CN108843264A - 线切削式多功能铣锥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线切削式多功能铣锥，包括内设中心孔的铣锥体和连接在铣锥体前端的铣锥头，铣锥体由前至后依次分为锥体段、过渡段、波浪修窗段、保径段和接头段，在铣锥头上设有与中心孔连通的水眼，在铣锥体的锥体段、过渡段、波浪修窗段和保径段外缘分别均布有多条螺旋状凹槽，螺旋状凹槽与铣锥体中心线的夹角为6～30度，并在每个螺旋状凹槽内分别镶焊有硬质合金齿；在铣锥头前端的半球面上均布有多个安装孔并在每个安装孔内分别孕镶钻头齿，在铣锥头表面堆焊有合金颗粒并将钻头齿完全覆盖。有益效果是：能够避免开窗中憋钻、跳钻、憋泵和铣锥打齿问题，可实现开窗后可以直接盲打地层钻领眼，大大提高作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种侧钻工具，特别涉及一种线切削式多功能铣锥。
背景技术
侧钻工具包括用于在井内进行开窗侧钻的铣锥、导斜器和钻头等。铣锥作为打通套管和地层的重要工具，作用重大。目前传统铣锥是由铣锥头、铣锥体和接头组成。铣锥体由锥体段、修窗段、保径段和接头组成。由于铣锥体的锥体段直接过渡到没有锥度的修窗段，因此在这两段的交接部位铣锥齿负荷过高，普遍出现打齿问题，不仅降低了开窗效率，而且造成窗口不规则。又因为传统铣锥长径比较小，因此开出的窗口曲率半径较小，常常造成后续作业工具在窗口遇阻等复杂情况，大大增加了侧钻成本和周期。此外，由于传统铣锥只在铣锥头部位设有与铣锥体的中心孔相通的一个或多个水眼，通常钻井液依次通过铣锥体的中心孔和水眼进入井眼内清洗井底并将铁屑和岩屑携带到地面，当铣锥钻入地层后铣锥头与地层紧密接触，在某些地层铣锥头上的水眼容易被地层封堵，有时加钻压铣锥头上的水眼几乎被堵死，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，这样又大大降低了磨铣速度，也就降低了开窗效率。
为解决上述问题，公开号为206000500U的实用新型专利公开了一种自动调压式多功能铣锥，这种铣锥虽然能够避免因憋压引起的憋泵问题，但使用中又存在如下问题：1、由于这种铣锥的硬质合金齿排列除锥体段均与铣锥中心线平行，因此在该铣锥开窗出窗后和修窗中硬质合金齿与窗口套管多为面接触，由于面接触造成铣锥硬质合金齿切削负荷过大，造成开窗憋钻和跳钻，在修窗时普遍出现严重的打齿问题，大大降低了开窗和修窗的效率和质量。2、当遇到研磨性硬地层时，铣锥头无法钻入地层，只能提出铣锥再下入钻头钻入地层并盲打领眼，从而延长了作业时间，降低了工作效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够避免开窗中憋钻、跳钻、憋泵和铣锥打齿问题，可实现开窗后可以直接盲打地层钻领眼，大大提高作业效率的线切削式多功能铣锥。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种线切削式多功能铣锥，包括内设中心孔的铣锥体和连接在铣锥体前端的铣锥头，铣锥体由前至后依次分为锥体段、过渡段、波浪修窗段、保径段和接头段，在铣锥头上设有与中心孔连通的水眼，其特殊之处是：
在铣锥体的锥体段、过渡段、波浪修窗段和保径段外缘分别均布有多条螺旋状凹槽，螺旋状凹槽与铣锥体中心线的夹角为6～30度，并在每个螺旋状凹槽内分别镶焊有硬质合金齿；在铣锥头前端的半球面上均布有多个安装孔并在每个安装孔内分别孕镶钻头齿，在铣锥头表面堆焊有合金颗粒并将钻头齿完全覆盖。
作为进一步优选，所述的铣锥体由开窗体和修窗保径体两部分通过螺纹连接而成，其中开窗体是由所述锥体段、过渡段和公扣头组成，修窗保径体是由所述波浪修窗段、保径段和接头段组成，在对应波浪修窗段一端的所述中心孔内设有与公扣头配合的内螺纹；以便使用后只更换磨损较重的开窗体而重复利用修窗保径体。
