CN218669222U - 随钻微扩眼工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及井下扩眼技术领域，具体公开随钻微扩眼工具。该随钻微扩眼工具包括工具本体和两个扩眼刀翼结构，工具本体被配置为连接钻具，工具本体为柱形结构；两个扩眼刀翼结构沿工具本体的轴线方向间隔设置于工具本体上，且沿工具本体的径向方向对称设置；每个扩眼刀翼结构均包括多个沿工具本体的周向间隔排布的切削刀翼部件，每个切削刀翼部件均包括切削刀翼本体和多个切削齿组件，多个切削齿组件沿切削刀翼本体的延伸方向间隔设置，且每个扩眼刀翼结构的多个切削齿组件的切削深度向靠近另一个扩眼刀翼结构的方向逐渐减小。所述随钻微扩眼工具能随钻具同时下钻，缩短钻井周期，同时能够清除井下的微狗腿、小台阶，保证井眼规整。

Description

随钻微扩眼工具

技术领域

本实用新型涉及井下扩眼技术领域，尤其涉及随钻微扩眼工具。

背景技术

在钻井过程中，由于地质倾角、软硬互层、井眼结构设计、钻具组合方式、钻进参数的选择、钻压过大、钻速过大以及钻井过程中钻杆加压等原因，井眼很容易出现狗腿度的现象。狗腿度过大可能会导致以下问题：(1)钻杆在旋转过程中产生较大的弯曲力矩，使其受到压缩拉伸转动时受力方向交错改变，引起钻具断裂事故；(2)钻杆一侧常常靠在井壁上，静止状态时，在泥浆液柱压力和地层压力差的作用下，诱发粘附卡钻的现象；(3)狗腿度过大还容易引起钻柱与井壁之间的摩擦增加，造成钻具磨损；(4)狗腿度严重的井段，一旦发生钻具断裂事故，由于事故钻具隐藏在狗腿角下方，会造成公锥、母锥对扣困难。

现有技术中，解决狗腿度过大往往采取的方式为：操作人员在钻井前先在钻头上安装稳定器进行一次通井；或者采用划眼的方式对井壁进行修整。上述两种方式都会增加井队工作量，导致钻井周期增加，钻井费用提高。

因此，亟需提出一种随钻微扩眼工具，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种随钻微扩眼工具，能够随钻具同时下钻，缩短钻井周期，同时降低井眼狗腿度，清除井下的微狗腿、小台阶，保证井眼规整。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型提供的随钻微扩眼工具，包括：

工具本体，被配置为连接钻具，所述工具本体为柱形结构；

两个扩眼刀翼结构，沿所述工具本体的轴线方向间隔设置于所述工具本体上，且沿所述工具本体的径向方向对称设置；每个所述扩眼刀翼结构均包括多个沿所述工具本体的周向间隔排布的切削刀翼部件，每个所述切削刀翼部件均包括切削刀翼本体和多个切削齿组件，多个所述切削齿组件沿所述切削刀翼本体的延伸方向间隔设置，且每个所述扩眼刀翼结构的多个所述切削齿组件的切削深度向靠近另一个所述扩眼刀翼结构的方向逐渐减小；

其中，所述切削刀翼本体的延伸方向与所述工具本体的轴线方向呈夹角设置。

作为随钻微扩眼工具的一种优选方案，每个所述切削齿组件均包括多个垂直于所述切削刀翼本体的延伸方向分布的切削齿。

作为随钻微扩眼工具的一种优选方案，多个所述切削刀翼部件围设形成的圆周的轴线与所述工具本体的轴线偏心设置。

作为随钻微扩眼工具的一种优选方案，所述工具本体上设置有安装槽，所述安装槽的轴线方向与所述工具本体的轴线方向不重合，两个所述扩眼刀翼结构均位于所述安装槽内。

作为随钻微扩眼工具的一种优选方案，每个所述切削刀翼本体上还设置有保径凸起。

作为随钻微扩眼工具的一种优选方案，所述保径凸起的数量为多个，多个所述保径凸起的高度不都相同。

作为随钻微扩眼工具的一种优选方案，每个所述扩眼刀翼结构均还包括修磨刀翼部件，每相邻的两个所述切削刀翼部件之间均设置有所述修磨刀翼部件。

作为随钻微扩眼工具的一种优选方案，所述修磨刀翼部件包括修磨刀翼本体和设置于所述修磨刀翼本体上的多个修磨齿组件，多个所述修磨齿组件沿所述修磨刀翼本体的延伸方向间隔设置；所述修磨刀翼本体的延伸方向与所述切削刀翼本体的延伸方向平行。

