一種鉆擴組合可調式井下破巖工具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鉆擴組合可調式井下破巖工具，屬于油氣資源開采的機械鉆具裝置領域。
【背景技術】
[0002]隨著國內外對油氣資源勘探開發力度的增大，使得油氣資源開采目標開始向深部地層鉆進。鉆頭是油氣井鉆進中直接破碎巖石的工具，鉆頭質量的好壞和鉆頭與巖性的相適應性，對提高鉆進速度和降低鉆井成本起著重要作用。
[0003]當前石油鉆井中使用最多的是牙輪鉆頭和PDC鉆頭。常規roc鉆頭在均質大段松軟地層中鉆進時，具有機械鉆速快，壽命長，進尺多等優點，但對深部復雜地層的適應性較差，機械鉆速雖高但是不穩定，PDC鉆頭的切肩齒易發生沖擊損壞和高溫磨損現象，引起鉆頭前期損壞，使用壽命短;而牙輪鉆頭主要靠沖擊、壓碎、小距離刮削方式破巖，破巖效率低，軸承壽命短。在軟硬交錯地層、礫石層等復雜難鉆地層條件下，單用牙輪鉆頭易出現泥包，單用PDC鉆頭牙齒損壞嚴重，導致鉆速慢、起下鉆頻繁等問題。
[0004]組合鉆具鉆井是近年來興起的一項新技術，其采用的是邊鉆邊擴，分級破巖的原理，以達減小開眼尺寸，增大完井尺寸的目的。鉆擴組合可調式井下破巖工具可以對巖石進行分級破碎，前面前置導向鉆頭快速鉆進，減小圍巖中的應力，擴孔器再快速鉆穿巖石。有助于改善穩定性從而減少震動失效，延長鉆頭壽命，改進井眼質量，節約成本。在相同的井底面積下采用該鉆擴組合可調式井下破巖工具比直接采用較大尺寸的鉆頭鉆進效果好，其適用于深部復雜地層鉆進。
【發明內容】
[0005]本發明的目的為了克服現有技術不足，提供一種鉆擴組合可調式井下破巖工具，提高破巖效率和鉆進速度，解決現有單一石油鉆頭對于深部復雜地層鉆進的不適應性，鉆進速度慢及鉆頭磨損大的問題。
[0006]本發明采用的技術方案:
[0007]本發明一種鉆擴組合可調式井下破巖工具，由雙向擴孔器、短節和前置導向鉆頭組成，所述前置導向鉆頭和雙向擴孔器通過短節相連;前置導向鉆頭可以是單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭或roc鉆頭，且可根據需要選取不同尺寸的鉆頭;所述短節為圓柱體形，其兩端分另|J為公扣和母扣;所述雙向擴孔器兩端為公扣和母扣，PDC刀翼設在雙向擴孔器中部;PDC刀翼呈兩端錐形，且錐角不同，以滿足不同地層鉆進情況的需要;PDC刀翼中部為一段圓柱形保徑段;PDC齒在roc刀翼上呈對角線雙面布置，以滿足雙向擴孔器雙向破巖使用;每相鄰兩PDC刀翼之間有排肩槽，排肩槽上都均勻設置有一個噴水孔。所述短節的長度為可調式，通過安裝一系列不同長度的單個或者多個短節，可以調整前置導向鉆頭和雙向擴孔器之間的距離。
[0008]當進行鉆進作業時，前置導向鉆頭作為領眼鉆頭，對巖石中心進行破碎，鉆進一定深度，將巖石內部應力進行一定的釋放，隨后由緊接著的雙向擴孔器對井眼四周的臺階進行破碎。可根據實際鉆進需要調換擴孔器的鉆進方向。
[0009]本發明與現有技術相比，具有以下優點:1、對巖石進行分級破碎，降低破巖難度；
2、可實現不同破巖工具的組合，提高了鉆頭對深部復雜地層破巖的適應性和破巖效率;3、組合使用的破巖工具相互之間的距離可調。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明一種鉆擴組合可調式井下破巖工具的結構示意圖；
[0011]圖2為本發明的雙向擴孔器結構示意圖；
[0012]圖3為本發明的短節結構示意圖；
[0013]圖4為本發明的前置導向鉆頭采用單牙輪鉆頭結構示意圖。
[0014]圖中:1.雙向擴孔器，2.短節，3.前置導向鉆頭，4.PDC刀翼，5.PDC齒，6.噴水孔，7.排肩槽，8.公扣，9.母扣，10.母扣，11.公扣，12.公扣，13.噴水孔，14.噴水孔，15.牙輪，16.牙齒。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和本實施例對本發明作進一步說明:
