CN111140201A - 水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防损伤易卸换的水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋，包括：合金本体，在所述合金本体的上端设置有内螺纹连接端，在所述合金本体上均匀设置有若干个耐磨清蜡合成体，所述耐磨清蜡合成体的结构包括：插座和设置在插座上的凸块，在所述凸块的上端均匀设置有磨铣齿和磨铣槽，在所述凸块的上端设置有安装孔，在所述凸块的下端设置有斜面，在所述合金本体上均匀设置有若干个与所述凸块相互配合的凸块安装槽，在所述凸块安装槽下方设置有若干个与所述插座相互配合的插座安装槽，在所述插座安装槽的上端底部设置有螺纹安装孔，螺栓穿过安装孔和螺纹安装孔将耐磨清蜡合成体固定在合金本体上，所述凸块的上端的磨铣齿露出合金本体。

Description

水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋

技术领域

本发明涉及到油田开采设备，尤其涉及一种水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋。

背景技术

石油开采过程中，由于原油中含有不同数量的蜡，我国90%以上的油田，原油含蜡都超过10%，含蜡较高，由于受开采压力、开采温度，加上气体析出等多种因素影响，原油中的蜡会聚集、沉积，在井筒上产生结蜡现象，不但影响油井质量、产量，而且会造成油井堵塞，特别是水平井结蜡，由于水平井自身结构较为特殊，工作情况也较为复杂，如不及时有效清除结蜡，井筒堵塞会造成抽油杆过度磨损断脱，井下作业工具卡阻，从而引发油井事故。水平井油管除蜡常采用化学方法清蜡、热力清蜡和机械清蜡，不管哪种清蜡方法在水平井中使用都有较大的局限性。使用较多的是机械清蜡，一般是在抽油杆上安装自旋式扶正器清蜡和使用旋转式铣鞋清蜡。由于水平井结构呈水平状，结蜡严重时，抽油杆易卡阻，扶正器难以自旋，清蜡效果较差；铣鞋清蜡，由于铣鞋镶嵌的坚硬铣齿清蜡的同时又容易偏磨金属井筒，造成事故。针对这一水平井除蜡现状，我公司研发了一种水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种防损伤易卸换的水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋，包括：合金本体，在所述合金本体的上端设置有内螺纹连接端，在所述合金本体上均匀设置有若干个耐磨清蜡合成体，所述耐磨清蜡合成体的结构包括：插座和设置在插座上的凸块，在所述凸块的上端均匀设置有磨铣齿和磨铣槽，在所述凸块的上端设置有安装孔，在所述凸块的下端设置有斜面，在所述合金本体上均匀设置有若干个与所述凸块相互配合的凸块安装槽，在所述凸块安装槽下方设置有若干个与所述插座相互配合的插座安装槽，在所述插座安装槽的上端底部设置有螺纹安装孔，螺栓穿过安装孔和螺纹安装孔将耐磨清蜡合成体固定在合金本体上，所述凸块的上端的磨铣齿露出合金本体，在所述金本体上均匀设置有若干个出水孔，所述合金本体的上半部分为圆柱形，在所述合金本体的下半部分设置有锥形头部，在所述锥形头部的外侧面上烧焊有硬质合金磨铣层，在所述锥形头部内部设置有高压出水口，所述合金本体的上半部分内部设置有空腔，在所述内螺纹连接端的内部设置有连接腔，所述连接腔与所述空腔相连通，所述空腔与出水孔和高压出水口相连通。

为了更好地解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：所述耐磨清蜡合成体是按照质量百分比先用12%-15%高强度高模量的聚丙烯腈基碳纤维、8%-10%的烧蚀粘胶、14%-16%的酚醛树脂经过预氧化、碳化、高温固相处理后与20%-25%的高分子聚乙烯、9%-11%的聚四氟乙烯、18%-23%的尼龙、4%-6%钛酸酯催化剂、2%-4%%的PE-CO-PA相容剂、1%-3%的抗氧剂进行混合高温熔炼，熔炼温度达到160-220°时将混炼体注入模具一次成型注塑而成。

为了更好地解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：在本实施例中，在所述合金本体上均匀设置有四个耐磨清蜡合成体。

