CN203547534U - 一体式开窗侧钻工具 - Google Patents

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邵明仁
刘汝国
吴永朝
李士敏
傅文伟
陈杰
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Abstract

本实用新型涉及一种一体式开窗侧钻工具,包括由铣锥体和铣锥头构成的铣锥总成,特征在于:铣锥头通过紧固件和挡块与斜铁连接,所述斜铁通过丝扣连接锚定总成,以构成铣锥总成、斜铁和锚定总成的一体式结构;还包括一端与铣锥头连通、另一端与斜铁芯部液压腔连接的液压管线总成。优点是:本工具在运输过程中一体式吊装,下入时无需在井口组装,解决了开窗侧钻工具吊装费时、下入工具时间长等问题,大幅度提高了作业效率;一趟钻柱中整体下入后一起实现开窗工具的坐封锚定、套管内开窗修窗及地层内钻进等一系列钻井作业艺;斜铁可在侧钻井的生命周期内提供长久稳定的锚定力,斜铁不发生偏移,保证了后期作业的安全。

Description

一体式开窗侧钻工具技术领域
[0001] 本实用新型属于油田开窗侧钻技术领域,特别涉及一种可一体式运输吊装、一趟下钻可一起实现打压坐封工具,井下开窗侧钻、修窗等钻井作业的一体式开窗侧钻工具。
背景技术
[0002]目前,油田套管内开窗侧钻工具,主要采用分体式运输、入井的作业方式。侧钻工具分为锚定及斜铁部分、铣锥部分两趟钻下入工具或者分为锚定部分、斜铁部分、铣锥部分三趟钻下入,最终实现开窗侧钻的目的。而随着石油钻井行业的发展,对时效的要求越来越高。传统的分体式侧钻工具在实际运用中,由于下入工具的时间过长,严重影响了钻井时效。现阶段也有采用一体式开窗侧钻工具进行锚定坐封,井下开窗侧钻及修窗等作业的,但由于其结构复杂、工具较长,故需要在井口组装,而且在入井过程中存在着较大的安全隐患,不可控因素较多,在钻井的时效和安全性方面均存在一定问题。国外已有的一体式开窗侧钻工具费用和到货时间都存在着不可控因素,不利于钻井的灵活性和时效性操作。
发明内容
[0003] 本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种一体式开窗侧钻工具。
[0004] 本实用新型为解决开窗侧钻工具,吊装费时、下入工具时间长的问题,提供一种套管内开窗侧钻工具。本工具在运输过程中一体式吊装,下入时无需在井口组装;一趟钻柱中整体下入后一起实现开窗工具的坐封锚定、套管内开窗修窗及地层内钻进等一系列钻井工艺。斜铁可在侧钻井的生命周期内提供长久稳定的锚定力,斜铁不发生偏移,保证了后期作业的安全。
[0005] 本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0006] 一体式开窗侧钻工具,包括由铣锥体和铣锥头构成的铣锥总成,所述铣锥头通过紧固件和挡块与斜铁连接,所述斜铁通过丝扣连接锚定总成,以构成铣锥总成、斜铁和锚定总成的一体式结构;
[0007] 还包括一端与所述铣锥头连通、另一端与斜铁芯部液压腔连接的液压管线总成。
[0008] 本实用新型还可以采用如下技术方案:
[0009] 所述铣锥头通过悬挂销钉和防坠挡块与斜铁轴向连接与固定,所述悬挂销钉与防坠块之间有设有一可使防坠挡块在周向上自由转动的间隙。铣锥总成与斜铁之间通过防坠挡块与悬挂销钉连接在一起,且在运输过程中通过保护套加强连接强度避免运输过程中的颠簸。工具在井下遇到复杂情况时,防坠块可以吸收斜铁与铣锥之间产生的所有上下错动力,从而使悬挂销钉避免意外剪断,保证了工具下入过程中的安全性能。
