CN215520825U - 一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及井下修井施工技术，特别涉及一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具。本实用新型的水力涡轮驱动的磨铣套管工具包括磨套钻头、外套筒和水力涡轮，所述磨套钻头一端为钻头部，另一端为连接部，所述磨套钻头的连接部伸入所述外套筒的一端内部，并相互可转动的密封装配，所述水力涡轮置于所述外套筒中，其一端与所述磨套钻头的连接部同轴连接，所述外套筒一端侧壁的一侧对应所述水力涡轮一端的位置开有射水孔道。优点：结构简单，零部件较少，不易损坏，将液力通过涡轮转换成磨套钻头旋转，加速磨套钻头对套管的磨损。

Description

一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具

技术领域

本实用新型涉及井下修井施工技术，特别涉及一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具。

背景技术

随着我们国家煤炭资源开发的不断深入，地质勘察井、水文测量井、防水治水井的需要同样不断增多。钻井的任务随之增多，难度同样逐渐变大，因此各矿厂以及企业在逐渐增加钻井设备资金的投入、先进设备的引进和落后设备的更新，以及钻井人才的培养。

然而在钻井过程中，常常由于设备老化、施工人员的操作不当以及其他地质与环境因素，造成大量的井下事故，这些井下对施工造成了很大的困难，产生较大的经济损失，以及不可逆的后果。为解决这些问题，修井成为一项重要而又艰巨的任务。

目前，在井下发生事故时，通过侧钻井井下对事故进行处理时，会考虑在完井段的某个部位对套管进行磨铣，从而完成侧钻任务，现有技术在侧钻时利用常规的钻探工具，由于井下操作空间有限，施工非常不便。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具，有效的克服了现有技术的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具，包括磨套钻头、外套筒和水力涡轮，上述磨套钻头一端为钻头部，另一端为连接部，上述磨套钻头的连接部伸入上述外套筒的一端内部，并相互可转动的密封装配，上述水力涡轮置于上述外套筒中，其一端与上述磨套钻头的连接部同轴连接，上述外套筒一端侧壁的一侧对应上述水力涡轮一端的位置开有射水孔道。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，上述磨套钻头的钻头部为锥状结构，其外周上沿其周向均匀间隔的装配有多个金刚石复合磨片。

进一步，上述磨套钻头的连接部为与其钻头部同轴设置的圆柱状结构，上述连接部通过套装于其外部的轴承与上述外套筒可转动的密封装配。

进一步，上述外套筒包括主体套筒和短接套筒，上述主体套筒一端与上述短接套筒的一端同轴螺纹连接，且二者接缝处的内侧共同开有用于卡合装配上述轴承的装配槽，上述短接套筒套装于上述磨套钻头的连接部外，上述射水孔道设置于上述主体套筒的一端。

进一步，上述磨套钻头的连接部与其钻头部连接的部位同轴设有外凸的台肩，上述短接套筒的另一端端口的内侧设有与上述台肩吻合的台阶槽。

进一步，上述水力涡轮包括涡轮杆轴和多个涡轮叶片，上述涡轮杆轴的一端端部设有内螺纹凹槽，上述磨套钻头的连接部的另一端同轴伸入上述内螺纹凹槽中，并相互螺纹连接，上述涡轮叶片均为螺旋状叶片，且多个上述涡轮叶片分别沿周向设置于上述涡轮杆轴外周，相邻两个上述涡轮叶片之间形成液体通道，上述涡轮叶片的外轮廓靠近上述外套筒内壁。

