钻工具，在定位块与铣锥之间设有紧固螺钉，以确保铣锥与导斜器斜铁连接牢固。

上述的一体式开窗侧钻工具，所述的坐封锚定装置是由分别固接在导斜器斜铁下端外缘和中心处的缸套和射流管，设在缸套内的上、下锥形体，分别均布连接在上、下锥形体上并可由缸套外壁伸出的卡瓦，设在下锥形体的中心孔内并连接上、下锥形体的限位管，设在下锥形体中心孔下端的单向阀以及连接在缸套下端的引鞋管构成，所述的射流管上端与导液管插接、下端与上锥形体插接，在限位管上均布有条形孔。

本发明的优点是：

1、由于定位螺栓被剪断后，所述的铣锥内孔可通过副水孔和定位螺栓的盲孔与外部导通，因此能够避免因铣锥的喷嘴孔被地层或水泥封堵而导致的憋泵，确保开窗时可以加足钻压，提高磨铣速度，从而提高了开窗效率。

2、由于铣锥与导斜器斜铁通过固定在导斜器斜铁上的定位块和定位螺栓连接，因此能够保证铣锥和导斜器的连接同轴度，工作可靠。只需一次起下钻便可完成固定导斜器和铣锥开窗及修窗作业，比传统开窗侧钻工具节省了一趟起下钻作业，可大大提高工作效率，降低施工成本和劳动强度。

3、由于在铣锥上对应定位螺栓处沿径向设有副水孔，在起、下该工具时如果产生激动压力其压力峰值便会由副水孔及定位螺栓与铣锥之间的间隙释放一些，这样就不会引起坐封锚定装置误坐封，因此铣锥内腔无需再设置分流孔、循环通道、坐封卡沿以及坐封球，铣锥内孔为沿其轴向布置且笔直的中心孔，简化了铣锥结构，便于加工制造，可提高生产效率，并降低制造成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

图中：铣锥1，铣锥内孔101，副水孔102，环形凹槽2，弧形燕尾槽201，梯形槽202，铣锥头3，喷嘴孔301，导液管4，导斜器斜铁5，射流管6，缸套7，剪切螺钉8，径向卡瓦9，上锥形体10，限位管11，条形孔1101，密封圈12，下锥形体13，纵向卡瓦14，单向阀15，引鞋管16，定位块17，弧形卡沿1701，紧固螺钉18，定位螺栓19，盲孔1901。

具体实施方式

如图所示，该一体式开窗侧钻工具包括空心铣锥1、连接在铣锥1下部的导斜器斜铁5和固接在导斜器斜铁5下端的坐封锚定装置。在导斜器斜铁5内设有连通铣锥1内孔和坐封锚定装置内腔的导液管4，在铣锥1下端固接有铣锥头3，在铣锥头3上设有与铣锥内孔101连通的喷嘴孔301，所述的导液管4上端由导斜器斜铁5的斜面上部引出并插入焊接到所述的喷嘴孔301内。所述的铣锥1下部压在导斜器斜铁5的上部斜面上，在铣锥1下部沿圆周方向加工有环形凹槽2，环形凹槽2对应导斜器斜铁5一侧为一段里宽外窄的弧形燕尾槽201、其余大部分为里窄外宽的梯形槽202，在导斜器斜铁5的斜面上对应环形凹槽2处固设有定位块17，定位块17对应导斜器斜铁5的一侧为圆柱形并插入焊接在导斜器斜铁5上，在定位块17上设有与导斜器斜铁5和铣锥1同轴线且与弧形燕尾槽201相配合的弧形卡沿1701，定位块17通过弧形卡沿1701卡入弧形燕尾槽201内，在定位块17与铣锥1之间设有紧固螺钉18。

在导斜器斜铁5上端与铣锥1之间设有定位螺栓19。在铣锥1上对应定位螺栓19处沿径向设有副水孔102，在定位螺栓19上设有与副水孔102连通的盲孔1901，在导斜器斜铁5与铣锥1未脱开时所述的定位螺栓19将副水孔102堵死，在导斜器斜铁5与铣锥1脱开时即定位螺栓19被剪断后，所述的铣锥1内孔为沿其轴向布置且笔直的中心孔，铣锥1内孔通过副水孔102和定位螺栓19的盲孔1901与铣锥1外部导通。