[0010] 所述铣锥 头侧壁内开有一液压通道,并通过丝扣与液压管线上端连接并密封。
[0011] 所述斜铁背面制有用于镶嵌液压管线的管线槽,在斜铁下端部制有芯部液压腔。
[0012] 所述锚定总成包括座封筒、导杆、上锥体、下锥体、卡瓦及锁紧管,所述上锥体与下锥体芯部通过锁紧管连接,在上锥体与下锥体外部通过销钉固定有卡瓦,在座封筒内制有液压腔并通过导杆连通斜铁芯部液压腔,进而构成锚定总成与铣锥总成内部液压腔的连通。
[0013] 所述锁紧管上端与上锥体丝扣连接,下端制有止退作用的倒齿马牙扣并与下锥体芯部的马牙扣配合连接。
[0014] 所述铣锥总成和斜铁上部套装有保护套,所述保护套通过螺栓分别与铣锥总成和斜铁上部紧固。
[0015] 本实用新型具有的优点和积极效果是:由于本实用新型采用上述技术方案,将铣锥总成与斜铁通过防坠挡块与悬挂销钉组合连接,斜铁与锚定总成通过丝扣连接,以构成铣锥总成、斜铁和锚定总成的一体式连接结构,下井前并通过保护套加强其连接强度。在运输过程中一体式吊装,下入时不需要在井口组装;一趟钻柱中整体下入后一起实现开窗工具的坐封锚定、套管内开窗修窗及地层内钻进等一系列钻井作业。斜铁的锚定力可在侧钻井的生命周期内提供长久稳定的锚定力,斜铁不发生偏移,保证了后期作业的安全。在运输和下井过程中,可保证了本开窗侧钻工具在恶劣条件下一体式运输和吊装的安全性。本工具在井下遇到复杂情况时,通过防坠挡块可吸收斜铁与铣锥总成之间产生的全部上下错动力,从而使悬挂销钉避免意外剪断,保证了工具下入过程中的安全性能。此外,通过专用液压管线将液压系统串联在一起,在锚定总成内部有一封闭的液压腔,液压腔可在压力作用下将卡瓦推出座封筒,使卡瓦与套管充分咬合锚定。卡瓦锚定力最大可承受40T轴向力、35KN.m的旋转力。本实用新型在井口无需组装,所有开窗工具一起下入、开窗侧钻,便捷安全。
附图说明
[0016] 图1是本实用新型的结构示意图;
[0017] 图2是本实用新型铣锥总成的结构示意图;
[0018] 图3是本实用新型锚定总成的结构示意图。
[0019] 图中:1、铣锥体;2、防坠挡块;3、悬挂销钉;4、孔用弹簧挡圈;5、斜铁;5_1、芯部液压腔;6、管线固定螺钉;7、O型圈;8、导杆;9、液压管线总成;10、卡瓦;11、卡瓦剪切销钉;12、上锥体;13、铣锥头;13-1、液压通道;14、座封筒;15、锁紧管;16、下锥体;17、锚定总成;18、油堵;19、保护套固定螺栓;20、保护套;21、球座;22、球座剪切销钉;23、铣锥总成。
具体实施方式
[0020] 为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
[0021] 请参阅图1-图3,一体式开窗侧钻工具,包括由铣锥体I和铣锥头13构成的铣锥总成23,所述铣锥头通过紧固件和挡块与斜铁5连接,所述斜铁通过丝扣连接锚定总成17,以构成铣锥总成、斜铁和锚定总成的一体式结构;还包括一端与所述铣锥头连通、另一端与斜铁芯部液压腔5-1连接的液压管线总成9。
[0022] 本实施例中,所述铣锥头内部通道设有一球座21,球座与铣锥头13之间通过球座剪切销钉22来固定,并用O型密封圈7实现球座外壁与通道内壁的密封。所述铣锥头侧壁内开有一液压通道13-1,并通过丝扣与液压管线上端连接并密封。