进一步，上述射水孔道设有多个，并沿上述外套筒的周向间隔分布，且相互靠近。

进一步，上述射水孔道朝向上述外套筒的另一端倾斜延伸。

本实用新型的有益效果是：结构简单，零部件较少，不易损坏，将液力通过涡轮转换成磨套钻头旋转，加速磨套钻头对套管的磨损。

附图说明

图1为本实用新型的水力涡轮驱动的磨铣套管工具的结构剖视图；

图2为本实用新型的水力涡轮驱动的磨铣套管工具中磨套钻头的结构示意图；

图3为本实用新型的水力涡轮驱动的磨铣套管工具中主体套筒的结构剖视图；

图4为本实用新型的水力涡轮驱动的磨铣套管工具中短接套筒的结构剖视图；

图5为本实用新型的水力涡轮驱动的磨铣套管工具中水力涡轮的结构示意图；

图6为本实用新型的水力涡轮驱动的磨铣套管工具中射水孔道在径向上的分布示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、磨套钻头；2、外套筒；3、水力涡轮；4、轴承；11、金刚石复合磨片；12、台肩；21、主体套筒；22、短接套筒；31、涡轮杆轴；32、涡轮叶片；211、射水孔道；212、装配槽；221、台阶槽；311、内螺纹凹槽；321、液体通道。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例：如图1至5所示，本实施例的水力涡轮驱动的磨铣套管工具包括磨套钻头1、外套筒2和水力涡轮3，上述磨套钻头1一端为钻头部，另一端为连接部，上述磨套钻头1的连接部伸入上述外套筒2的一端内部，并相互可转动的密封装配，上述水力涡轮3置于上述外套筒2中，其一端与上述磨套钻头1的连接部同轴连接，上述外套筒2一端侧壁的一侧对应上述水力涡轮3一端的位置开有非径向分布的射水孔道211。

一般地，外套筒2的另一端端口设置为与钻杆(钻铤)连接的内螺纹结构(图中a指代)，使用过程如下：

将工具中外套筒2的另一端与钻杆螺纹连接，液体通过钻井泵被泵送到井下，流向外套筒2的内部，流进水力涡轮3中，进入水力涡轮3后的液体液压机流速均增大，对水力涡轮3产生一个周向的力，使得水力涡轮3旋转，因此，带动磨套钻头1同样旋转，旋转的磨套钻头1对井下的套管井下磨铣，流过水力涡轮3的液体通过外套筒2一端(朝下)的射水孔道211流出，由于射水孔道211尺寸小，使得液体的速度迅速变大，从射水孔道211流出的液体冲击一侧的岩石，并同时促使液体的反作用力会增加磨套钻头1对外套筒2的压力，从而加速磨套钻头1对外套筒2的摩擦，也就是进一步提升磨套钻头1的转速。

当然，如图6所示，上述射水孔道211可以是沿外套筒2的非径向方向开设，对磨套钻头1的作用力效果更佳。

最佳的，上述磨套钻头1的钻头部为锥状结构，其外周上沿其周向均匀间隔的装配有多个金刚石复合磨片11。

该方案中，磨套钻头1旋转过程中，通过金刚石复合磨片11对井下的套管井下磨铣作业，磨铣效果佳，不易损坏。

作为一种优选的实施方式，上述磨套钻头1的连接部为与其钻头部同轴设置的圆柱状结构，上述连接部通过套装于其外部的轴承4与上述外套筒2可转动的密封装配。

该实施方案中，磨套钻头1的特制形状利于与外套筒2的紧密装配，方便后续的良好作业。

作为一种优选的实施方式，上述外套筒2包括主体套筒21和短接套筒22，上述主体套筒21一端与上述短接套筒22的一端同轴螺纹连接，且二者接缝处的内侧共同开有用于卡合装配上述轴承4的装配槽212，上述短接套筒22套装于上述磨套钻头1的连接部外，上述射水孔道211设置于上述主体套筒21的一端。

该实施方案中，主体套筒21与短接套筒22之间装配组合比较方便、快捷，同时，短接套筒22能够将磨套钻头1除钻头部以外的部位进行包裹，密封性较好，并且，外套筒2内部结构设计精细，与磨套钻头1及轴承4的装配比较紧密，并且，密封性佳。

使用时，需要在主体套筒21和短接套筒22分别与轴承4以及连接部的外周之间加入润滑油，以使得二者在作业过程保持良好的润滑，利于磨套钻头1的良好磨铣。

需要说明的是：装配槽212能够确保轴承4不会发生径向的晃动，从而保障了磨套钻头1仅发生相对与外套筒2的旋转动作，确保磨铣作业的有效性。

作为一种优选的实施方式，上述磨套钻头1的连接部与其钻头部连接的部位同轴设有外凸的台肩12，上述短接套筒22的另一端端口的内侧设有与上述台肩12吻合的台阶槽221。

该实施方案中，台肩12与台阶槽221的配合，使得连接部与短接套筒22之间的任意位置的密封性都较好，使得结构之间内部不会进入杂质污垢，确保磨套钻头1与外套筒2之间良好的相对旋转。