所述的坐封锚定装置包括固接在导斜器斜铁5下端外缘的缸套7和导斜器斜铁5下端中心孔103内的射流管6，在缸套7内设有上锥形体10和下锥形体13，在上、下锥形体上分别通过剪切螺钉8均布连接有可由缸套7外壁伸出的径向卡瓦9和纵向卡瓦14，在下锥形体13的中心孔内设有连接上、下锥形体的限位管11，限位管11上端与上锥形体10通过粗牙螺纹连接，限位管11与下锥形体13通过细牙锯齿形螺纹连接且限位管11上的细牙锯齿形螺纹牙尖朝下，在限位管11的管壁上对应下锥形体13处均布有沿纵向布置的条形孔1101。在下锥形体13中心孔下端设有由球座和钢球构成的单向阀15，在缸套7下端连接有引鞋管16，所述的射流管6上端口与导液管4插接、下端与上锥形体10插接，在射流管6和上锥形体10之间以及上、下锥形体和缸套7之间分别设有密封圈12。

工作时，将铣锥1上端与钻具连接，用钻具将该工具送入井内预定位置，将导斜器斜铁5的斜面调整到预定方位后，开泵循环，高压钻井液依次通过铣锥1内孔、导液管4、射流管6、上锥形体10内孔和限位管11，由于下锥形体13的下端口被单向阀15堵死，因此高压钻井液最终通过条形孔1101进入上、下锥形体之间。当上、下锥形体之间充满钻井液时，由于限位管11上均布有条形孔1101而具有一定的弹性，钻井液便会推动上锥形体10并带动限位管11使其与下锥形体13发生“跳扣”现象，最终上、下锥形体将剪切螺钉8剪断并迫使径向卡瓦9和纵向卡瓦14卡到井壁上，当泵压达到预定值时，稳压30秒便可停泵。然后正转钻具，通过铣锥1将紧固螺钉18和定位螺栓19剪断，从而打开铣锥副水孔102，定位块17从弧形燕尾槽201中旋出，继续旋转钻具，导液管4在喷嘴孔301出口处被拧断而使喷嘴孔301自然形成铣锥喷嘴，此时导斜器斜铁5和铣锥1完全脱开，这时便可开泵循环钻井液，旋转钻具并施加钻压进行开窗侧钻。开窗过程中，一旦铣锥喷嘴孔301被地层或水泥憋堵，通过铣锥副水孔102便会释放一部分高压钻井液，从而避免了因憋压而引起的憋泵。

Claims (7)

1.一种一体式开窗侧钻工具，包括依次连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，导斜器斜铁通过一个定位块卡在铣锥下部的弧形燕尾槽内，在导斜器斜铁上端与铣锥之间设有定位螺栓，在导斜器斜铁内设有连通铣锥下端的喷嘴孔和坐封锚定装置内腔的导液管，其特征是：在铣锥上对应定位螺栓处沿径向设有副水孔，在定位螺栓上设有与副水孔连通的盲孔，在导斜器斜铁与铣锥未脱开时所述的定位螺栓将副水孔堵死，在导斜器斜铁与铣锥脱开时即定位螺栓被剪断后，所述的铣锥内孔通过副水孔和定位螺栓的盲孔与外部导通。

2.根据权利要求1所述的一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述的铣锥内孔为沿其轴向布置且笔直的中心孔。

3.根据权利要求1所述的一体式开窗侧钻工具，其特征是：在铣锥下端连接有铣锥头，所述的喷嘴孔设在铣锥头上且与铣锥内孔连通。

4.根据权利要求1所述的一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述的定位块对应导斜器斜铁一侧为圆柱形并插入焊接在导斜器斜铁上。

5.根据权利要求1或4所述的一体式开窗侧钻工具，其特征是：在定位块上设有与导斜器斜铁和铣锥同轴线且与弧形燕尾槽相配合的弧形卡沿，所述的定位块通过弧形卡沿卡入弧形燕尾槽内。

6.根据权利要求1或4所述的一体式开窗侧钻工具，其特征是：在定位块与铣锥之间设有紧固螺钉。

7.根据权利要求1所述的一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述的坐封锚定装置是由分别固接在导斜器斜铁下端外缘和中心处的缸套和射流管，设在缸套内的上、下锥形体，分别均布连接在上、下锥形体上并可由缸套外壁伸出的卡瓦，设在下锥形体的中心孔内并连接上、下锥形体的限位管，设在下锥形体中心孔下端的单向阀以及连接在缸套下端的引鞋管构成，所述的射流管上端与导液管插接、下端与上锥形体插接，在限位管上均布有条形孔。