CN208456542U - 钻井用领眼式划眼工具 - Google Patents

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陈小元
张东方
程智勇
王委
孙开军
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本实用新型涉及一种钻井用领眼式划眼工具,包括钻柱本体,钻柱本体包括自上而下依次连为一体且共轴线的母接头、上锥体、圆柱体和下锥体,上锥体为上小下大结构,下锥体为上大下小结构,母接头的内腔设有与钻杆旋接的母螺纹,母螺纹的下端设有与钻柱本体共轴线且向下延伸的液流通道,上锥体、圆柱体和下锥体的外周均匀分布有多道具有一定宽度的划眼螺旋带,各划眼螺旋带上分别镶嵌有沿划眼螺旋带延伸的划眼刮刀,下锥体的底部连接有球形头,球形头的底部设有多个水眼,各水眼分别通过水眼孔道与液流通道相通。该划眼工具可以代替普通领眼公锥、领眼刮刀及牙轮钻头的作用,提高领眼、划眼的效果的同时可避免划出新眼的风险。

Description

钻井用领眼式划眼工具
技术领域
本实用新型涉及一种石油钻井工具,特别涉及一种钻井用领眼式划眼工具。
背景技术
在钻井时为了保证井眼的圆整,清除附在井壁上的杂物,使井眼畅通无阻,必须用与原来井径相同的钻头,在井内边循环边旋转下放或上提钻柱进行划眼。在下钻遇阻时及下套管以前或在容易发生井斜的井段,都需要划眼。
传统钻井施工中的划眼工具一般采用铣齿牙轮钻头,当铣齿牙轮钻头下行受阻时,需要起钻并下放领眼工具。一般的领眼工具主要有领眼公锥和领眼刮刀,领眼公锥的结构是在公锥的基础上在锥体上焊接刀片,由母扣接头、刀片、导引杆和马蹄形端部四部分组成;领眼刮刀的结构是在阶梯圆柱本体上焊接刀片,由母扣接头、刀片、本体、导引柱组成。领眼完毕后再下铣齿牙轮钻头继续划眼,这样反复起下钻,浪费了很多工时,还存在如下缺陷:
1、领眼公锥和领眼刮刀由刀片焊接在本体上,刀片所能承受的扭矩和强度有限,对硬度大的地层无法起到划眼效果;常规牙轮钻头由于外径和井眼尺寸相同,由于划眼时钻具的重力作用使钻头易吃入地层,导致划出新眼。
2、领眼公锥和领眼刮刀、钻头划眼易吃入地层,为顾忌工具安全及怕划出新眼,通常采取小钻压、间断划眼的方法,降低了划眼效率,浪费工时。
3、由于牙轮结构特点,位于牙轮上方的牙轮巴掌对轴向力的承受能力强,对井眼侧向力承载能力较弱,一方面牙轮巴掌易由于长时间受到侧向力导致巴掌损坏,另一方面牙轮巴掌外侧的保径齿对井壁切削力不足,划眼效果有限。
4、由于牙轮尺寸大,返屑通道小,且由于划眼井井壁不规则度高,岩屑上返困难,岩屑上下堆积,上提下放易发生憋泵。
实用新型内容
本实用新型的目的在于,克服现有技术中存在的问题,提供一种钻井用领眼式划眼工具,可以代替普通领眼公锥、领眼刮刀及牙轮钻头的作用,提高领眼、划眼的效果的同时可避免划出新眼的风险。
为解决以上技术问题,本实用新型的一种钻井用领眼式划眼工具,包括钻柱本体,所述钻柱本体包括自上而下依次连为一体且共轴线的母接头、上锥体、圆柱体和下锥体,所述上锥体为上小下大结构,所述下锥体为上大下小结构,所述母接头的内腔设有与钻杆旋接的母螺纹,所述母螺纹的下端设有与钻柱本体共轴线且向下延伸的液流通道,所述上锥体、圆柱体和下锥体的外周均匀分布有多道具有一定宽度的划眼螺旋带,各所述划眼螺旋带上分别镶嵌有沿划眼螺旋带延伸的划眼刮刀,所述下锥体的底部连接有球形头,所述球形头的底部设有多个水眼,各所述水眼分别通过水眼孔道与所述液流通道相通;所述上锥体、圆柱体和下锥体的外周均匀分布有五道顶面宽度为46mm的所述划眼螺旋带;各所述划眼螺旋带的旋向为右旋,各所述划眼螺旋带的顶面右侧分别设有刮刀嵌槽,所述划眼刮刀分别嵌装在相应的刮刀嵌槽中。
