CN113202438B - 一种复合切削开窗铣锥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合切削开窗铣锥，包括铣锥基体和切削总成；铣锥基体包括锥台部、保径部和接头部；锥台部两端分别为对接面和钻铣面，对接面的直径大于钻铣面的直径；保径部为圆柱体，且直径等于对接面的直径；接头部用于与井下动力钻具连接；切削总成包括金刚石材质的磨块和高强合金材质的切削齿；磨块和切削齿组合搭配，形成固定于钻铣面的端面切削部、固定于锥台部侧壁的侧面切削部、以及固定于保径部侧壁的保径切削部。本发明集厚壁高钢级套管铣削与硬地层钻进两种钻井工艺于一体，一次性完成油层套管开窗作业，具有开窗成功率高、可靠性强、高效长寿钻进的特点，解决了厚壁高钢级合金套管硬地层套管开窗施工工艺复杂、效率低的难题。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻探修井工具技术领域，更具体的说是涉及一种复合切削开窗铣锥。
背景技术
油层套管开窗侧钻是老油田盘活报废井、提高采收率的重要手段。对老油气田进行老井开窗侧钻，不仅可以大幅度节约钻井成本，同时还可以发现一些新的储量，有助于老油气田稳产增产，提高效益。
常规开窗工具因为施工工序多会影响侧钻时效与成本，因此，如何提供一种一趟钻即可完成导斜器的定向、套管开窗和硬地层钻进的石油钻探工具，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种复合切削开窗铣锥，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种复合切削开窗铣锥，包括铣锥基体和切削总成；
所述铣锥基体包括依次连接的锥台部、保径部和接头部；所述锥台部两端分别为对接面和钻铣面，所述对接面的直径大于所述钻铣面的直径；所述保径部为圆柱体，且直径等于所述对接面的直径；所述接头部用于与井下动力钻具连接；
所述切削总成包括金刚石材质的磨块和高强合金材质的切削齿；所述磨块和所述切削齿组合搭配，形成固定于所述钻铣面的端面切削部、固定于所述锥台部侧壁的侧面切削部、以及固定于所述保径部侧壁的保径切削部。
通过上述技术方案，本发明的切削总成由高强锯齿合金和金刚石磨块共同组成，不同部位镶焊不同种类规格的金刚石磨块，并配合镶焊高强锯齿合金；本发明通过动力工具带动铣锥旋转，利用切削前端高强锯齿合金快速铣削厚壁高钢级套管，其后超硬耐磨金刚石磨块高效钻进硬地层，同时为高强合金切削提供辅助保护。该铣锥集厚壁高钢级套管铣削与硬地层钻进两种钻井工艺于一体，一次性完成油层套管开窗作业，具有开窗成功率高、可靠性强、高效长寿钻进的特点，解决了厚壁高钢级合金套管硬地层套管开窗施工工艺复杂、效率低的难题。
优选的，在上述一种复合切削开窗铣锥中，所述端面切削部包括超硬金刚石磨块和高强合金切削齿块；所述超硬金刚石磨块的数量为多个，且环绕固定在所述钻铣面上；所述高强合金切削齿块分为与所述超硬金刚石磨块数量相同的多组，且分别镶焊在所述超硬金刚石磨块的钻铣前侧；所述高强合金切削齿块的高度低于所述超硬金刚石磨块的高度。利用切削前端高强锯齿合金快速铣削厚壁高钢级套管。
优选的，在上述一种复合切削开窗铣锥中，所述超硬金刚石磨块位于所述钻铣面中心处的顶面上交错镶焊有金刚石复合片。用以克服中心零线速度死点问题。