本发明的优点是：上述水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋，通过内螺纹连接端直接与为其提供旋转动力的螺杆钻具连接，螺杆钻具上端与连续油管相连，连续油管根据规格不同可连接钻具、磨铣鞋进入水平井油管，清除水平井油管结蜡。锥形头部可保证磨铣鞋仍顺利进入结蜡严重甚至堵塞的井段，锥形头部上的硬质合金磨铣层完成初步的磨铣清蜡工作。结蜡初步清除，磨铣鞋圆柱形部分上的耐磨清蜡合成体旋转，耐磨清蜡合成体上凸出的磨铣齿不断旋转，磨铣齿会继续清除井筒内壁锥形铣齿未清除的部分结蜡。使用一端时间后，耐磨清蜡合成体的磨铣齿磨铣严重时，卸下螺栓，将耐磨清蜡合成体抽出，更换新的耐磨清蜡合成体即可重新磨铣，节约了磨铣鞋生产成本。由于使用耐磨清蜡合成体高强度高模量的聚丙烯腈基碳纤维，使合成体拥有了超高强度，强度可达3600MPa，弹性模量达320GPa，耐疲劳性和韧性极佳。热膨胀系数0.0001，具有极高的耐酸耐碱性。由于高分子聚乙烯具有耐冲击、耐磨损、耐腐蚀性能，使合成体的断裂强度达到65MPa，断裂伸长率360%，磨损率0.74，从而保证了磨铣鞋的耐磨性和超高强度。聚四氟乙烯和尼龙的加入提高了合成体的稳定性，从而保证铣齿不但具有超强的强度也具备超高的韧性，可有效避免铣齿断脱事故的发生。由于耐磨清蜡合成体由复合材料制成，由于耐磨清蜡合成体的合成材料是非金属合成材料属性不但不会损伤金属井筒，同时还会在水平井中起到扶正磨铣鞋作用，防止锥形铣鞋部分合金铣齿损伤下侧井筒内壁。

附图说明

图1为本发明水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋的结构示意图。

图2为本发明水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋的剖视结构示意图。

图3为本发明水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋卸换状态的结构示意图。

图中：1、合金本体，11、出水孔，12、高压出水口，13、空腔，2、内螺纹连接端，21、连接腔，3、耐磨清蜡合成体，31、插座，32、凸块，321、磨铣齿，322、磨铣槽，323、安装孔，324、斜面，4、凸块安装槽，5、插座安装槽，51、螺纹安装孔，6、锥形头部，61、硬质合金磨铣层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例详细描述一下本发明的具体内容。

如图1、图2、图3所示，水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋，包括：合金本体1，在所述合金本体1的上端设置有内螺纹连接端2，在所述合金本体1上均匀设置有若干个耐磨清蜡合成体3，所述耐磨清蜡合成体3的结构包括：插座31和设置在插座31上的凸块32，在所述凸块32的上端均匀设置有磨铣齿321和磨铣槽322，在所述凸块32的上端设置有安装孔323，在所述凸块32的下端设置有斜面324，在所述合金本体1上均匀设置有若干个与所述凸块32相互配合的凸块安装槽4，在所述凸块安装槽4下方设置有若干个与所述插座31相互配合的插座安装槽5，在所述插座安装槽5的上端底部设置有螺纹安装孔51，螺栓穿过安装孔323和螺纹安装孔51将耐磨清蜡合成体3固定在合金本体1上，所述凸块32的上端的磨铣齿321露出合金本体1，在所述金本体1上均匀设置有若干个出水孔11，所述合金本体1的上半部分为圆柱形，在所述合金本体1的下半部分设置有锥形头部6，在所述锥形头部6的外侧面上烧焊有硬质合金磨铣层61，在所述锥形头部6内部设置有高压出水口12，所述合金本体1的上半部分内部设置有空腔13，在所述内螺纹连接端2的内部设置有连接腔21，所述连接腔21与所述空腔13相连通，所述空腔13与出水孔11和高压出水口12相连通。

在本实施例中，在所述合金本体1上均匀设置有四个耐磨清蜡合成体3。

上述水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋使用时，通过内螺纹连接端2直接与为其提供旋转动力的螺杆钻具连接，螺杆钻具上端与连续油管相连，连续油管根据规格不同可连接钻具、磨铣鞋进入水平井油管，清除水平井油管结蜡。当磨铣鞋进入水平井时，锥形头部6可保证磨铣鞋仍顺利进入结蜡严重甚至堵塞的井段，锥形头部6上的硬质合金磨铣层61完成初步的磨铣清蜡工作。结蜡初步清除，磨铣鞋圆柱形部分上的耐磨清蜡合成体3旋转，耐磨清蜡合成体3上凸出的磨铣齿321不断旋转，磨铣齿321会继续清除井筒内壁锥形铣齿未清除的部分结蜡，在金本体1上均匀设置有若干个出水孔11，流出的水流不但对磨铣的蜡块碎屑进行冲洗，而且使碎屑通过磨铣鞋流出的井液在油管环空循环排出油井。由于耐磨清蜡合成体3由复合材料制成，由于合成材料含有高分子聚乙烯和高强度高模量的聚丙烯腈基碳纤维，具有极高的韧性和强度，锯齿形设计完全可以铣磨清除油井中的结蜡。当井筒内的蜡块清除后，由于耐磨清蜡合成体3的合成材料是非金属合成材料属性不但不会损伤金属井筒，同时还会在水平井中起到扶正磨铣鞋作用，防止锥形铣鞋部分合金铣齿损伤下侧井筒内壁。使用一端时间后，耐磨清蜡合成体3的磨铣齿321磨铣严重时，卸下螺栓，将耐磨清蜡合成体3抽出，更换新的耐磨清蜡合成体3即可重新磨铣，节约了磨铣鞋生产成本。