相对于现有技术,本实用新型取得了以下有益效果:在井内划眼时,最下端的球形头始终处于井眼正中间,避免吃入地层的可能;上锥体、圆柱体和下锥体外周缠绕的划眼螺旋带上镶嵌有划眼刮刀,在旋转时清除井壁使井眼畅通无阻,该工具代替了普通领眼公锥、领眼刮刀及牙轮钻头的作用,提高领眼、划眼的效果的同时避免了划出新眼的风险。可连续开转盘划眼,钻压可适当放大,相较于现有的钻头划眼时为了防止划出新眼采用小钻压、间断划眼的方法,本实用新型优势明显。划眼螺旋带位于下锥体外周的部位越往下回转直径越小,便于领眼和划眼;划眼螺旋带位于圆柱体外周的部位直径最大,可以起到扶正的作用;划眼螺旋带位于上锥体外周的部位上小下大,便于划眼工具随钻柱顺畅上提。由于是锥形螺旋带和钻柱本体一体成型,螺旋带强度大,划眼螺旋带上镶嵌的划眼刮刀对井壁侧向力承受能力强,对井壁的切削作用明显。泥浆沿液流通道向下流动,从球形头底部的水眼喷出,清洗井眼,碎屑随泥浆带出;由于锥型螺旋带的存在,相邻螺旋带之间的液流通道较大,加之前端直径逐渐减小,降低了憋泵的发生几率。该工具一次下钻即可同步实现领眼、划眼的效果,无需反复起下钻,可连续划眼,使得划眼效率进一步提升,能缩短遇复杂状况的处理时间,提高生产时效,可带来较好的直接经济效益;复杂处理时间的缩短,可以大大降低井下次生故障发生的机率和加快油气开发力度,带来可观的间接经济效益。刮刀嵌槽及划眼刮刀随划眼螺旋带的螺线延伸,具有更高的强度和切削能力,对软硬地层划眼皆适用。
作为本实用新型的改进,各所述划眼螺旋带的顶面上均匀分布有多个圆形沉孔,各圆形沉孔中分别嵌装有纽扣合金刀,各所述纽扣合金刀的切削面向右且刀锋与所述划眼螺旋带的顶面平齐。多个纽扣合金刀镶嵌在划眼螺旋带中,可以起到辅助切削的作用,且十分耐磨,可以避免划眼螺旋带的顶面过快磨损,保证井眼的直径尺寸。
作为本实用新型的进一步改进,所述圆形沉孔的孔径为10.5mm。
作为本实用新型的进一步改进,所述纽扣合金刀沿所述划眼螺旋带的顶面分布有两排,两排纽扣合金刀依次错开排列,每排中相邻纽扣合金刀的中心距为16mm。两排纽扣合金刀镶嵌在划眼螺旋带中,在起到辅助切削作用的同时,能够更好地防止划眼螺旋带的顶面过快磨损。
作为本实用新型的进一步改进,所述划眼螺旋带的螺旋升角为70°,导程为1734.04mm,所述刮刀嵌槽的宽度为6mm。可以兼顾下钻速度和划眼效率。
作为本实用新型的进一步改进,所述球形头的半径为56mm,所述水眼在所述球形头的的底部设有四个,四个水眼的中心分别位于所述球形头的四个象限点上,其中第一水眼分布在直径为45mm的圆周上,第二、第三水眼分布在直径为65mm的圆周上,第四水眼分布在直径为85mm的圆周上,各所述水眼的孔径分别为18mm,各所述水眼孔道的轴线与所述液流通道轴线的夹角为15°~25°。四个水眼分布在四个象限上,可以保证各个方向均有水流冲刷,四个水眼相对于球形头的轴线由近及远分布,有利于增大冲刷面积。
作为本实用新型的进一步改进,所述上锥体的母线与钻柱本体轴线之间的夹角为10°,所述下锥体的母线与钻柱本体轴线之间的夹角为7°。
作为本实用新型的进一步改进,所述球形头的外表面覆盖有硬质合金耐磨层。球形头处于井眼居中位置,不会吃入地层,只能研磨处于井眼正中间的岩屑,不断的冲刷井眼,起到领眼作用,避免了划出新井眼;硬质合金耐磨层可以提高球形头的硬度和耐磨性能,避免其过早磨损。
附图说明
图1为本实用新型钻井用领眼式划眼工具的主视图。