优选的，在上述一种复合切削开窗铣锥中，所述侧面切削部包括超硬金刚石磨条和高强合金切削齿条；所述超硬金刚石磨条的数量与所述超硬金刚石磨块的数量相同，且沿所述锥台部侧壁的轴向方向固定在所述锥台部侧壁上，并与所述超硬金刚石磨块对接；所述高强合金切削齿条分为多组，且与所述高强合金切削齿块的组数相同，多组所述高强合金切削齿条分别镶焊在所述超硬金刚石磨条的钻铣前侧；所述高强合金切削齿条的高度低于所述超硬金刚石磨条的高度。超硬金刚石磨条高效钻进硬地层，同时为高强合金切削提供辅助保护。
优选的，在上述一种复合切削开窗铣锥中，所述侧面切削部还包括超硬金刚石附加磨块和高强合金附加切削齿块；所述超硬金刚石附加磨块的数量为多个，且固定在所述锥台部侧壁靠近所述对接面的一端，并分别位于两条相邻的所述超硬金刚石磨条之间；所述高强合金附加切削齿块分为多组，且组数与所述超硬金刚石附加磨块的数量相同，多组所述高强合金附加切削齿块分别镶焊在所述超硬金刚石附加磨块的钻铣前侧；所述高强合金附加切削齿块的高度低于所述超硬金刚石附加磨块的高度。进一步提高钻进效果。
优选的，在上述一种复合切削开窗铣锥中，所述超硬金刚石磨块、所述超硬金刚石磨条和所述超硬金刚石附加磨块均由预合金粉末、表镶金刚石和孕镶金刚石低温烧结而成。具有超硬耐磨特点。
优选的，在上述一种复合切削开窗铣锥中，所述保径切削部包括多个聚晶金刚石磨块；所述聚晶金刚石磨块固定在所述保径部的外侧圆周面上，且与所述超硬金刚石磨条和所述超硬金刚石附加磨块对应。一方面保证外径尺寸，另一方面能够辅助切削。
优选的，在上述一种复合切削开窗铣锥中，所述聚晶金刚石磨块由金刚石聚晶、内部孕镶金刚石和预合金粉末烧结压制而成。具有超硬耐磨特点。
优选的，在上述一种复合切削开窗铣锥中，述超硬金刚石磨块、所述超硬金刚石磨条、所述超硬金刚石附加磨块和所述聚晶金刚石磨块的顶面均呈α倾斜角，形成后倾角切削刃；所述高强合金切削齿块、所述高强合金切削齿条和所述高强合金附加切削齿块形成倾斜角β，端面呈锯齿状，使得套管切削过程可多次呈现新鲜刃角，保证和提高切削效率。
优选的，在上述一种复合切削开窗铣锥中，所述锥台部的侧壁和所述对接面形成有水槽和水眼；所述水槽和所述水眼与所述铣锥基体内腔中心水眼相连通形成钻井液流道。能够满足切削液的流动配合。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种复合切削开窗铣锥，具有以下有益效果：
1、本发明的切削总成由高强锯齿合金和金刚石磨块共同组成，不同部位镶焊不同种类规格的金刚石磨块，并在金刚石磨块前端镶焊高强锯齿合金。
2、本发明通过动力工具带动铣锥旋转，利用切削前端高强锯齿合金快速铣削厚壁高钢级套管，其后超硬耐磨金刚石磨块高效钻进硬地层，同时为高强合金切削提供辅助保护。
3、该铣锥集厚壁高钢级套管铣削与硬地层钻进两种钻井工艺于一体，一次性完成油层套管开窗作业，具有开窗成功率高、可靠性强、高效长寿钻进的特点，解决了厚壁高钢级合金套管硬地层套管开窗施工工艺复杂、效率低的难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的复合切削开窗铣锥的结构示意图；
图2附图为本发明提供的复合切削开窗铣锥的俯视图；
图3附图为本发明提供的超硬金刚石磨块的结构示意图；
图4附图为本发明提供的高强合金切削齿块的结构示意图。
其中：
1-铣锥基体；
11-锥台部；111-水槽；112-水眼；12-保径部；13-接头部；
2-切削总成；
21-端面切削部；211-超硬金刚石磨块；212-高强合金切削齿块；
213-金刚石复合片；22-侧面切削部；221-超硬金刚石磨条；222-高强合金切削齿条；223-超硬金刚石附加磨块；224-高强合金附加切削齿块；23-保径切削部；231-聚晶金刚石磨块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1至附图4，本发明实施例公开了一种复合切削开窗铣锥，包括铣锥基体1和切削总成2；