作为进一步优选，所述锥体段和过渡段外缘的螺旋状凹槽均为9条且一一对应，并在螺旋状凹槽内依次交替镶焊有YG硬质合金齿、YW硬质合金齿和YD合金颗粒。
作为进一步优选，所述波浪修窗段外缘的螺旋状凹槽为4条并在螺旋状凹槽内分别镶焊有YD合金颗粒，以改善窗口光滑度。
作为进一步优选，所述保径段外缘的螺旋状凹槽为8条并在螺旋状凹槽内依次交替镶焊有YW硬质合金齿和YD合金颗粒，以提高其切削能力和抗冲击能力及保径功能。
作为进一步优选，所述波浪修窗段和保径段长度大于铣锥体直径的二倍。
作为进一步优选，所述开窗体的公扣头与修窗保径体通过粗牙螺纹连接，以保证其连接强度大于钻具连接强度。
作为进一步优选，所述波浪修窗段上沿径向设有副水孔且在副水孔内设有调压丝头，在调压丝头中心设有排水孔，所述调压丝头当泵压因憋压而达到设定值时能够受压自动弹出脱落。
作为进一步优选，所述调压丝头为软金属材料制成，以保证其脱落入井后不会影响磨铣作业。
作为进一步优选，所述过渡段和保径段的外径相等且稍大于波浪修窗段的外径。
本发明的有益效果是：
1、由于在铣锥体的锥体段、过渡段、波浪修窗段和保径段外缘分别均布有多条螺旋状凹槽，并在每个螺旋状凹槽内分别设有硬质合金齿，因此该铣锥在开窗和修窗过程中镶焊的硬质合金齿与窗口始终为线接触，这样不仅降低了切削负荷和硬质合金齿所受的冲击力，又避免了憋钻、跳钻和打齿问题，也提高了开窗效率和质量。
2、由于在铣锥头前端的半球面上均布有多个安装孔并在每个安装孔内分别孕镶钻头齿，在铣锥头表面堆焊有合金颗粒并将钻头齿完全覆盖，因此开窗后可以通过孕镶的钻头齿直接盲打地层钻领眼；这样就减少一次井队下钻头钻地层盲打领眼作业及一次起下钻作业时间，大大提高了作业效率。
附图说明
图1是本发明的结构分解图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是图1的C-C剖视图。
图中：开窗体1，锥体段101，过渡段102，公扣头103，修窗保径体2，波浪修窗段201，保径段202，接头段203，铣锥头3，水眼301，合金颗粒302，钻头齿4，中心孔5，螺旋状凹槽6，YG硬质合金齿7，YW硬质合金齿8，YD合金颗粒9，调压丝头10。
具体实施方式
如图1-图4所示，本发明涉及的一种线切削式多功能铣锥，包括内设中心孔5的铣锥体和连接在铣锥体前端的铣锥头3，铣锥体由前至后依次分为锥体段101、过渡段102、波浪修窗段201、保径段202和接头段203，在铣锥头3上对称设有与中心孔5连通的水眼301，水眼301与铣锥体2中心孔成一夹角倾斜布置且夹角优选为30度。在铣锥头3前端的半球面上均布有多个安装孔并在每个安装孔内分别孕镶钻头齿4，钻头齿4的齿尖凸出于铣锥头3的半球面，在铣锥头3的半球面堆焊有YD硬质合金颗粒302并将钻头齿4完全覆盖。所述过渡段102和保径段202的外径相等且稍大于波浪修窗段201的外径。
所述的铣锥体由开窗体1和修窗保径体2两部分通过螺纹连接而成，所述开窗体1的公扣头103与修窗保径体2通过粗牙螺纹连接，以保证其连接强度大于钻具连接强度。其中开窗体1是由所述锥体段101、过渡段102和公扣头103组成，修窗保径体2是由所述波浪修窗段201、保径段202和接头段203组成，在对应波浪修窗段201一端的所述中心孔内设有与公扣头103配合的内螺纹；以便使用后只更换磨损较重的开窗体1而重复利用修复后的修窗保径体2，从而降低使用成本。所述波浪修窗段201和保径段202长度大于铣锥体直径的二倍。
在铣锥体的锥体段101、过渡段102、波浪修窗段201和保径段202外缘分别均布有多条螺旋状凹槽6，螺旋状凹槽6与铣锥体中心线的夹角为6～30度，并在每个螺旋状凹槽6内分别镶焊有硬质合金齿。
所述锥体段101和过渡段102外缘的螺旋状凹槽6均为9条且一一对应，并在螺旋状凹槽6内依次交替镶焊有YG硬质合金齿7、YW硬质合金齿8和YD合金颗粒9。所述波浪修窗段201外缘的螺旋状凹槽6为4条并在螺旋状凹槽6内分别镶焊有YD合金颗粒，以改善窗口光滑度。所述保径段202外缘的螺旋状凹槽6为8条并在螺旋状凹槽6内依次交替镶焊有YW硬质合金齿和YD合金颗粒，以提高其切削能力和抗冲击能力及保径功能。
