近钻头复合降扭破岩装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探、煤层气开发设备领域中的一种近钻头复合降扭破岩装置。主要由外壳、蘑菇头、旁通孔、中心轴、中心孔、压盖、螺栓、基座、轴承、刀翼、滑槽、定位销、弹簧组成。近钻头复合降扭破岩装置安装在底部钻具组合与钻头之间，利用钻井液压力控制刀翼伸出或缩回并锁紧，随着领眼钻头同时旋转切削井壁。近钻头复合降扭破岩装置距离领眼钻头距离更短，破岩负载小，作业效率高，能够满足深井、超深井及复杂结构井的扩眼工艺要求，有利于进一步提高深层油气藏的开发效果。同时，近钻头复合降扭破岩装置还具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠的优点，便于批量制造和大范围推广应用。

Near bit composite torsional rock breaking device

The utility model relates to a near drill bit compound twisting and rock breaking device in the field of oil and gas drilling, geological exploration, mining drilling and coalbed methane development. It consists of a shell, a mushroom head, a bypass hole, a central axis, a central hole, a cover, a bolt, a base, a bearing, a blade, a sliding groove, a positioning pin and a spring. Near drill bit compound torsion reducing rock breaking device is installed between bottom hole assembly and drill bit, and drilling fluid pressure is used to control the cutter wing to extend or retract and lock. The near bit combined rock breaking and breaking device has shorter distance from the collar drill bit, smaller rock breaking load and higher operational efficiency, which can meet the reaming technology requirements of deep well, ultra deep well and complex structure well, and is conducive to further improving the development effect of deep oil and gas reservoirs. At the same time, near drill bit compound torsion reducing rock breaking device has the advantages of simple structure, convenient operation, convenient installation, safety and reliability, and is convenient for mass production and wide range application.

【技术实现步骤摘要】
近钻头复合降扭破岩装置
本技术涉及石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探、煤层气开发领域，尤其是一种近钻头复合降扭破岩装置。
技术介绍
随着浅部油气藏的开发殆尽，深井、超深井的数量逐年增加，钻井过程中的井漏层、井壁失稳层、高压层、低压层等必须封隔的地层越来越多，但由于我国标准钻头系列和套管系列相对于国外缺乏，非标钻头和套管需要定制加工，生产周期长、价格较高，使得深井、超深井井身结构设计非常复杂，下部井眼尺寸很小，不仅严重影响了深井、超深井钻井效率的提高，而且固井质量很低，增大了深部油气藏的开发成本；另外，深井、超深井的侧钻定向井开窗点位于5500米深度以下，常规侧钻工艺井眼尺寸较小，如果采用裸眼完井方式则开发效果较差，如果采用套管完井方式，由于井眼尺寸小，套管与井壁环空间隙小，导致固井质量很低，也不能确保开发效果。随钻扩眼技术是有效解决上述问题的关键技术之一，既克服了可选标准钻头系列和套管系列较少的不足，又无需定制加工非标钻头和套管，还能满足下入更大尺寸标准套管和提高固井质量的要求，但现有随钻扩眼装置存在以下问题：（1）扩眼装置距离领眼钻头远，只能用于井斜小于40度的井；（2）扩眼破岩扭矩负载大，效率低；（3）扩眼装置结构复杂，综合成本高。由此可见，目前国内外的随钻扩眼装置仍不能有效满足深井、超深井钻井工艺的要求，因此急需设计研发一种既能降低扩眼破岩负载，提高施工效率，又能距离领眼钻头较近，以满足直井、侧钻井等各种类型井的随钻扩眼工艺要求，同时还要结构简单，性能可靠，维护操作方便的近钻头复合降扭破岩装置，这对于提升我国深层油气藏高效开发的钻井工艺技术水平，增强国际竞争力具有重要的经济价值和社会价值。
技术实现思路
为了进一步提高深井、超深井的钻井技术水平和油气资源的开发效果，降低综合成本，克服由于国内标准钻头系列和套管系列较少而难以满足深井、超深井、超深侧钻井等工艺要求的技术现状，在现有技术装备的基础上，满足深层油气藏高效开发钻井的工艺要求。本技术的目的是为石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探现场提供近钻头复合降扭破岩装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：近钻头复合降扭破岩装置，包括外壳体和中心轴，其中：所述外壳体周向设置有2-6个通孔，通孔内分别设置基座和与基座旋转配合的刀翼，中心轴设置在外壳体内，并与外壳体构成滑动配合；所述中心轴顶部设置蘑菇头，蘑菇头下方是中心孔，中心孔顶部设有与上部空腔贯通的旁通孔，中心轴外部分别设有楔形锥体、V形滑槽和弹簧卡槽，其中，楔形锥体部分与外壳体的基座构成楔形滑动配合，V形滑槽与固定在外壳体内壁上的定位销限位配合，弹簧卡槽与外壳体内壁组成弹簧腔，弹簧腔内设置轴向支撑弹簧。上述方案进一步包括：刀翼与基座之间设有轴承，基座与中心轴对合部采用燕尾槽或T形槽配合。刀翼外表面镶嵌切削齿。在刀翼的外周设置有压盖，压盖通过通过螺栓）固定在外壳体上。V形滑槽内充满润滑油；基座与中心轴之间的空间内充满润滑油。本技术的近钻头复合降扭破岩装置安装在底部钻具组合与钻头之间，利用钻井液压力控制刀翼伸出或缩回并锁紧，随着领眼钻头同时旋转切削井壁。近钻头复合降扭破岩装置距离领眼钻头距离更短，破岩负载小，作业效率高，能够满足深井、超深井及复杂结构井的扩眼工艺要求，有利于进一步提高深层油气藏的开发效果。近钻头复合降扭破岩装置控制原理简单，零部件少，结构尺寸短小，因此对井下钻具组合的造斜率影响更小，进而满足各种类型复杂结构井的扩眼工艺要求。同时，近钻头复合降扭破岩装置还具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠的优点，便于批量制造和大范围推广应用。现场试验结果表明，利用近钻头复合降扭破岩装置能够平均提高扩眼钻井效率58.2%-77.9%，固井质量平均提高21%-67.6%，且钻井质量符合设计标准，实现了低能耗、高效率的钻井目的，为深层油气资源的高效开发提供了有力技术支撑。附图说明图1是依据本技术所提出的一种近钻头复合降扭破岩装置结构示意图。图2是本技术的近钻头复合降扭破岩装置中V形滑槽结构示意图。图中1-外壳体、2-蘑菇头、3-旁通孔、4-中心轴、5-中心孔、6-压盖、7-螺栓、8-基座、9-轴承、10-刀翼、11-V形滑槽、12-定位销、13-弹簧。具体实施方式下面结合附图来详细描述本技术。参照附图1，近钻头复合降扭破岩装置主要由外壳,1、蘑菇头2、旁通孔3、中心轴4、中心孔5、压盖6、螺栓7、基座8、轴承9、刀翼10、滑槽11、定位销12、弹簧13组成。蘑菇头2安装在中心轴4的上部，中心轴4内部加工中心孔5，蘑菇头2加工旁通孔3，旁通孔3与中心孔5连通，基座8与中心轴4连接，刀翼10安装在基座8内，并与基座8之间安装轴承9，压盖6安装在外壳体1上，通过螺栓7固定，中心轴4下部的外壁加工滑槽11，定位销12与滑槽11配合，定位销12安装在外壳体1内壁上，中心轴4与外壳体1之间安装弹簧13。参照附图2，近钻头复合降扭破岩装置处于初始状态时，中心轴4在弹簧13的作用下位于上止点，定位销12位于滑槽11的P1点，刀翼10缩回至外壳体1内。当进行扩眼施工时，启动钻井泵，钻井液液压力作用在蘑菇头上，推动中心轴4向下移动，随着中心轴4的不断下移，基座8与中心轴4之间的楔形配合使得基座8产生径向移动，由于刀翼10安装在基座8上，随着基座8的径向移动，刀翼10逐渐伸出，与此同时定位销12也在滑槽11内移动，当中心轴4移动到下止点时，定位销12位于滑槽11的P2点，此时刀翼10完全伸出并与领眼钻头同时旋转切削井壁岩石，由于刀翼10与基座8之间安装轴承9，因此刀翼10受到切削井壁岩石反作用力而产生转动，即刀翼10边旋转边切削井壁岩石，从而达到了降低破岩扭矩负载的目的，并且提高了扩眼破岩的效率；当扩眼施工完成后，先关闭钻井泵，钻井液压力降低，中心轴4在弹簧13回复力的作用下向上移动，基座8与中心轴4之间的楔形配合就使基座8发生径向缩回移动，但并没有完全缩回至外壳体1内，此时定位销12位于滑槽11的P3点，然后再次启动钻井泵，钻井液压力使得中心轴4再次向下移动，中心轴4在推动基座8径向伸出的同时，定位销12位于滑槽11的P4点，然后关闭钻井泵，钻井液压力降低，中心轴4在弹簧13回复力的作用下向上移动直至上止点，此时基座与刀翼10完全缩回至外壳体1内，定位销位12于P1点。上述过程循环往复，就能完成扩眼施工作业，并将刀翼10完全缩回至外壳体1内，确保井下工具安全。本文档来自技高网...