图2为图1中沿A-A的剖视图。
图3为图2中沿B向的展开图。
图4为图1中球形头部位的仰视图。
图中:1.母接头;1a.母螺纹;2.上锥体;3.圆柱体;4.下锥体;5.液流通道;6.划眼螺旋带;6a.刮刀嵌槽;6b.划眼刮刀;6c.纽扣合金刀;7.球形头;7a.水眼;7b.水眼孔道;7c.硬质合金耐磨层。
具体实施方式
如图1至图4所示,本实用新型的钻井用领眼式划眼工具包括钻柱本体,钻柱本体包括自上而下依次连为一体且共轴线的母接头1、上锥体2、圆柱体3和下锥体4,上锥体2为上小下大结构,下锥体4为上大下小结构,母接头1的内腔设有与钻杆旋接的母螺纹1a,母螺纹1a的下端设有与钻柱本体共轴线且向下延伸的液流通道5,上锥体2、圆柱体3和下锥体4的外周均匀分布有多道具有一定宽度的划眼螺旋带6。上锥体2的母线与钻柱本体轴线之间的夹角为10°,下锥体4的母线与钻柱本体轴线之间的夹角为7°。划眼螺旋带6优选分布有五道,每道划眼螺旋带6的顶面宽度为46mm。划眼螺旋带6的螺旋升角为70°,导程为1734.04mm。
各划眼螺旋带6的旋向为右旋,各划眼螺旋带6的顶面右侧分别设有刮刀嵌槽6a,刮刀嵌槽6a的宽度为6mm,划眼刮刀6b分别嵌装在相应的刮刀嵌槽6a中。各划眼螺旋带6的顶面上均匀分布有多个圆形沉孔,圆形沉孔的孔径优选为10.5mm。各圆形沉孔中分别嵌装有纽扣合金刀6c,各纽扣合金刀6c的切削面向右且刀锋与划眼螺旋带6的顶面平齐。纽扣合金刀6c沿划眼螺旋带6的顶面分布有两排,两排纽扣合金刀6c依次错开排列,每排中相邻纽扣合金刀6c的中心距为16mm。
下锥体4的底部连接有球形头7,球形头7的底部设有多个水眼7a,各水眼7a分别通过水眼孔道7b与液流通道5相通。球形头7的外表面可以覆盖有硬质合金耐磨层7c。球形头7的半径为56mm,水眼7a在球形头7的的底部设有四个,四个水眼的中心分别位于球形头7的四个象限点上,其中第一水眼分布在直径为45mm的圆周上,第二、第三水眼分布在直径为65mm的圆周上,第四水眼分布在直径为85mm的圆周上,各水眼的孔径分别为18mm,各水眼孔道7b的轴线与液流通道5轴线的夹角为15°~25°。
在井内划眼时,最下端的球形头7始终处于井眼正中间,避免吃入地层的可能;上锥体2、圆柱体3和下锥体4外周缠绕的划眼螺旋带6上镶嵌有划眼刮刀6b,在旋转时清除井壁使井眼畅通无阻,提高领眼、划眼的效果的同时避免了划出新眼的风险。可连续开转盘划眼,钻压可适当放大。划眼螺旋带6位于下锥体4外周的部位越往下回转直径越小,便于领眼和划眼;划眼螺旋带6位于圆柱体3外周的部位直径最大,可以起到扶正的作用;划眼螺旋带6位于上锥体2外周的部位上小下大,便于划眼工具随钻柱顺畅上提。划眼螺旋带6上镶嵌的划眼刮刀6b对井壁侧向力承受能力强,对井壁的切削作用明显。
球形头7处于井眼居中位置,不会吃入地层,只能研磨处于井眼正中间的岩屑,不断的冲刷井眼,起到领眼作用,避免了划出新井眼;硬质合金耐磨层7c可以提高球形头7的硬度和耐磨性能,避免其过早磨损。
泥浆沿液流通道5向下流动,从球形头7底部的水眼喷出,清洗井眼,碎屑随泥浆带出;四个水眼分布在四个象限上,可以保证各个方向均有水流冲刷,四个水眼相对于球形头7的轴线由近及远分布,有利于增大冲刷面积。由于锥型螺旋带的存在,相邻螺旋带之间的液流通道5较大,加之前端直径逐渐减小,降低了憋泵的发生几率。一次下钻即可同步实现领眼、划眼的效果,无需反复起下钻,可连续划眼,使得划眼效率进一步提升。