[0023] 本实施例中,所述铣锥头通过悬挂销钉3、孔用弹簧挡圈4和防坠挡块2与斜铁轴向连接与固定,所述悬挂销钉与防坠块之间有设有一可使防坠挡块在周向上自由转动的间隙。铣锥总成与斜铁之间通过防坠挡块与悬挂销钉连接在一起,且在运输过程中通过保护套加强连接强度避免运输过程中的颠簸。工具在井下遇到复杂情况时,防坠挡块可以吸收斜铁与铣锥之间产生的所有上下错动力,从而使悬挂销钉避免意外剪断,保证了工具下入过程中的安全性能。
[0024] 本实施例中,在斜铁下端部制有芯部液压腔5-1,所述斜铁背面制有用于镶嵌液压管线总成的管线槽,液压管线总成铺设在槽内,并通过管线固定螺钉6与斜铁固定。在开槽的尾端设有一管线枢纽槽,在管线枢纽槽中可将液压管线总成与斜铁下端部的芯部液压腔通过丝扣连接在一起,液压管线两端的连接丝扣均设有O型密封圈。在斜铁下端还加工有丝扣,通过丝扣实现斜铁与锚定总成座封筒的连接。
[0025] 本实施例中,所述锚定总成17包括座封筒14、导杆8、上锥体12、下锥体16、卡瓦10及锁紧管15,所述上锥体与下锥体芯部通过锁紧管连接。在上锥体与下锥体外部分别通过卡瓦剪切销钉11固定有卡瓦10,在座封筒内制有液压腔并通过导杆连通斜铁芯部液压腔。所述导杆一端直接插入上锥体内,导杆两端通过O型密封圈实现斜铁芯部液压腔和上锥体的密封,进而构成锚定总成、斜铁与铣锥总成内部液压腔的连通。
[0026] 本实施例中,所述锁紧管上端与上锥体丝扣连接,下端制有止退作用的倒齿马牙扣并与下锥体芯部的马牙扣配合连接,实现座封后的防退功能。所述上锥体和下锥体设计为两个表面成锥台、内部成圆柱空心的两个空心锥台体,其外部直面部分加工有密封圈沟槽,并通过密封圈实现与座封筒之间的密封。所述下锥体尾端制有开口,在开口处通过丝扣连接油堵18,实现密封。两组卡瓦10分别用卡瓦剪切销钉固定在上锥体和下锥体的外斜面并嵌入座封筒的卡瓦槽内。在运输和吊装过程中。
[0027] 本实施例中,所述统锥总成和斜铁上部套装有保护套20,所述保护套通过保护套固定螺栓19分别与铣锥总成和斜铁上部紧固。在运输和吊装过程中,铣锥与斜铁外面用保护套加以固定,不仅可加强了工具的整体强度保护了液压管线总成,而且还可使工具适应恶劣的环境,保证了工具在恶劣条件下一体式运输和吊装的安全性。
[0028] 本实用新型的工作原理为:
[0029] 当工具一体式吊上钻台后,将工具入井至斜铁中部圆孔时由专用固定铁棍插入圆孔内,再通过专用固定铁棍将斜铁坐在井口后,可将保护套20拆掉。
[0030] 本一体式开窗侧钻工具中,铣锥头13与斜铁5之间连接结构为铣锥悬挂销钉与防坠挡块的组合结构。此结构有两大特点:1、可有效的防止工具在下入过程中的意外脱落;
2、工具锚定后,铣锥总成与斜铁可轻松脱手。
[0031] 此组合结构防止意外脱落的工作原理为:在安装防坠挡块时,其一端顶住铣锥头的后部突起,另一端顶住铣锥体I的前部突起。由于防坠挡块中间的悬挂销钉与防坠挡块之间设有一定的间隙,当工具在下入过程中意外遇阻时,铣锥总成与斜铁会产生轴向的相对错动力。通过防坠挡块直接与铣锥总成与斜铁同时接触,所以错动力将作用于防坠挡块上。而悬挂销钉由于不同时接触铣锥总成与斜铁,所以不承受轴向错动力。经过计算防坠挡块可承受的错动力达百吨以上,所以铣锥悬挂销钉3与防坠挡块的组合结构可以很好的保证工具在下入过程中的安全。由于防坠挡块只在轴向同时接触铣锥与斜铁,在周向上面可以自由转动。所以,当工具在铣锥总成与斜铁发生相对转动时,悬挂销钉与防坠挡块会产生相对的剪切力。所以工具在锚定后可采用旋转钻柱,旋转扭矩轻松剪断悬挂销钉,从而实现铣锥总成与斜铁的轻松脱手。