在铣锥体的波浪修窗段201上沿径向设有一个副水孔且在副水孔内旋入有调压丝头10，在调压丝头10中心设有排水孔；所述调压丝头10通过细牙螺纹连接在副水孔内，使调压丝头10当泵压因憋压而达到设定值时能够受压自动弹出脱落。所述调压丝头10为软金属材料制成，以保证其脱落入井后不会影响磨铣作业。
工作时，铣锥头3首先开始磨铣套管，随着钻进锥体段101、过渡段102、波浪修窗段201、保径段202依次开始磨铣套管并开出窗口，由于有保径段202对套管的磨铣作用，不仅使得窗口更加规则，而且加长了窗口，也就扩大了窗口井段的井眼曲率半径，就可以消除后续作业工具在窗口阻卡隐患。最后铣锥钻入地层时，铣锥头3表面的合金颗粒逐渐被磨掉并露出钻头齿4，通过钻头齿4能够直接在地层中钻出领眼，无需再起钻后下入钻头。当水眼301被地层堵死而发生憋压时，通过调压丝头10的排水孔能够分流一部分钻井液，避免因水眼301被封堵而引起的憋泵；当继续加钻压使憋压形成的泵压达到设定值(如15Mpa)时，调压丝头10受压后便会自动脱落，便可通过副水孔直接排出钻井液，使泵压快速恢复到正常值，无需降低钻压，可提高开窗效率。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种线切削式多功能铣锥，包括内设中心孔的铣锥体和连接在铣锥体前端的铣锥头，铣锥体由前至后依次分为锥体段、过渡段、波浪修窗段、保径段和接头段，在铣锥头上设有与中心孔连通的水眼，其特征是：
在铣锥体的锥体段、过渡段、波浪修窗段和保径段外缘分别均布有多条螺旋状凹槽，螺旋状凹槽与铣锥体中心线的夹角为6～30度，并在每个螺旋状凹槽内分别镶焊有硬质合金齿；在铣锥头前端的半球面上均布有多个安装孔并在每个安装孔内分别孕镶钻头齿，在铣锥头表面堆焊有合金颗粒并将钻头齿完全覆盖。
2.根据权利要求1所述的线切削式多功能铣锥，其特征是：所述的铣锥体由开窗体和修窗保径体两部分通过螺纹连接而成，其中开窗体是由所述锥体段、过渡段和公扣头组成，修窗保径体是由所述波浪修窗段、保径段和接头段组成，在对应波浪修窗段一端的所述中心孔内设有与公扣头配合的内螺纹；以便使用后只更换磨损较重的开窗体而重复利用修窗保径体。
3.根据权利要求1或2所述的线切削式多功能铣锥，其特征是：所述锥体段和过渡段外缘的螺旋状凹槽均为9条且一一对应，并在螺旋状凹槽内依次交替镶焊有YG硬质合金齿、YW硬质合金齿和YD合金颗粒。
4.根据权利要求3所述的线切削式多功能铣锥，其特征是：所述波浪修窗段外缘的螺旋状凹槽为4条并在螺旋状凹槽内分别镶焊有YD合金颗粒，以改善窗口光滑度。
5.根据权利要求4所述的线切削式多功能铣锥，其特征是：所述保径段外缘的螺旋状凹槽为8条并在螺旋状凹槽内依次交替镶焊有YW硬质合金齿和YD合金颗粒，以提高其切削能力和抗冲击能力及保径功能。
6.根据权利要求1或4或5所述的线切削式多功能铣锥，其特征是：所述波浪修窗段和保径段长度大于铣锥体直径的二倍。
7.根据权利要求2所述的线切削式多功能铣锥，其特征是：所述开窗体的公扣头与修窗保径体通过粗牙螺纹连接，以保证其连接强度大于钻具连接强度。
8.根据权利要求4所述的线切削式多功能铣锥，其特征是：所述波浪修窗段上沿径向设有副水孔且在副水孔内设有调压丝头，在调压丝头中心设有排水孔，所述调压丝头当泵压因憋压而达到设定值时能够受压自动弹出脱落。
9.根据权利要求8所述的线切削式多功能铣锥，其特征是：所述调压丝头为软金属材料制成，以保证其脱落入井后不会影响磨铣作业。
10.根据权利要求6所述的线切削式多功能铣锥，其特征是：所述过渡段和保径段的外径相等且稍大于波浪修窗段的外径。
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