该工具在制造时,采用直径214mm钻柱胚体,采用机床车出五道46mm宽的螺旋升角为70°、导程1734.04mm右旋螺旋带结构,螺旋带上离右侧边3mm车出6mm宽、6.5mm深的凹槽,镶嵌切削面朝右的Y116合金刀头作为划眼刮刀6b。每条螺旋带上距离左侧10mm和15mm为圆形沉孔的圆心分布线,两排圆心相距16mm分别车出两排共24个φ10.5mm、深11.5mm圆形沉孔,镶嵌切削面朝右的T110合金刀头作为纽扣合金刀6c。
顶端车成半径为56mm的半球形结构,在球面上以最前端为圆心,分别在φ85mm车出一个φ18mm水眼、φ65mm车出两个相邻φ18mm水眼、φ45mm车出一个φ18mm水眼;球面堆焊φ5-6.5mmYD合金焊条至球面直径为125-130mm,作为硬质合金耐磨层7c。
除上述实施例外,本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种钻井用领眼式划眼工具,包括钻柱本体,其特征在于:所述钻柱本体包括自上而下依次连为一体且共轴线的母接头、上锥体、圆柱体和下锥体,所述上锥体为上小下大结构,所述下锥体为上大下小结构,所述母接头的内腔设有与钻杆旋接的母螺纹,所述母螺纹的下端设有与钻柱本体共轴线且向下延伸的液流通道,所述上锥体、圆柱体和下锥体的外周均匀分布有多道具有一定宽度的划眼螺旋带,各所述划眼螺旋带上分别镶嵌有沿划眼螺旋带延伸的划眼刮刀,所述下锥体的底部连接有球形头,所述球形头的底部设有多个水眼,各所述水眼分别通过水眼孔道与所述液流通道相通;所述上锥体、圆柱体和下锥体的外周均匀分布有五道顶面宽度为46mm的所述划眼螺旋带;各所述划眼螺旋带的旋向为右旋,各所述划眼螺旋带的顶面右侧分别设有刮刀嵌槽,所述划眼刮刀分别嵌装在相应的刮刀嵌槽中。
2.根据权利要求1所述的钻井用领眼式划眼工具,其特征在于:各所述划眼螺旋带的顶面上均匀分布有多个圆形沉孔,各圆形沉孔中分别嵌装有纽扣合金刀,各所述纽扣合金刀的切削面向右且刀锋与所述划眼螺旋带的顶面平齐。
3.根据权利要求2所述的钻井用领眼式划眼工具,其特征在于:所述圆形沉孔的孔径为10.5mm。
4.根据权利要求2所述的钻井用领眼式划眼工具,其特征在于:所述纽扣合金刀沿所述划眼螺旋带的顶面分布有两排,两排纽扣合金刀依次错开排列,每排中相邻纽扣合金刀的中心距为16mm。
5.根据权利要求1所述的钻井用领眼式划眼工具,其特征在于:所述划眼螺旋带的螺旋升角为70°,导程为1734.04mm,所述刮刀嵌槽的宽度为6mm。
6.根据权利要求1所述的钻井用领眼式划眼工具,其特征在于:所述球形头的半径为56mm,所述水眼在所述球形头的底部设有四个,四个水眼的中心分别位于所述球形头的四个象限点上,其中第一水眼分布在直径为45mm的圆周上,第二、第三水眼分布在直径为65mm的圆周上,第四水眼分布在直径为85mm的圆周上,各所述水眼的孔径分别为18mm,各所述水眼孔道的轴线与所述液流通道轴线的夹角为15°。
7.根据权利要求1所述的钻井用领眼式划眼工具,其特征在于:所述上锥体的母线与钻柱本体轴线之间的夹角为10°,所述下锥体的母线与钻柱本体轴线之间的夹角为7°。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的钻井用领眼式划眼工具,其特征在于:所述球形头的外表面覆盖有硬质合金耐磨层。
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CN111946288A (zh) * 2020-09-09 2020-11-17 中国石油天然气集团有限公司 钻进式公锥

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