[0032] 本工具的打压锚定原理:当一体式开窗侧钻工具下入到位后,投专用坐封球。坐封球落至球座处后,井口打压坐封。由于铣锥总成内的主通道已被坐封球堵死,液体流向铣锥头侧面的流道内。液体压力通过液压管线总成将压力传至座封筒内部的液压腔内,使上锥体、下锥体在压力的作用下分别向两侧运动,卡瓦在座封筒内由于是被镶嵌在槽内不能跟随上锥体、下锥体进行轴向位移,从而在上锥体、下锥体与卡瓦之间产生相对的错动力。当液体压力达到设计值时,卡瓦与上锥体、下锥体之间的错动力将剪切卡瓦的剪切销钉。剪切销钉被剪切后,上锥体、下锥体继续轴向移动。由于上锥体、下锥体外面为锥面,在其进行轴向位移时与卡瓦接触部分的径向尺寸也随之不断增加。从而使卡瓦在锥面的推动下径向突出座封筒,并开始接触座封筒外面的套管。当液体压力达到设计值时,卡瓦与套管充分咬合产生足够大的锚定力。当坐封完毕后,管柱内泄压,一体式开窗侧钻工具的液压管线总成及液压腔内部的压力也随之卸掉。由于上锥体与锁紧管通过丝扣连接,下锥体与锁紧管通过马牙扣锁紧,所以这三者组成的结构只能产生一个动作,即下锥体相对锁紧管向下运动。当压力消失后,上、下锥体由于锁紧管的作用不会发生相对运动。此时的卡瓦已牢固的咬入套管内壁,卡瓦下表面则有上锥体、下锥体的实体支撑。所以卡瓦在钻井和生产的全过程均不会发生偏移,始终提供稳定的锚定力。在打压锚定结束后,慢慢对钻柱加载旋转力。当铣锥总成与斜铁之间的相对旋转力矩达到设计值后,铣锥悬挂销钉将被剪切。剪切完毕后,铣锥总成可以自由转动,但由于防坠挡块的作用铣锥总成不能轴向运动。此时要加一定的钻压对防坠挡块进行磨削。由于防坠挡块的材质相对较软,在设计的钻压和转速下铣锥总成会利用铣锥体前端硬质合金刀片将其磨削完毕。当防坠挡块被磨削后就可以按照设计的钻井参数进行开窗侧钻及后续的钻井作业。

Claims (7)

1.一种一体式开窗侧钻工具,包括由铣锥体和铣锥头构成的铣锥总成,其特征在于:所述铣锥头通过紧固件和挡块与斜铁连接,所述斜铁通过丝扣连接锚定总成,以构成铣锥总成、斜铁和锚定总成的一体式结构; 还包括一端与所述铣锥头连通、另一端与斜铁芯部液压腔连接的液压管线总成。
2.根据权利要求1所述的一体式开窗侧钻工具,其特征在于:所述铣锥头通过悬挂销钉和防坠挡块与斜铁轴向连接与固定,所述悬挂销钉与防坠块之间有设有一可使防坠挡块在周向上自由转动的间隙。
3.根据权利要求2所述的一体式开窗侧钻工具,其特征在于:所述铣锥头侧壁内开有一液压通道,并通过丝扣与液压管线上端连接并密封。
4.根据权利要求1所述的一体式开窗侧钻工具,其特征在于:所述斜铁背面制有用于镶嵌液压管线的管线槽,在斜铁下端部制有芯部液压腔。
5.根据权利要求1所述的一体式开窗侧钻工具,其特征在于:所述锚定总成包括座封筒、导杆、上锥体、下锥体、卡瓦及锁紧管,所述上锥体与下锥体芯部通过锁紧管连接,在上锥体与下锥体外部通过销钉固定有卡瓦,在座封筒内制有液压腔并通过导杆连通斜铁芯部液压腔,进而构成锚定总成与铣锥总成内部液压腔的连通。
6.根据权利要求5所述的一体式开窗侧钻工具,其特征在于:所述锁紧管上端与上锥体丝扣连接,下端制有止退作用的倒齿马牙扣并与下锥体芯部的马牙扣配合连接。
7.根据权利要求1所述的一体式开窗侧钻工具,其特征在于:所述铣锥总成和斜铁上部套装有保护套,所述保护套通过螺栓分别与铣锥总成和斜铁上部紧固。
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