所述耐磨清蜡合成体3是按照质量百分比先用12%-15%高强度高模量的聚丙烯腈基碳纤维、8%-10%的烧蚀粘胶、14%-16%的酚醛树脂经过预氧化、碳化、高温固相处理后与20%-25%的高分子聚乙烯、9%-11%的聚四氟乙烯、18%-23%的尼龙、4%-6%钛酸酯催化剂、2%-4%的PE-CO-PA相容剂、1%-3%的抗氧剂进行混合高温熔炼，熔炼温度达到160-220°时将混炼体注入模具一次成型注塑而成。由于使用高强度高模量的聚丙烯腈基碳纤维，使合成体拥有了超高强度，强度可达3600MPa，弹性模量达320GPa，耐疲劳性和韧性极佳。热膨胀系数0.0001，具有极高的耐酸耐碱性。由于高分子聚乙烯具有耐冲击、耐磨损、耐腐蚀性能，使合成体的断裂强度达到65MPa，断裂伸长率360%，磨损率0.74，从而保证了磨铣鞋的耐磨性和超高强度。聚四氟乙烯和尼龙的加入提高了合成体的稳定性，从而保证铣齿不但具有超强的强度也具备超高的韧性，可有效避免铣齿断脱事故的发生。

实施例1：

所述耐磨清蜡合成体3是按照质量百分比先用12%高强度高模量的聚丙烯腈基碳纤维、10%的烧蚀粘胶、16%的酚醛树脂经过预氧化、碳化、高温固相处理后与25%的高分子聚乙烯、11%的聚四氟乙烯、18%的尼龙、4钛酸酯催化剂、2%的PE-CO-PA相容剂、2%的抗氧剂进行混合高温熔炼，熔炼温度达到160°时将混炼体注入模具一次成型注塑而成。

实施例2：

所述耐磨清蜡合成体3是按照质量百分比先用15%高强度高模量的聚丙烯腈基碳纤维、8%的烧蚀粘胶、15%的酚醛树脂经过预氧化、碳化、高温固相处理后与22%的高分子聚乙烯、9%的聚四氟乙烯、19%的尼龙、5%钛酸酯催化剂、4%%的PE-CO-PA相容剂、3%的抗氧剂进行混合高温熔炼，熔炼温度达到200°时将混炼体注入模具一次成型注塑而成。

实施例3：

所述耐磨清蜡合成体3是按照质量百分比先用13%高强度高模量的聚丙烯腈基碳纤维、9%的烧蚀粘胶、14%的酚醛树脂经过预氧化、碳化、高温固相处理后与20%的高分子聚乙烯、10%的聚四氟乙烯、23%的尼龙、6%钛酸酯催化剂、3%的PE-CO-PA相容剂、2%的抗氧剂进行混合高温熔炼，熔炼温度达到220°时将混炼体注入模具一次成型注塑而成。

Claims (3)

1.水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋，其特征在于：包括：合金本体（1），在所述合金本体（1）的上端设置有内螺纹连接端（2），在所述合金本体（1）上均匀设置有若干个耐磨清蜡合成体（3），所述耐磨清蜡合成体（3）的结构包括：插座（31）和设置在插座（31）上的凸块（32），在所述凸块（32）的上端均匀设置有磨铣齿（321）和磨铣槽（322），在所述凸块（32）的上端设置有安装孔（323），在所述凸块（32）的下端设置有斜面（324），在所述合金本体（1）上均匀设置有若干个与所述凸块（32）相互配合的凸块安装槽（4），在所述凸块安装槽（4）下方设置有若干个与所述插座（31）相互配合的插座安装槽（5），在所述插座安装槽（5）的上端底部设置有螺纹安装孔（51），螺栓穿过安装孔（323）和螺纹安装孔（51）将耐磨清蜡合成体（3）固定在合金本体（1）上，所述凸块（32）的上端的磨铣齿（321）露出合金本体（1），在所述金本体（1）上均匀设置有若干个出水孔（11），所述合金本体（1）的上半部分为圆柱形，在所述合金本体（1）的下半部分设置有锥形头部（6），在所述锥形头部（6）的外侧面上烧焊有硬质合金磨铣层（61），在所述锥形头部（6）内部设置有高压出水口（12），所述合金本体（1）的上半部分内部设置有空腔（13），在所述内螺纹连接端（2）的内部设置有连接腔（21），所述连接腔（21）与所述空腔（13）相连通，所述空腔（13）与出水孔（11）和高压出水口（12）相连通。

2.按照权利要求1所述的水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋，其特征在于：所述耐磨清蜡合成体（3）是按照质量百分比先用12%-15%高强度高模量的聚丙烯腈基碳纤维、8%-10%的烧蚀粘胶、14%-16%的酚醛树脂经过预氧化、碳化、高温固相处理后与20%-25%的高分子聚乙烯、9%-11%的聚四氟乙烯、18%-23%的尼龙、4%-6%钛酸酯催化剂、2%-4%的PE-CO-PA相容剂、1%-3%的抗氧剂进行混合高温熔炼，熔炼温度达到160-220°时将混炼体注入模具一次成型注塑而成。

3.按照权利要求2所述的水平井螺杆钻具专用清蜡磨铣鞋，其特征在于：在所述合金本体（1）上均匀设置有四个耐磨清蜡合成体（3）。

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