CN109386246B - 一种用于回接筒扫塞、磨铣的钻具及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于回接筒扫塞、磨铣的钻具及方法。钻具包括钻杆、伸缩杆组件及铣鞋，伸缩杆组件包括伸缩外杆、伸缩内杆及限位组件，伸缩外杆的一端设有清除筒体，清除筒体上设有容置腔。扫塞及磨铣方法包括：将钻具下降至回接筒顶部水泥石的上端，将铣鞋移动至清除筒体的容置腔内，对伸缩内杆的位置进行限位；下移清除筒体对回接筒顶部的水泥石进行刮除；当清除筒体刮至回接筒上端口顶部时，停止扫塞，将铣鞋移动至伸出清除筒体的容置腔，对伸缩内杆的位置进行限位；下移铣鞋对回接筒内壁进行磨铣抛光，当磨铣至回接筒下端口时，停止磨铣。本发明具有效率高、节约成本，且工作可靠性及安全性高等优点。

Description

一种用于回接筒扫塞、磨铣的钻具及方法
技术领域
本发明涉及石油钻井领域，尤其涉及一种用于回接筒扫塞、磨铣的钻具及方法。
背景技术
尾管回接工艺是指尾管固井结束后下入底端连接有回接工具的回接套管，把回接筒从尾管悬挂器位置回接到井口的一种工艺。通常情况下，在下入回接套管前需对尾管悬挂器回接筒顶部残留的水泥石进行清除，并对回接筒进行磨铣抛光，以确保回接工具与回接筒间的良好密封。
在现有技术中，通常采用“三趟钻”进行回接筒的扫塞及磨铣，具体讲，第一趟钻下适合上层套管内径的钻头清除回接筒顶部残留的水泥石；第二趟钻下适合尾管内径的钻头清除回接筒内部及尾管悬挂器内部残留的水泥石；第三趟钻下与回接筒内径相适应的铣鞋对回接筒内壁进行刮光处理。这种方式需要多趟钻才能完成回接筒的扫塞及磨铣，其效率低；同时，第一趟钻对是否钻至回接筒上端口或是否已对上端口形成破坏无法判断，若回接筒顶部留有水泥环或上端口变形，将影响铣鞋或回接工具的下入，也增大了回接工具密封失效的风险，如果下入工具进行回接筒的修复，又将严重影响工程时效，造成严重损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种效率高、节约成本，且工作可靠性及安全性高的用于回接筒扫塞、磨铣的钻具及方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于回接筒扫塞及磨铣的钻具，包括依次连接的钻杆、伸缩杆组件及铣鞋，所述伸缩杆组件包括与钻杆连接的伸缩外杆、与铣鞋连接的伸缩内杆，以及在扫塞和磨铣回接筒时对伸缩内杆进行限位的限位组件，所述伸缩外杆供伸缩内杆伸出的一端设有用于回接筒扫塞的清除筒体，所述清除筒体上设有用于放置铣鞋的容置腔。
作为上述技术方案的进一步改进：
还包括沿所述伸缩外杆轴向设置的螺旋导向槽，所述伸缩内杆通过导向键滑设于所述螺旋导向槽内。
所述限位组件包括位于螺旋导向槽上端的上限位件，所述上限位件包括上部换向槽及上部限位槽，所述上部换向槽的两端分别与螺旋导向槽及上部限位槽连接；所述上部限位槽为竖直设置，且位于所述螺旋导向槽的上方。
所述限位组件还包括位于螺旋导向槽下端的下限位件，所述下限位件包括下部换向槽及下部限位槽，且所述下部换向槽的两端分别与螺旋导向槽及下部限位槽连接；所述下部限位槽为竖直设置，且位于所述螺旋导向槽的下方。
所述上部换向槽与上部限位槽及螺旋导向槽之间设有第一弧形连接槽；所述下部换向槽与下部限位槽及螺旋导向槽之间设有第二弧形连接槽。
所述清除筒体的下方设有与回接筒上端口配合的修复斜面，所述修复斜面的外表面设有硬质合金层。
所述铣鞋的前端设有液体循环孔，所述伸缩内杆上设有与液体循环孔连通的贯通孔。