铣锥基体1包括依次连接的锥台部11、保径部12和接头部13；锥台部11两端分别为对接面和钻铣面，对接面的直径大于钻铣面的直径；保径部12为圆柱体，且直径等于对接面的直径；接头部13用于与井下动力钻具连接；
切削总成2包括金刚石材质的磨块和高强合金材质的切削齿；磨块和切削齿组合搭配，形成固定于钻铣面的端面切削部21、固定于锥台部11侧壁的侧面切削部22、以及固定于保径部12侧壁的保径切削部23。
为了进一步优化上述技术方案，端面切削部21包括超硬金刚石磨块211和高强合金切削齿块212；超硬金刚石磨块211的数量为多个，且环绕固定在钻铣面上；高强合金切削齿块212分为与超硬金刚石磨块211数量相同的多组，且分别镶焊在超硬金刚石磨块211的钻铣前侧；高强合金切削齿块212的高度低于超硬金刚石磨块211的高度。
为了进一步优化上述技术方案，超硬金刚石磨块211位于钻铣面中心处的顶面上交错镶焊有金刚石复合片213。
为了进一步优化上述技术方案，侧面切削部22包括超硬金刚石磨条221和高强合金切削齿条222；超硬金刚石磨条221的数量与超硬金刚石磨块211的数量相同，且沿锥台部11侧壁的轴向方向固定在锥台部11侧壁上，并与超硬金刚石磨块211对接；高强合金切削齿条222分为多组，且与高强合金切削齿块212的组数相同，多组高强合金切削齿条222分别镶焊在超硬金刚石磨条221的钻铣前侧；高强合金切削齿条222的高度低于超硬金刚石磨条221的高度。
为了进一步优化上述技术方案，侧面切削部22还包括超硬金刚石附加磨块223和高强合金附加切削齿块224；超硬金刚石附加磨块223的数量为多个，且固定在锥台部11侧壁靠近对接面的一端，并分别位于两条相邻的超硬金刚石磨条221之间；高强合金附加切削齿块224分为多组，且组数与超硬金刚石附加磨块223的数量相同，多组高强合金附加切削齿块224分别镶焊在超硬金刚石附加磨块223的钻铣前侧；高强合金附加切削齿块224的高度低于超硬金刚石附加磨块223的高度。
为了进一步优化上述技术方案，超硬金刚石磨块211、超硬金刚石磨条221和超硬金刚石附加磨块223均由预合金粉末、表镶金刚石和孕镶金刚石低温烧结而成。
为了进一步优化上述技术方案，保径切削部23包括多个聚晶金刚石磨块231；聚晶金刚石磨块231固定在保径部12的外侧圆周面上，且与超硬金刚石磨条221和超硬金刚石附加磨块223对应。
为了进一步优化上述技术方案，聚晶金刚石磨块231由金刚石聚晶、内部孕镶金刚石和预合金粉末烧结压制而成。
为了进一步优化上述技术方案，超硬金刚石磨块211、超硬金刚石磨条221、超硬金刚石附加磨块223和聚晶金刚石磨块231的顶面均呈α倾斜角，形成后倾角切削刃；高强合金切削齿块212、高强合金切削齿条222和高强合金附加切削齿块224形成倾斜角β，端面呈锯齿状，使得套管切削过程可多次呈现新鲜刃角。
为了进一步优化上述技术方案，锥台部11的侧壁和对接面形成有水槽111和水眼112；水槽111和水眼112与铣锥基体1内腔中心水眼相连通形成钻井液流道。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种复合切削开窗铣锥，其特征在于，包括铣锥基体（1）和切削总成（2）；
所述铣锥基体（1）包括依次连接的锥台部（11）、保径部（12）和接头部（13）；所述锥台部（11）两端分别为对接面和钻铣面，所述对接面的直径大于所述钻铣面的直径；所述保径部（12）为圆柱体，且直径等于所述对接面的直径；所述接头部（13）用于与井下动力钻具连接；