作为一种优选的实施方式，上述水力涡轮3包括涡轮杆轴31和多个涡轮叶片32，上述涡轮杆轴31的一端端部设有内螺纹凹槽311，上述磨套钻头1的连接部的另一端同轴伸入上述内螺纹凹槽311中，并相互螺纹连接，上述涡轮叶片32均为螺旋状叶片，且多个上述涡轮叶片32分别沿周向设置于上述涡轮杆轴31外周，相邻两个上述涡轮叶片32之间形成液体通道321，上述涡轮叶片32的外轮廓靠近上述外套筒2内壁。

该实施方案中，涡轮杆轴31采用螺纹连接的方式与磨套钻头1的连接部装配，二者在液体驱动下旋转过程处于持续拧紧状态，不会松脱，并且，水力涡轮3的涡轮叶片32呈螺旋状设计，在液体进入液体通道321后更能够推进水力涡轮3整体保持高速旋转，磨铣效果非常好。

更具体的，连接部的另一端设有螺纹柱(图中b指代)，通过该螺纹柱与内螺纹凹槽311螺纹连接。

最佳的，上述射水孔道211设有多个，并沿上述外套筒2的周向间隔分布，且相互靠近，多个上述射水孔道211的分布方向一致，该方案通过多个射水孔道211的设计能够进一步提升液体的反作用力，从而进一步增加磨套钻头1对套管的压力，进一步加速磨套钻头1对套管的摩擦。

本实施例中，射水孔道211最佳设置为三个。

作为一种优选的实施方式，上述射水孔道211朝向上述外套筒2的另一端倾斜延伸。

本实施方案中，射水孔道211朝向上述外套筒2的另一端倾斜延伸设计，其在喷出高速射流后，会对磨套钻头1(工具本身)提供一个朝向钻头端的推进力，能够进一步加速工具在磨铣作业中对套管的磨损。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具，其特征在于：包括磨套钻头(1)、外套筒(2)和水力涡轮(3)，所述磨套钻头(1)一端为钻头部，另一端为连接部，所述磨套钻头(1)的连接部伸入所述外套筒(2)的一端内部，并相互可转动的密封装配，所述水力涡轮(3)置于所述外套筒(2)中，其一端与所述磨套钻头(1)的连接部同轴连接，所述外套筒(2)一端侧壁的一侧对应所述水力涡轮(3)一端的位置开有射水孔道(211)。

2.根据权利要求1所述的一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具，其特征在于：所述磨套钻头(1)的钻头部为锥状结构，其外周上沿其周向均匀间隔的装配有多个金刚石复合磨片(11)。

3.根据权利要求2所述的一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具，其特征在于：所述磨套钻头(1)的连接部为与其钻头部同轴设置的圆柱状结构，所述连接部通过套装于其外部的轴承(4)与所述外套筒(2)可转动的密封装配。

4.根据权利要求3所述的一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具，其特征在于：所述外套筒(2)包括主体套筒(21)和短接套筒(22)，所述主体套筒(21)一端与所述短接套筒(22)的一端同轴螺纹连接，且二者接缝处的内侧共同开有用于卡合装配所述轴承(4)的装配槽(212)，所述短接套筒(22)套装于所述磨套钻头(1)的连接部外，所述射水孔道(211)设置于所述主体套筒(21)的一端。

5.根据权利要求4所述的一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具，其特征在于：所述磨套钻头(1)的连接部与其钻头部连接的部位同轴设有外凸的台肩(12)，所述短接套筒(22)的另一端端口的内侧设有与所述台肩(12)吻合的台阶槽(221)。

6.根据权利要求4所述的一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具，其特征在于：所述水力涡轮(3)包括涡轮杆轴(31)和多个涡轮叶片(32)，所述涡轮杆轴(31)的一端端部设有内螺纹凹槽(311)，所述磨套钻头(1)的连接部的另一端同轴伸入所述内螺纹凹槽(311)中，并相互螺纹连接，所述涡轮叶片(32)均为螺旋状叶片，且多个所述涡轮叶片(32)分别沿周向设置于所述涡轮杆轴(31)外周，相邻两个所述涡轮叶片(32)之间形成液体通道(321)，所述涡轮叶片(32)的外轮廓靠近所述外套筒(2)内壁。

7.根据权利要求1所述的一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具，其特征在于：所述射水孔道(211)设有多个，并沿所述外套筒(2)的周向间隔分布，且相互靠近。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种水力涡轮驱动的磨铣套管工具，其特征在于：所述射水孔道(211)朝向所述外套筒(2)的另一端倾斜延伸。

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