发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种油气井一体式套管段铣及裸眼造穴工具,其实现了一趟钻套管段铣和裸眼造穴,减少了起下钻次数,降低了钻井成本,减轻了工人的劳动强度。
为了解决上述技术问题,本实用新型包括依次螺纹密封连接且内部连通设置的上接头、主筒体、下接头和本体;
所述主筒体内部设有一能够上下移动且内部中空的芯轴,该芯轴的外缘和主筒体的内缘都设有台阶,在两台阶形成的环形空间中装有芯轴弹簧,所述芯轴上端向上伸入到上接头内部并罩有一分流盘且该端开有多个径向台阶通孔,每个所述径向台阶通孔中分别安装有一用于卡住限流球的挡球柱,每个所述挡球柱上还分别套装有一挡球柱弹簧且每个所述挡球柱在分流盘外周壁的限制下伸入到芯轴的内孔中并卡住限流球,所述芯轴下端固接有一支撑头,该支撑头内部通过球座剪钉连接有一用于与憋压球配合的球座;
所述主筒体外壁上部分通过活塞剪钉套装有一仅能够下行的活塞,所述芯轴和主筒体在各自台阶处分别沿径向对称开有两个进液孔,该芯轴和主筒体上的进液孔能够连通芯轴内孔与活塞和主筒体组成的环形腔;
所述主筒体下部分开有多个透槽,每个所述透槽中分别铰接有一能够向外张开的段铣刀,每个所述段铣刀刀背均向内凸出地处于主筒体内部且位于所述支撑头的下方;
所述本体底部通过轴销活动连接有一刀体,所述刀体能够绕轴销转动180°,所述本体、轴销和刀体内部均设有互相连通的流道,所述刀体底部还设有与刀体流道相连通的出液孔。
所述分流盘在主筒体上端面的限制下仅能够在上接头内部移动。
多个所述透槽的上端固接有一销轴座,所述销轴座上安装有多个销轴,每个所述段铣刀上端分别通过对应的销轴铰接在透槽内。
多个所述透槽的下端设有一用于限制段铣刀的最大张开尺寸的限位环。
所述刀体上的出液孔相对刀体的轴线垂直设置。
每个所述段铣刀刀翼的前后面镶嵌焊接有纽扣型硬质合金块且在刀翼的侧面和底面镶嵌焊接有带4~5度切削角的六棱型硬质合金柱;所述刀体外壁上堆焊有硬质合金,所述本体下端面覆盖有一层硬质合金层。
所述上接头与主筒体之间、主筒体与芯轴之间、主筒体与活塞之间、球座与支撑头之间、主筒体与下接头之间以及本体与轴销之间分别采用密封圈实现密封。
本实用新型的有益效果是:本实用新型套管段铣部分能与多种裸眼造穴工具组接成不同规格的一次性完成套管段铣和造穴具,能在套管固井段一次性套管段铣和造500~2000mm的洞穴,减少了起钻次数,节约了钻井成本,减轻了工人的劳动强度。
具体实施方式
本实用新型的油气井一体式套管段铣及裸眼造穴工具包括依次螺纹密封连接且内部连通设置的上接头1、主筒体8、下接头21和本体22;
所述主筒体8内部设有一能够上下移动且内部中空的芯轴6,该芯轴6的外缘和主筒体8的内缘都设有台阶,在两台阶形成的环形空间中装有芯轴弹簧12,所述芯轴6上端向上伸入到上接头1内部并罩有一分流盘2且该端开有多个径向台阶通孔,每个所述径向台阶通孔中分别安装有一用于卡住限流球3的挡球柱4,每个所述挡球柱4上还分别套装有一挡球柱弹簧5且每个所述挡球柱4在分流盘2外周壁的限制下伸入到芯轴6的内孔中并卡住限流球3,所述芯轴6下端固接有一支撑头18,该支撑头18内部通过球座剪钉17连接有一用于与憋压球16配合的球座15;
所述主筒体8外壁上部分通过活塞剪钉9套装有一仅能够下行的活塞10,所述芯轴6和主筒体8在各自台阶处分别沿径向对称开有两个进液孔11,该芯轴6和主筒体8上的进液孔11能够连通芯轴6内孔与活塞10和主筒体8组成的环形腔;
所述主筒体8下部分开有多个透槽,每个所述透槽中分别铰接有一能够向外张开的段铣刀19,每个所述段铣刀19刀背均向内凸出地处于主筒体8内部且位于所述支撑头18的下方;
所述本体22底部通过轴销24活动连接有一刀体25,所述刀体25能够绕轴销24转动180°,所述本体22、轴销24和刀体25内部均设有互相连通的流道23,所述刀体25底部还设有与刀体25流道23相连通的出液孔26。
所述分流盘2在主筒体8上端面的限制下仅能够在上接头1内部移动。
多个所述透槽的上端固接有一销轴座13,所述销轴座13上安装有多个销轴14,每个所述段铣刀19上端分别通过对应的销轴14铰接在透槽内。
多个所述透槽的下端设有一用于限制段铣刀19的最大张开尺寸的限位环20。
所述刀体25上的出液孔26相对刀体25的轴线垂直设置。
每个所述段铣刀19刀翼的前后面镶嵌焊接有纽扣型硬质合金块且在刀翼的侧面和底面镶嵌焊接有带4~5度切削角的六棱型硬质合金柱;所述刀体25外壁上堆焊有硬质合金,所述本体22下端面覆盖有一层硬质合金层。
所述上接头1与主筒体8之间、主筒体8与芯轴6之间、主筒体8与活塞10之间、球座15与支撑头18之间、主筒体8与下接头21之间以及本体22与轴销24之间分别采用密封圈7实现密封。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明:
如图1所示,上接头1的上端设有钻杆螺纹,用于与钻井钻具连接;上接头1和主筒体8及主筒体8和下接头21都是用直扣螺纹连接;套管切割、段铣部分的下接头21和裸眼造穴部分主要的本体22用钻杆螺纹连接。
如图1所示,芯轴机构位于主筒体8内,芯轴6开有中心孔,在芯轴6的上端开有三个径向台阶通孔,用垫片和挡圈把挡球柱4和挡球弹簧5安装在径向台阶通孔中,挡球柱4沿径向能移动;分流盘2滑动配合套装在芯轴6的顶部,用于对挡球柱4限位;支撑头18通过螺纹连接于芯轴6的下端,球座15通过球座剪钉17固定在支撑头18内孔中,支撑头18与段铣刀19刀背接触的斜面经过了硬化处理。
如图1所示,芯轴6的外缘和主筒体8的内缘都设有台阶,在两台阶形成的环形空间中装有芯轴弹簧12;芯轴6和主筒体8在台阶处各延径向对称开有两个进液孔11,钻井液从芯轴6的中心孔和装芯轴弹簧12的环形空间能进到活塞10和主筒体8组成的环形腔。
如图1和图2所示,活塞10套装在主筒体8上,用活塞剪钉(9)加以固定,活塞10由上接头1限位,使其只能向下行走;为提高活塞10的强度,又不影响工具的过流面积,活塞10的大径处做成花瓣形。
如图1和图3所示,段铣刀机构位于主筒体8的四个透槽中,主要有段铣刀19、销轴14和销轴座13组成,销轴座13用螺钉固定,段铣刀19用销轴14铰链固定;在主筒体8透槽的下端用螺钉固定着限位环20,限制段铣刀的最大张开尺寸。
如图1所示,裸眼造穴机构的本体22上部设有钻具螺纹用于和套管切割、段铣部分连接,本体22的底部通过轴销24活动链接刀体25,本体22、轴销24和刀体25都设有互相连通的流道23,刀体25的下端一侧开有出液孔26;刀体25上部呈半圆形,使刀体25能够绕轴销24转动180°;出液孔26与使刀体25的轴向垂直,确保刀体25张开时,同时具备喷射造穴层和循环清理井眼的作用。
在段铣刀19刀翼的前后面镶嵌焊接有纽扣型硬质合金块,在刀翼的侧面和底面镶嵌焊接有带4~5°切削角六棱型硬质合金柱;刀体25外壁上堆焊有硬质合金,本体22下端面覆盖有一层硬质合金层。
施工中,当油气井一体式套管段铣及裸眼造穴工具与钻具配接好下入预造穴井设计深度以后,把限流球3从井口投入,并以一定排量送球,当发现泵压升高时,说明限流球3已到挡球柱4位。此时开始低速旋转钻具并开泵给压,这时钻井液流向分为两支,一支通芯轴6的中心孔流向装段铣刀19的主筒体四个透槽组成大循环;另一只则通过过流环2的大孔流向芯轴6端面。在钻井液流体和限流球3产生的压降作用下芯轴机构压缩芯轴弹簧12开始下行,支撑头18与段铣刀19刀背接触,芯轴机构继续下移段铣刀19张开,直到与套管内壁接触,开始切割套管。当套管切断以后,过流环2正好被主筒体8台阶抵住不能再往下移动,芯轴6继续向下移动。当段铣刀张开最大时过流环2脱开挡球柱4,在限流球3的作用下挡球柱4压缩挡球柱弹簧5限流球3脱开挡球柱4,下行掉入本体22内腔。这时的过流面积与初始的过流面积之比约为3:1,在司钻操作台上能明显看到泵压降低,操作人员知道套管已切断。在仍有钻压的情况下,根据施工方案调整钻压和扭矩向下切削即段铣套管。
当切削长度达到预定数值时,钻压不撤既保持芯轴6位置不动,停泵把憋压球16投入,低排量送球。由于段铣刀19还在张开最大位置,挡球柱4处于自由状态,憋压球16很容易通过。发现泵压升高立即停泵,说明憋压球16已进入球座15。撤掉钻压,上提钻具,芯轴机构在芯轴弹簧12的作用下上移复位,同时段铣刀19也复位。开泵升高泵压剪断活塞剪钉9,活塞10下行关闭主筒体8装段铣刀机构的四个透槽,继续憋压剪断球座剪钉17,球座15和憋压球16下行,架在段铣刀19的刀背上。钻井液以大排量形式流向裸眼造穴机构。上提钻具使裸眼造穴机构处在套管铣掉区域的上端,钻井液进入裸眼造穴机构本体22,流经本体22、轴销24和刀体25互相连通的流道23从刀体25的下端一侧出液孔26喷出。刀体25在钻井液的反作用力下向另一侧微张,随着钻柱旋转将地层割出一个台阶,当刀体25张开角度逐渐增大时,向下施加一定钻压扩眼钻进,如此反复完成造穴作业。造穴工作完成后,停止泵入液体,刀体25即自动垂下,上提钻具即可起出油气井一体式套管段铣及裸眼造穴工具。
本实用新型通过套管段铣部分与多种裸眼造穴工具组接,能在套管固井段一次性套管段铣和造500~2000mm的洞穴,减少了起钻次数,节约了钻井成本,减轻了工人的劳动强度。
综上所述,本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中,本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例,但这些实施例都包括在本实用新型的范围之内。