所述切削总成（2）包括金刚石材质的磨块和高强合金材质的切削齿；所述磨块和所述切削齿组合搭配，形成固定于所述钻铣面的端面切削部（21）、固定于所述锥台部（11）侧壁的侧面切削部（22）、以及固定于所述保径部（12）侧壁的保径切削部（23）；
所述端面切削部（21）包括超硬金刚石磨块（211）和高强合金切削齿块（212）；所述超硬金刚石磨块（211）的数量为多个，且环绕固定在所述钻铣面上；所述高强合金切削齿块（212）分为与所述超硬金刚石磨块（211）数量相同的多组，且分别镶焊在所述超硬金刚石磨块（211）的钻铣前侧；所述高强合金切削齿块（212）的高度低于所述超硬金刚石磨块（211）的高度；所述超硬金刚石磨块（211）位于所述钻铣面中心处的顶面上交错镶焊有金刚石复合片（213）；
所述侧面切削部（22）包括超硬金刚石磨条（221）和高强合金切削齿条（222）；所述超硬金刚石磨条（221）的数量与所述超硬金刚石磨块（211）的数量相同，且沿所述锥台部（11）侧壁的轴向方向固定在所述锥台部（11）侧壁上，并与所述超硬金刚石磨块（211）对接；所述高强合金切削齿条（222）分为多组，且与所述高强合金切削齿块（212）的组数相同，多组所述高强合金切削齿条（222）分别镶焊在所述超硬金刚石磨条（221）的钻铣前侧；所述高强合金切削齿条（222）的高度低于所述超硬金刚石磨条（221）的高度；所述侧面切削部（22）还包括超硬金刚石附加磨块（223）和高强合金附加切削齿块（224）；所述超硬金刚石附加磨块（223）的数量为多个，且固定在所述锥台部（11）侧壁靠近所述对接面的一端，并分别位于两条相邻的所述超硬金刚石磨条（221）之间；所述高强合金附加切削齿块（224）分为多组，且组数与所述超硬金刚石附加磨块（223）的数量相同，多组所述高强合金附加切削齿块（224）分别镶焊在所述超硬金刚石附加磨块（223）的钻铣前侧；所述高强合金附加切削齿块（224）的高度低于所述超硬金刚石附加磨块（223）的高度；
所述保径切削部（23）包括多个聚晶金刚石磨块（231）；所述聚晶金刚石磨块（231）固定在所述保径部（12）的外侧圆周面上，且与所述超硬金刚石磨条（221）和所述超硬金刚石附加磨块（223）对应。
2.根据权利要求1所述的一种复合切削开窗铣锥，其特征在于，所述超硬金刚石磨块（211）、所述超硬金刚石磨条（221）和所述超硬金刚石附加磨块（223）均由预合金粉末、表镶金刚石和孕镶金刚石低温烧结而成。
3.根据权利要求1所述的一种复合切削开窗铣锥，其特征在于，所述聚晶金刚石磨块（231）由金刚石聚晶、内部孕镶金刚石和预合金粉末烧结压制而成。
4.根据权利要求3所述的一种复合切削开窗铣锥，其特征在于，所述超硬金刚石磨块（211）、所述超硬金刚石磨条（221）、所述超硬金刚石附加磨块（223）和所述聚晶金刚石磨块（231）的顶面均呈α倾斜角，形成后倾角切削刃；所述高强合金切削齿块（212）、所述高强合金切削齿条（222）和所述高强合金附加切削齿块（224）形成倾斜角β，端面呈锯齿状，使得套管切削过程可多次呈现新鲜刃角。
5.根据权利要求1所述的一种复合切削开窗铣锥，其特征在于，所述锥台部（11）的侧壁和所述钻铣面形成有水槽（111）和水眼（112）；所述水槽（111）和所述水眼（112）与所述铣锥基体（1）内腔中心水眼相连通形成钻井液流道。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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