无线自定向液压一体式开窗侧钻工具制造技术

一种无线自定向液压一体式开窗侧钻工具，包括依次连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，坐封锚定装置包括缸套，设在缸套内的上、下锥形体以及连接上、下锥形体的限位管；在下锥形体的内孔下端设有坐封卡沿；在下锥形体内位于限位管与坐封卡沿之间设有阀芯和压力弹簧，阀芯上端与下锥形体内孔间隙配合；阀芯下端在压力弹簧的作用下与坐封卡沿之间形成流通间隙；当钻井液排量达到或超过预定值时所述压力弹簧被压缩，所述阀芯被压在坐封卡沿上使流通间隙封闭。该开窗侧钻工具不仅能够循环钻井液以便采用无线测井仪定向，而且在完成定向后能够实现憋压坐封，工作可靠；简化定向作业，缩短定向时间。

【技术实现步骤摘要】
无线自定向液压一体式开窗侧钻工具
本技术属于修井工具，特别涉及一种无线自定向液压一体式开窗侧钻工具。
技术介绍
开窗侧钻工具包括用于在井内进行开窗侧钻的导斜器和铣锥。传统的开窗侧钻工具的导斜器和铣锥是两套独立的工具，而一体式开窗侧钻工具就是将安装在传统的导斜器斜铁上的送入器换成了可以进行开窗磨铣作业的铣锥，即将导斜器和铣锥组合在一起的开窗侧钻工具。由于绝大多数侧钻井都需要定向，而对于需要定向的侧钻井，一体式开窗侧钻工具在下井前必须在铣锥上安装一个定位接头，借助该定位接头和陀螺仪来确定导斜器斜铁斜面在井内的方位。该定位接头是由用于连接钻具和铣锥的接头主体，同轴嵌套在接头主体内的空心活塞体，沿径向插入到活塞体内的定位键，安装在空心活塞体上的两组密封圈，垂直分布在接头主体上的两个用于固定活塞体的固定螺栓，以及用于调整活塞体角度的专用套筒组成。作业时，需要将定位接头接在铣锥上并用人力旋紧后，再用专用套筒调整活塞体角度使定位键正对导斜器斜铁斜面中心线，然后旋紧固定螺栓使活塞体固定在接头主体内从而固定定位键，由于受到现场施工条件和人力限制，上述操作不仅费工费力，而且定向误差较大；此外在导斜器下井前在井口还要用液压大钳将导斜器与定位接头加力旋紧，这样又使定位键与导斜器斜面的相对位置发生了改变，因此还需要矫正，既增加了作业成本，也降低了作业效率。为解决上述问题，公开号为CN206845130U的技术专利公开了一种自定向一体式开窗侧钻工具，包括依次同轴连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，其特殊之处是：在铣锥上沿径向固设有一个定位键，该定位键凸出铣锥内壁且与导斜器斜铁的斜面中心线对正；所述定位键与用于确定导斜器斜铁斜面方位的陀螺仪上的键槽相匹配。这样开窗侧钻工具下井到位后可以直接用测井车下陀螺仪定向，无需定位接头，工作可靠，既降低了材料成本和作业成本，也提高了作业效率。但由于陀螺仪为有线测井，不仅需要专用的测井车用电缆起下，而且测井准备和作业时间比较长，给侧钻施工带来诸多不便。随着技术进步，无线测井即随钻测井技术日臻完善，有线测井系统逐步被无线测井系统如MWD和LWD所取代，而无线测井系统需要循环钻井液才能将测井参数输送到地面，因此用无线测井系统定向的前提条件是必须能循环钻井液。而目前国内外普遍使用的液压固定式开窗侧钻工具有两种：一种采用预置坐封球结构，这种开窗侧钻工具无法循环钻井液，如上述的自定向一体式开窗侧钻工具，由于该工具一旦循环钻井液就开始坐封，因此无法采用无线测井系统定向；另一种是后投坐封球的开窗侧钻工具，可以循环钻井液但必须投入坐封球才能实现坐封，如公开号为CN102364029B公开的一体式开窗侧钻工具，这种工具若在钻具内放置无线测井仪，坐封球就不能投放到位，造成无法实现坐封。正因为现有的液压固定式开窗侧钻工具的结构问题，限制了无线测井仪在液压开窗侧钻工具定向中的应用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种不仅能够循环钻井液以便采用无线测井仪定向，而且在完成定向后能够实现憋压坐封，工作可靠的无线自定向液压一体式开窗侧钻工具。本技术的技术方案如下：一种无线自定向液压一体式开窗侧钻工具，包括依次连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，所述坐封锚定装置包括缸套，设在缸套内的上、下锥形体以及连接上、下锥形体的限位管；在下锥形体的内孔下端设有一个坐封卡沿；其特殊之处是：在下锥形体内位于限位管与坐封卡沿之间设有阀芯和套设在阀芯上的压力弹簧，阀芯上端与下锥形体内孔间隙配合；阀芯下端在压力弹簧的作用下与坐封卡沿之间形成流通间隙，用于使钻井液流出坐封锚定装置实现钻井液的循环；当钻井液排量达到或超过预定值时所述压力弹簧被压缩，所述阀芯被压在坐封卡沿上使流通间隙封闭，用于实现憋压坐封。