作为随钻微扩眼工具的一种优选方案，所述工具本体上设置有防磨件。

作为随钻微扩眼工具的一种优选方案，所述防磨件为呈阵列设置于所述工具本体的外周面上的凸起结构。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种随钻微扩眼工具，通过设置工具本体以连接钻具，使得该随钻微扩眼工具能够随钻具同时下钻，从而缩短钻井周期，降低钻井费用；通过在工具本体上设置沿其径向方向对称布置的两个扩眼刀翼结构，使得该随钻微扩眼工具在上行和下行两个方向时均能进行扩眼操作，从而提高扩眼效率；每个扩眼刀翼结构的多个切削齿组件的切削深度向靠近另一个扩眼刀翼结构的方向逐渐减小，在进行扩眼操作时，位于切削方向前端的切削齿组件的切削深度较大，可以实现对井壁的切削和破岩，位于切削方向后端的切削齿组件实现辅助破岩及井壁的修正操作，以对井壁实现更好的切削效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的随钻微扩眼工具的结构示意图；

图2是图1在A处的局部放大图。

图中：

1-工具本体；11-安装槽；12-防磨件；

2-扩眼刀翼结构；21-切削刀翼部件；211-切削刀翼本体；212-切削齿组件；2121-第一切削齿组件；2122-第二切削齿组件；2123-第三切削齿组件；213-保径凸起；2131-保径柱状结构；2132-保径颗粒；22-修磨刀翼部件；221-修磨刀翼本体；222-修磨齿组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1-图2所示，本实施例提供一种随钻微扩眼工具，该随钻微扩眼工具包括工具本体1和两个扩眼刀翼结构2，工具本体1被配置为连接钻具，工具本体1为柱形结构；两个扩眼刀翼结构2沿工具本体1的轴线方向间隔设置于工具本体1上，且沿工具本体1的径向方向对称设置；每个扩眼刀翼结构2均包括多个沿工具本体1的周向间隔排布的切削刀翼部件21，每个切削刀翼部件21均包括切削刀翼本体211和多个切削齿组件212，多个切削齿组件212沿切削刀翼本体211的延伸方向间隔设置，且每个扩眼刀翼结构2的多个切削齿组件212的切削深度向靠近另一个扩眼刀翼结构2的方向逐渐减小；其中，切削刀翼本体211的延伸方向与工具本体1的轴线方向呈夹角设置。

本实施例提供的随钻微扩眼工具，通过设置工具本体1以连接钻具，使得该随钻微扩眼工具能够随钻具同时下钻，从而缩短钻井周期，降低钻井费用；通过在工具本体1上设置沿其径向方向对称布置的两个扩眼刀翼结构2，使得该随钻微扩眼工具在上行和下行两个方向时均能进行扩眼操作，从而提高扩眼效率；每个扩眼刀翼结构2的多个切削齿组件212的切削深度向靠近另一个扩眼刀翼结构2的方向逐渐减小，在进行扩眼操作时，位于切削方向前端的切削齿组件212的切削深度较大，可以实现对井壁的切削和破岩，位于切削方向后端的切削齿组件212实现辅助破岩及井壁的修正操作，以对井壁实现更好的切削效果。

进一步地，工具本体1的两端均设置有第一连接结构，钻具上设置有与第一连接结构相对应的第二连接结构，工具本体1的两端分别通过对应的第一连接结构和第二连接结构与钻具相连接，方便操作，且安装快捷。可选地，第一连接结构可以是卡扣，第二连接结构为卡槽，结构简单，安装紧固，且方便拆装。

进一步地，工具本体1上设置有防磨件12，可以防止该工具在伸入井眼的过程中与井壁磨损，同时可以防止工具本体1上的第一连接结构发生磨损，影响连接效果。

可选地，防磨件12为呈阵列设置于工具本体1的外周面上的凸起结构，方便加工。在本实施例中，防磨件12采用硬质合金制成。

需要说明的是，微扩眼技术是相对于常规扩眼技术而言的，常规扩眼的井径扩大率一般在18％以上，微扩眼的井径扩大率定义为8％以内，本实施例提供的随钻微扩眼工具采用微扩眼技术。