所述伸缩外杆与钻杆之间设有上接头，所述伸缩外杆与上接头螺纹连接。
一种如上述所述的钻具的回接筒扫塞及磨铣方法，包括如下步骤：
(1)将钻具下至回接筒顶部水泥石的上端位置，将伸缩内杆上的铣鞋移动至伸缩外杆上的清除筒体的容置腔内，并采用限位组件对伸缩内杆的位置进行限位；
(2)旋转并下移清除筒体，对回接筒顶部的水泥石进行刮除；
(3)当清除筒体刮至回接筒上端口顶部时，停止扫塞，并将伸缩内杆上的铣鞋移动至伸出伸缩外杆上的清除筒体的容置腔，并采用限位组件对伸缩内杆的位置进行限位；
(4)旋转并下移铣鞋对回接筒内壁进行磨铣抛光，当磨铣至回接筒下端口时，停止磨铣。
作为上述技术方案的进一步改进：
在步骤(4)后，将磨铣回接筒的钻具下深与扫塞回接筒的钻具下深的差值与回接筒的长度进行比较，当钻具下深的差值大于回接筒的长度时，继续采用清除筒体对回接筒顶部的水泥石进行刮除；当钻具下深的差值小于回接筒的长度时，采用清除筒体的修复斜面对回接筒的上端口进行修整。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的伸缩杆组件包括伸缩外杆及伸缩内杆，其结构简单；且伸缩外杆上设有回接筒扫塞的清除筒体，清除筒体上设有放置铣鞋的容置腔，使得伸缩内杆上的铣鞋在清除筒体扫塞时可进入容置腔内，在磨铣时可伸出容置腔进行回接筒的磨铣，即本发明的钻具一趟钻可同时实现回接筒扫塞及磨铣，避免了多趟钻工序繁琐的问题，其操作方便、效率高，且节约作业成本；同时，本发明设置有在扫塞和磨铣回接筒时对伸缩内杆进行限位的限位组件，使得伸缩内杆上的铣鞋在磨铣和扫塞时不会产生轴向移动，保证了磨铣和扫塞的顺利进行，其工作可靠性及安全性高。本发明的回接筒扫塞及磨铣方法同样具有上述优点。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是本发明的结构示意图(回接筒扫塞状态)。
图2是本发明伸缩内杆与伸缩外杆的位置关系示意图(回接筒扫塞状态)。
图3是本发明的结构示意图(回接筒磨铣状态)。
图4是本发明伸缩内杆与伸缩外杆的位置关系示意图(回接筒磨铣状态)。
图中各标号表示：
1、伸缩杆组件；11、伸缩外杆；111、螺旋导向槽；12、伸缩内杆；121、导向键；122、贯通孔；2、铣鞋；21、液体循环孔；22、铣肋；3、上限位件；31、上部换向槽；32、上部限位槽；4、下限位件；41、下部换向槽；42、下部限位槽；5、清除筒体；51、容置腔；52、修复斜面；6、上接头。
具体实施方式
下文将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1至图4所示，本实施例的用于回接筒扫塞及磨铣的钻具，包括依次连接的钻杆、伸缩杆组件1及铣鞋2。其中，钻杆用于提供伸缩杆组件1及铣鞋2的驱动力；铣鞋2用于对回接筒内壁进行磨铣；伸缩杆组件1包括伸缩外杆11、伸缩内杆12及限位组件。其中，伸缩外杆11的一端通过上接头6与钻杆连接，伸缩外杆11的另一端套设于伸缩内杆12外，伸缩内杆12远离伸缩外杆11的一端与铣鞋2连接；且伸缩外杆11供伸缩内杆12伸出的一端设有清除筒体5，清除筒体5在回接筒扫塞时刮除回接筒顶部水泥石；清除筒体5上设有容置腔51，容置腔51用于在回接筒扫塞时放置铣鞋2；限位组件在扫塞和磨铣回接筒时对伸缩内杆12进行限位。