【技术保护点】
近钻头复合降扭破岩装置，包括外壳体（1）和中心轴（4），其特征在于：所述外壳体（1）周向设置有2‑6个通孔，通孔内分别设置基座（8）和与基座（8）旋转配合的刀翼（10），中心轴（4）设置在外壳体（1）内，并与外壳体（1）构成滑动配合；所述中心轴（4）顶部设置蘑菇头（2），蘑菇头（2）下方是中心孔（5），中心孔（5）顶部设有与上部空腔贯通的旁通孔（3），中心轴（4）外部分别设有楔形锥体、V形滑槽（11）和弹簧卡槽，其中，楔形锥体部分与外壳体（1）的基座（8）楔形滑动配合，V形滑槽（11）与固定在外壳体（1）内壁上的定位销（12）限位配合，弹簧卡槽与外壳体（1）内壁组成弹簧腔，弹簧腔内设置轴向支撑弹簧（13）。

【技术特征摘要】
1.近钻头复合降扭破岩装置，包括外壳体（1）和中心轴（4），其特征在于：所述外壳体（1）周向设置有2-6个通孔，通孔内分别设置基座（8）和与基座（8）旋转配合的刀翼（10），中心轴（4）设置在外壳体（1）内，并与外壳体（1）构成滑动配合；所述中心轴（4）顶部设置蘑菇头（2），蘑菇头（2）下方是中心孔（5），中心孔（5）顶部设有与上部空腔贯通的旁通孔（3），中心轴（4）外部分别设有楔形锥体、V形滑槽（11）和弹簧卡槽，其中，楔形锥体部分与外壳体（1）的基座（8）楔形滑动配合，V形滑槽（11）与固定在外壳体（1）内壁上的定位销（12）限位配合，弹簧卡槽与外壳体（1）内壁组...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文飞，周延军，李晓明，李玄烨，姜兆阳，李瑞江，李东升，夏文安，于丽丽，张涛，丁珊珊，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11