在本实施例中，切削齿组件212的数量为三个。以图1中位于上方的扩眼刀翼结构2为例，图2示出了图1中位于上方的扩眼刀翼结构2的结构示意图，如图2结合图1所示，三个切削齿组件212从上至下依次为第一切削齿组件2121、第二切削齿组件2122和第三切削齿组件2123，第一切削齿组件2121位于最大微扩眼尺寸上，在扩眼时对井壁进行切削，接着第二切削齿组件2122跟进对岩石进行破碎，最后第三切削齿组件2123辅助破岩以及对井壁进行修整，三个切削齿组件212协同工作，实现对井壁较好的扩眼效果。

进一步地，每个切削齿组件212均包括多个垂直于切削刀翼本体211的延伸方向分布的切削齿，以进一步提高对井壁的切削效果。

进一步地，多个切削刀翼部件21围设形成的圆周的轴线与工具本体1的轴线偏心设置。采用这种设置方式，可以使该随钻微扩眼工具的通径比钻具小，而旋转后形成的尺寸略大于钻具，以确保该随钻微扩眼工具在不转动的情况下顺利伸入井眼内，在转动的情况下可以扩出比工具本体1的直径略微大一些的井眼，最大限度地减轻或消除井下微狗腿、微台阶的现象。

具体而言，工具本体1上设置有安装槽11，安装槽11的轴线方向与工具本体1的轴线方向不重合，两个扩眼刀翼结构2均位于安装槽11内，从而实现多个切削刀翼部件21围设形成的圆周的轴线与工具本体1的轴线偏心设置的效果，方便加工制造。

进一步地，每个扩眼刀翼结构2均还包括修磨刀翼部件22，每相邻的两个切削刀翼部件21之间均设置有修磨刀翼部件22，修磨刀翼部件22用于对切削刀翼部件21切削后的井壁进行修整。

在本实施例中，切削刀翼部件21的数量和修磨刀翼部件22的数量均为两个，两个切削刀翼部件21和两个修磨刀翼部件22沿工具本体1的周向交替且间隔设置。当然，在其他实施例中，切削刀翼部件21的数量和修磨刀翼部件22的数量还可以设置为三个、四个或者更多个。本实施例对切削刀翼部件21的数量和修磨刀翼部件22的数量不作限定，只要保证切削刀翼部件21和修磨刀翼部件22交替设置即可。

进一步地，修磨刀翼部件22包括修磨刀翼本体221和设置于修磨刀翼本体221上的多个修磨齿组件222，多个修磨齿组件222沿修磨刀翼本体221的延伸方向间隔设置；修磨刀翼本体221的延伸方向与切削刀翼本体211的延伸方向平行。

优选地，每个修磨齿组件222均包括多个垂直于修磨刀翼本体221的延伸方向分布的修磨齿，以提高对井壁的修磨效果。需要说明的是，修磨齿与切削齿的形状相同，区别仅在于切削深度和切削力度的不同，修磨齿的切削深度及切削力度均小于切削齿的切削深度及切削力度。

进一步地，每个切削刀翼本体211上还设置有保径凸起213。在本实施例中，保径凸起213的数量为多个，多个保径凸起213的高度不都相同。部分保径凸起213的高度较高形成保径柱状结构2131，保径柱状结构2131的高度大约等于切削齿的切削深度，以防止切削齿发生崩齿现象时，切削刀翼本体211与井壁直接接触导致切削刀翼本体211的损坏；部分保径凸起213的高度较低形成保径颗粒2132，保径颗粒2132可以减少下钻过程中切削齿刮伤套管内壁的概率，起到保护切削齿的作用。可选地，保径凸起213采用硬质合金制成，硬度较大，防磨效果较好。

该随钻微扩眼工具的加工过程为：1)整体加工出工具本体1、切削刀翼本体211和修磨刀翼本体221；2)在切削刀翼本体211和修磨刀翼本体221上分别加工切削齿、修磨齿、保径凸起213的安装孔位；3)将切削齿、修磨齿、保径凸起213采用堆焊工艺安装于对应的安装孔位内；4)对整个随钻微扩眼工具进行表面处理。