本发明的伸缩杆组件1包括伸缩外杆11及伸缩内杆12，其结构简单；且伸缩外杆11上设有回接筒扫塞的清除筒体5，清除筒体5上设有放置铣鞋2的容置腔51，使得伸缩内杆12上的铣鞋2在清除筒体5扫塞时可进入容置腔51内，在磨铣时可伸出容置腔51进行回接筒的磨铣，即本发明的钻具一趟钻可同时实现回接筒扫塞及磨铣，避免了多趟钻工序繁琐的问题，其操作方便、效率高，且节约作业成本；同时，本发明设置有在扫塞和磨铣回接筒时对伸缩内杆12进行限位的限位组件，使得伸缩内杆12上的铣鞋2在磨铣和扫塞时不会产生轴向移动，保证了磨铣和扫塞的顺利进行，其工作可靠性及安全性高。
本实施例中，用于回接筒扫塞及磨铣的钻具还包括螺旋导向槽111。螺旋导向槽111沿伸缩外杆11的轴向设置，伸缩内杆12通过导向键121滑设于螺旋导向槽111内，可实现导向伸缩。
在优选实施例中，限位组件包括上限位件3，上限位件3位于螺旋导向槽111的上端，用于在回接筒扫塞时对伸缩内杆12进行限位，使得伸缩内杆12上的铣鞋2在回接筒扫塞过程中不伸出清除筒体5，保证扫塞的顺利进行。如图2所示，本实施例中，上限位件3包括上部换向槽31及上部限位槽32，上部换向槽31为水平布置，上部换向槽31的两端分别与螺旋导向槽111及上部限位槽32连接；上部限位槽32为竖直设置，且上部限位槽32位于螺旋导向槽111的上方。在回接筒扫塞前，正转钻具60°使导向键121沿着上部换向槽31进入上部限位槽32中，再下压钻具，使导向键121上行至上部限位槽32的上端面实现伸缩内杆12的限位。
在优选实施例中，限位组件还包括下限位件4，下限位件4位于螺旋导向槽111的下端，用于在回接筒磨铣时对伸缩内杆12进行限位，使得伸缩内杆12上的铣鞋2在回接筒磨铣过程中保持稳定，保证磨铣的顺利进行。如图4所示，本实施例中，下限位件4包括下部换向槽41及下部限位槽42，下部换向槽41为水平布置，且下部换向槽41的两端分别与螺旋导向槽111及下部限位槽42连接；下部限位槽42为竖直设置，且下部限位槽42位于螺旋导向槽111的下方。在回接筒磨铣前，正转钻具60°使导向键121沿着下部换向槽41进入下部限位槽42，再下压钻具，使导向键121上行至下部限位槽42的上端面实现伸缩内杆12的限位。
本实施例中，上部换向槽31与上部限位槽32及螺旋导向槽111之间设有弧形连接槽；下部换向槽41与下部限位槽42及螺旋导向槽111之间设有弧形连接槽，弧形连接槽的设置保证了导向键121的可靠有效过渡。
本实施例中，清除筒体5的下方设有修复斜面52，修复斜面52与回接筒的上端口配合可进行回接筒上端口的微变形或毛刺修整；修复斜面52的外表面设有硬质合金层，其保证了水泥石的有效清除及回接筒上端口的有效修复。
本实施例中，铣鞋2的外表面设有多个铣肋22，多个铣肋22沿铣鞋2的周向布置，用于对回接筒内壁进行磨铣抛光。本实施例中，铣鞋2的前端设有液体循环孔21，伸缩杆上设有贯通孔122，贯通孔122与液体循环孔21连通，为磨铣时液体流出与冲洗提供液体流道。
本实施例中，伸缩外杆11通过母扣与上接头6螺纹连接，上接头6通过公扣与钻杆螺纹连接，伸缩内杆12通过丝杆与铣鞋2为螺纹连接，其可拆卸更换、通用性强。本实施例中，伸缩外杆11与清除筒体5为一体成型，在其他实施例中，伸缩外杆11与清除筒体5也可为装配连接。
本实施例中，上述所述的钻具的回接筒扫塞及磨铣方法，包括如下步骤：
(1)将钻具下至回接筒顶部水泥石的上端位置，将伸缩内杆12上的铣鞋2移动至伸缩外杆11上的清除筒体5的容置腔51内，并采用限位组件对伸缩内杆12的位置进行限位；
(2)旋转并下移清除筒体5，对回接筒顶部的水泥石进行刮除；
(3)当清除筒体5刮至回接筒上端口顶部时，停止扫塞，并将伸缩内杆12上的铣鞋2移动至伸出伸缩外杆11上的清除筒体5的容置腔51，并采用限位组件对伸缩内杆12的位置进行限位；