[0016]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發明一種鉆擴組合可調式井下破巖工具，由雙向擴孔器1、短節2和前置導向鉆頭3組成，所述前置導向鉆頭3和雙向擴孔器1通過短節2相連;本實施例中前置導向鉆頭3為單牙輪鉆頭。單牙輪鉆頭的牙輪15上布有多顆牙齒16，單牙輪鉆頭上有兩個噴水孔(13，14)分別與鉆頭內部流道相連通;單牙輪鉆頭遠離牙輪15—端為公扣12;所述短節2為圓柱體形，其兩端分別為公扣11和母扣10;所述雙向擴孔器1兩端為公扣8和母扣9;PDC刀翼4設在雙向擴孔器1中部;PDC刀翼4呈兩端錐形，且錐角不同，以適應鉆進不同巖石需要，PDC刀翼4中間為一段圓柱形保徑段;PDC齒5在PDC刀翼4上呈對角線雙面布置，以滿足雙向擴孔器1雙向使用;每相鄰兩roc刀翼4之間有排肩槽7，排肩槽7上都均勻設置有一個噴水孔6;所述短節2的長度為可調式，通過安裝一系列不同長度的單個或者多個短節2，可以調整前置導向鉆頭3和雙向擴孔器1之間的距離;前置導向鉆頭3可以是單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭或roc鉆頭，且可根據需要選取不同尺寸的鉆頭。
[0017]當進行鉆進作業時，前置導向鉆頭3作為領眼鉆頭，對巖石中心進行破碎，鉆進一定深度，將巖石內部應力進行一定的釋放，隨后由緊接著的雙向擴孔器1對井眼四周的臺階進行破碎。可根據實際鉆進需要調整雙向擴孔器1的鉆進方向。
[0018]工作原理:
[0019]在實際鉆采過程中，通過實現不同破巖工具的組合，提高了鉆頭對深部復雜地層破巖的適應性和破巖效率。本發明通過以下途徑實現其功能:在深部復雜地層鉆進時，該鉆擴組合可調式井下破巖工具先通過前置導向鉆頭3對巖石中心進行破碎，鉆進一定深度，釋放巖石內部應力，緊接著roc刀翼4與巖石接觸，對井眼四周巖石進行刮削破壞，以達到對巖石的分級逐步破碎。
【主權項】
1.一種鉆擴組合可調式井下破巖工具，由雙向擴孔器(1)、短節(2)和前置導向鉆頭(3)組成，其特征在于:所述前置導向鉆頭(3)和雙向擴孔器(1)通過短節(2)相連;所述短節(2)為圓柱體形，其兩端分別為公扣(11)和母扣(10);所述雙向擴孔器(1)兩端為公扣(8)和母扣(9);PDC刀翼(4)設在雙向擴孔器(1)中部;PDC刀翼(4)中間為一段圓柱形保徑段;PDC齒(5)在roc刀翼⑷上呈對角線雙面布置，以滿足雙向擴孔器⑴雙向使用;每相鄰兩roc刀翼(4)之間有排肩槽(7)，排肩槽(7)上都均勻設置有一個噴水孔(6);所述短節(2)的長度為可調式，通過安裝一系列不同長度的單個或者多個短節(2)，可以調整前置導向鉆頭(3)和雙向擴孔器(1)之間的距離。2.根據權利要求1所述的一種鉆擴組合可調式井下破巖工具，其特征在于:前置導向鉆頭(3)可以是單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭或roc鉆頭，且可根據需要選取不同尺寸的鉆頭。3.根據權利要求1所述的一種鉆擴組合可調式井下破巖工具，其特征在于:所PDC刀翼(4)呈兩端錐形，且錐角不同，以適應鉆進不同巖石需要。
【專利摘要】本發明涉及一種鉆擴組合可調式井下破巖工具，它由雙向擴孔器、短節和前置導向鉆頭組成，前置導向鉆頭和雙向擴孔器通過短節相連；短節為圓柱體形，其兩端分別為公扣和母扣；雙向擴孔器兩端為公扣和母扣，PDC刀翼設在雙向擴孔器中部；PDC齒在PDC刀翼上呈對角線雙面布置，以滿足雙向擴孔器雙向破巖使用；每相鄰兩PDC刀翼之間有排屑槽，排屑槽上都均勻設置有一個噴水孔。短節的長度為可調式，通過安裝一系列不同長度的單個或者多個短節，可以調整前置導向鉆頭和雙向擴孔器之間的距離。本發明對巖石進行分級破碎，降低破巖難度；可實現不同破巖工具的組合，提高鉆頭對深部復雜地層破巖的適應性和破巖效率。
【IPC分類】E21B12/00, E21B10/50, E21B10/43, E21B10/26
【公開號】CN105422006
【申請號】CN201510893603
【發明人】李琴, 聶凌, 黃志強, 馬亞超, 謝豆, 晏瑀琪
【申請人】西南石油大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月8日