该随钻微扩眼工具的工作原理为：在钻具上合适的位置处连接该随钻微扩眼工具，由于该随钻微扩眼工具的扩眼刀翼结构2为偏心结构，其通径略小于钻头，可以顺利伸入井内；当向下钻进时，转盘旋转，带动该随钻微扩眼工具旋转，位于工具本体1下方的扩眼刀翼结构2负责扩眼工作，扩出略大于钻头的井眼，并清理微小狗腿和台阶，起到修整井壁的作用；当钻具旋转上行时，位于工具本体1上方的扩眼刀翼结构2负责扩眼工作，并清理微小狗腿和台阶，起到修整井壁的作用。

需要注意的是，1)在该随钻微扩眼工具随钻具下入井内以及钻井施工结束后随钻具取出该工具时，该工具在套管内，严禁启动转盘旋转钻具，以保证该工具的安全性；2)进行常规钻井施工时，在旋转钻井过程中会增加钻具的扭矩，扭矩的增加量小于0.8KN·m，但并不影响钻井过程的进行；3)该随钻微扩眼工具在钻井使用中对排量没有要求限制，对泵压没有影响。

本实施例提供的随钻微扩眼工具，扩眼刀翼结构2为偏心结构，下入起出方便、安全，操作简单，无附加工具，有利于钻具井眼重入，不需要另下钻具通井，提高钻井效率。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.随钻微扩眼工具，其特征在于，包括：

工具本体(1)，被配置为连接钻具，所述工具本体(1)为柱形结构；

两个扩眼刀翼结构(2)，沿所述工具本体(1)的轴线方向间隔设置于所述工具本体(1)上，且沿所述工具本体(1)的径向方向对称设置；每个所述扩眼刀翼结构(2)均包括多个沿所述工具本体(1)的周向间隔排布的切削刀翼部件(21)，每个所述切削刀翼部件(21)均包括切削刀翼本体(211)和多个切削齿组件(212)，多个所述切削齿组件(212)沿所述切削刀翼本体(211)的延伸方向间隔设置，且每个所述扩眼刀翼结构(2)的多个所述切削齿组件(212)的切削深度向靠近另一个所述扩眼刀翼结构(2)的方向逐渐减小；

其中，所述切削刀翼本体(211)的延伸方向与所述工具本体(1)的轴线方向呈夹角设置。

2.根据权利要求1所述的随钻微扩眼工具，其特征在于，每个所述切削齿组件(212)均包括多个垂直于所述切削刀翼本体(211)的延伸方向分布的切削齿。

3.根据权利要求1所述的随钻微扩眼工具，其特征在于，多个所述切削刀翼部件(21)围设形成的圆周的轴线与所述工具本体(1)的轴线偏心设置。

4.根据权利要求3所述的随钻微扩眼工具，其特征在于，所述工具本体(1)上设置有安装槽(11)，所述安装槽(11)的轴线方向与所述工具本体(1)的轴线方向不重合，两个所述扩眼刀翼结构(2)均位于所述安装槽(11)内。

5.根据权利要求1所述的随钻微扩眼工具，其特征在于，每个所述切削刀翼本体(211)上还设置有保径凸起(213)。

6.根据权利要求5所述的随钻微扩眼工具，其特征在于，所述保径凸起(213)的数量为多个，多个所述保径凸起(213)的高度不都相同。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的随钻微扩眼工具，其特征在于，每个所述扩眼刀翼结构(2)均还包括修磨刀翼部件(22)，每相邻的两个所述切削刀翼部件(21)之间均设置有所述修磨刀翼部件(22)。

8.根据权利要求7所述的随钻微扩眼工具，其特征在于，所述修磨刀翼部件(22)包括修磨刀翼本体(221)和设置于所述修磨刀翼本体(221)上的多个修磨齿组件(222)，多个所述修磨齿组件(222)沿所述修磨刀翼本体(221)的延伸方向间隔设置；所述修磨刀翼本体(221)的延伸方向与所述切削刀翼本体(211)的延伸方向平行。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的随钻微扩眼工具，其特征在于，所述工具本体(1)上设置有防磨件(12)。

10.根据权利要求9所述的随钻微扩眼工具，其特征在于，所述防磨件(12)为呈阵列设置于所述工具本体(1)的外周面上的凸起结构。

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