(4)旋转并下移铣鞋2对回接筒内壁进行磨铣抛光，当磨铣至回接筒下端口时，停止磨铣。
本发明的回接筒扫塞及磨铣方法在回接筒扫塞前，铣鞋2移动至清除筒体5的容置腔51内；在回接筒磨铣时，铣鞋2伸出清除筒体5的容置腔51外，即一趟钻可同时实现回接筒扫塞及磨铣，避免了多趟钻工序繁琐的问题，其操作方便、效率高，且节约作业成本；同时，本发明在扫塞和磨铣回接筒时采用限位组件进行伸缩内杆12的限位，使得伸缩内杆12上的铣鞋2在磨铣和扫塞时不会产生轴向移动，保证了磨铣和扫塞的顺利进行，其工作可靠性及安全性高。
本实施例中，在步骤(4)后，将磨铣回接筒的钻具下深与扫塞回接筒的钻具下深的差值与回接筒的长度进行比较，当钻具下深的差值大于回接筒的长度时，继续采用清除筒体5对回接筒顶部的水泥石进行刮除；当钻具下深的差值小于回接筒的长度时，采用清除筒体5的修复斜面52对回接筒的上端口进行修整。
本实施例中，回接筒扫塞及磨铣方法的具体操作过程为：
(1)预置铣鞋2为收缩状态：钻具下至回接筒顶部的水泥石上端前，上提钻具反转1-2圈，此时导向键121无论处于何种位置都将先进入螺旋导向槽111内；继续缓慢上提钻具2m，导向键121处于下部换向槽41中；再反转钻具60°使导向键121进入螺旋导向槽111内，下压钻具使导向键121在螺旋导向槽111内上行，伸缩内杆12的铣鞋2同时收回到清除筒体5的容置腔51内，准备进行清除回接筒顶部残留水泥石作业。
(2)回接筒扫塞：正转钻具60°使导向键121进入上部换向槽31中；再下压钻具，导向键121将上行至上部限位槽32的上端面，清除筒体5将直接接触回接筒顶部残留水泥石，并对其清刮至回接筒上端口顶部，记录清除完回接筒上端口顶部水泥石的钻具下深。
(3)回接筒磨铣：通过钻压及扭矩判断是否清除完回接筒顶部的水泥石，在清除完回接筒上端口的水泥石后，缓慢上提钻具反转60°，导向键121从上部换向槽31进入螺旋导向槽111内；缓慢上提钻具2m，使导向键121沿着螺旋导向槽111进入下部换向槽41中；继续正转60°使导向键121进入下部限位槽42，此时下压钻具，导向键121将上行到下部限位槽42的上端面，此时伸缩内杆12的铣鞋2已伸出清除筒体5的容置腔51外，铣鞋2准备回接筒内壁进行磨铣作业，铣鞋2接触回接筒底部限位，并记录铣鞋2磨铣至回接筒底部的钻具下深。由于回接筒下部悬挂器本体的内径小于回接筒内径，磨铣到位后，在铣鞋2的铣肋22上会留下一周向磨痕，起出管柱时，以此作为判断磨铣是否到位的依据。
(4)精确判断磨铣情况：记录清除完回接筒上端口顶部水泥石的钻具下深与磨铣至回接筒底部的钻具下深的差值与回接筒的长度进行比较，可以精确判断磨铣情况。若钻具下深的差值与回接筒长度相等，表明回接筒完好、上端口基本无磨损。若钻具下深的差值大于回接筒长度，证明第一次磨铣回接筒顶部的残留水泥石并未清除干净，需继续对回接筒顶部的水泥石进行刮除，并密切观察钻具的钻压、扭矩变化；如果钻具下深的差值小于回接筒深度，表明扫塞或磨铣回接筒顶部水泥石的进尺过量，则需进行修复回接筒上端口作业。
(5)回接筒上端口修复：对于回接筒上端口损伤严重的情况，先缓慢上提钻具反转60°，使导向键121进入螺旋导向槽111内，上提钻具2m，伸缩内杆12的铣鞋2伸出清除筒体5的容置腔51外；再下放钻具使铣鞋2进入回接筒后，继续缓慢下压钻具，导向键121沿螺旋导向槽111螺旋上行，直至清洗筒体5下端的修复斜面52接触损伤后的回接筒上端口的上端面，循环并正转钻具进行浮动磨铣修复，此时修复斜面52对回接筒上端口的微变形或毛刺进行修整，铣鞋2接触回接筒底部进行限位。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于回接筒扫塞及磨铣的钻具，包括依次连接的钻杆、伸缩杆组件及铣鞋，其特征在于，所述伸缩杆组件包括与钻杆连接的伸缩外杆、与铣鞋连接的伸缩内杆，以及在扫塞和磨铣回接筒时对伸缩内杆进行限位的限位组件，所述伸缩外杆供伸缩内杆伸出的一端设有用于回接筒扫塞的清除筒体，所述清除筒体上设有用于放置铣鞋的容置腔。
2.根据权利要求1所述的用于回接筒扫塞及磨铣的钻具，其特征在于，还包括沿所述伸缩外杆轴向设置的螺旋导向槽，所述伸缩内杆通过导向键滑设于所述螺旋导向槽内。
3.根据权利要求2所述的用于回接筒扫塞及磨铣的钻具，其特征在于，所述限位组件包括位于螺旋导向槽上端的上限位件，所述上限位件包括上部换向槽及上部限位槽，所述上部换向槽的两端分别与螺旋导向槽及上部限位槽连接；所述上部限位槽为竖直设置，且位于所述螺旋导向槽的上方。
4.根据权利要求3所述的用于回接筒扫塞及磨铣的钻具，其特征在于，所述限位组件还包括位于螺旋导向槽下端的下限位件，所述下限位件包括下部换向槽及下部限位槽，且所述下部换向槽的两端分别与螺旋导向槽及下部限位槽连接；所述下部限位槽为竖直设置，且位于所述螺旋导向槽的下方。
5.根据权利要求4所述的用于回接筒扫塞及磨铣的钻具，其特征在于，所述上部换向槽与上部限位槽及螺旋导向槽之间设有第一弧形连接槽；所述下部换向槽与下部限位槽及螺旋导向槽之间设有第二弧形连接槽。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的用于回接筒扫塞及磨铣的钻具，其特征在于，所述清除筒体的下方设有与回接筒上端口配合的修复斜面，所述修复斜面的外表面设有硬质合金层。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的用于回接筒扫塞及磨铣的钻具，其特征在于，所述铣鞋的前端设有液体循环孔，所述伸缩内杆上设有与液体循环孔连通的贯通孔。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的用于回接筒扫塞及磨铣的钻具，其特征在于，所述伸缩外杆与钻杆之间设有上接头，所述伸缩外杆与上接头螺纹连接。
9.一种如权利要求1至8任意一项所述的钻具的回接筒扫塞及磨铣方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将钻具下至回接筒顶部水泥石的上端位置，将伸缩内杆上的铣鞋移动至伸缩外杆上的清除筒体的容置腔内，并采用限位组件对伸缩内杆的位置进行限位；
(2)旋转并下移清除筒体，对回接筒顶部的水泥石进行刮除；
(3)当清除筒体刮至回接筒上端口顶部时，停止扫塞，并将伸缩内杆上的铣鞋移动至伸出伸缩外杆上的清除筒体的容置腔，并采用限位组件对伸缩内杆的位置进行限位；
(4)旋转并下移铣鞋对回接筒内壁进行磨铣抛光，当磨铣至回接筒下端口时，停止磨铣。
10.根据权利要求9所述的钻具的回接筒扫塞及磨铣方法，其特征在于，在步骤(4)后，将磨铣回接筒的钻具下深与扫塞回接筒的钻具下深的差值与回接筒的长度进行比较，当钻具下深的差值大于回接筒的长度时，继续采用清除筒体对回接筒顶部的水泥石进行刮除；当钻具下深的差值小于回接筒的长度时，采用清除筒体的修复斜面对回接筒的上端口进行修整。
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