作为进一步优选，所述阀芯为阶梯轴状，其上端轴径大于下部轴径，且上端与下锥形体内孔滑动间隙配合，下端为与坐封卡沿配合的半圆球形或锥形，使阀芯沿下锥形体的轴线布置。作为进一步优选，在阀芯上端外缘沿圆周均布有二个或多个扇形豁口，用于实现钻井液的流通循环。作为进一步优选，在铣锥上沿径向设有一个定位键，该定位键凸出铣锥内壁且与导斜器斜铁的斜面中心线对正；该定位键与用于确定导斜器斜铁斜面方位的无线测井仪上的键槽相匹配，以便于实现无线测井仪的定位。作为进一步优选，所述铣锥下部压在导斜器斜铁的斜面上部，在导斜器斜铁上端与铣锥之间沿径向设有定位螺栓，在铣锥上对应定位螺栓处沿径向设有副水孔，在定位螺栓上设有与副水孔连通的盲孔，在导斜器斜铁与铣锥未脱开时所述定位螺栓将副水孔堵死，在导斜器斜铁与铣锥脱开时即定位螺栓被剪断后，铣锥内孔通过副水孔和定位螺栓的盲孔与外部导通，用于避免因铣锥的喷嘴孔被地层或水泥封堵而导致的憋泵，确保开窗时可以加足钻压。作为进一步优选，所述导斜器斜铁通过一个定位块卡在设置于铣锥下部外缘的弧形燕尾槽内，在定位块上设有与所述弧形燕尾槽相匹配的弧形卡沿，所述定位块通过弧形卡沿卡入弧形燕尾槽内；所述定位块和定位键分别位于铣锥轴线的两侧。作为进一步优选，在导斜器斜铁内设有连通铣锥下端的喷嘴孔和坐封锚定装置内腔的导液管，导液管下端与坐封锚定装置内的射流管相连接。作为进一步优选，所述坐封锚定装置中的上、下锥形体上分别均布连接有可由缸套外壁伸出的卡瓦，限位管两端分别与上、下锥形体通过螺纹连接，在限位管上均布有条形孔；所述射流管上、下端分别与导液管和上锥形体插接。作为进一步优选，在铣锥下部沿圆周方向设有环形凹槽，环形凹槽对应导斜器斜铁一侧为一段里宽外窄的所述弧形燕尾槽、其余大部分为里窄外宽的梯形槽。本技术的有益效果是：1、由于在下锥形体内位于限位管与坐封卡沿之间设有阀芯和压力弹簧，阀芯上端与下锥形体内孔间隙配合并在压力弹簧的作用下顶靠限位管下端面；阀芯下端在压力弹簧的作用下与坐封卡沿之间形成流通间隙，能够使钻井液流出坐封锚定装置实现钻井液的循环，因此能够采用无线测井仪进行定向；由于当钻井液排量达到或超过预定值时所述阀芯被压在坐封卡沿上使流通间隙封闭，使坐封锚定装置实现憋压坐封，这样既能满足采用无线测井仪定向时的循环钻井液要求，又能满足坐封憋压要求；大大简化定向作业，缩短了定向时间，节约了可观的定向作业费用。2、使用方便，作业时能够将该开窗侧钻工具与无线测井仪同时下井，到达井内预定位置便可直接循环钻井液开始定向和坐封，不仅省去了用测井车起下陀螺仪的作业，也避免了因起下陀螺仪造成附着在钻具内壁上的杂质脱落堆积形成堵塞，导致工具无法坐封；大大缩短了定向作业时间和建井周期，提高了坐封成功率。3、由于阀芯下端在压力弹簧的作用下与坐封卡沿之间形成流通间隙，从而使该开窗侧钻工具内、外钻井液连通，能够避免在起下该开窗侧钻工具过程中由于压力激动或抽吸引起的误坐封。4、由于在阀芯上套设有压力弹簧，因此当该开窗侧钻工具憋压坐封完成后，在地面将坐封压力释放后所述阀芯在压力弹簧的作用下复位将流通间隙复原，可使钻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线自定向液压一体式开窗侧钻工具，包括依次连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，所述坐封锚定装置包括缸套，设在缸套内的上、下锥形体以及连接上、下锥形体的限位管；在下锥形体的内孔下端设有坐封卡沿；其特征在于：/n在下锥形体内位于限位管与坐封卡沿之间设有阀芯和套设在阀芯上的压力弹簧，阀芯上端与下锥形体内孔间隙配合；阀芯下端在压力弹簧的作用下与坐封卡沿之间形成流通间隙，用于使钻井液流出坐封锚定装置实现钻井液的循环；当钻井液排量达到或超过预定值时所述压力弹簧被压缩，所述阀芯被压在坐封卡沿上使流通间隙封闭，用于实现憋压坐封。/n

【技术特征摘要】
1.一种无线自定向液压一体式开窗侧钻工具，包括依次连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，所述坐封锚定装置包括缸套，设在缸套内的上、下锥形体以及连接上、下锥形体的限位管；在下锥形体的内孔下端设有坐封卡沿；其特征在于：
在下锥形体内位于限位管与坐封卡沿之间设有阀芯和套设在阀芯上的压力弹簧，阀芯上端与下锥形体内孔间隙配合；阀芯下端在压力弹簧的作用下与坐封卡沿之间形成流通间隙，用于使钻井液流出坐封锚定装置实现钻井液的循环；当钻井液排量达到或超过预定值时所述压力弹簧被压缩，所述阀芯被压在坐封卡沿上使流通间隙封闭，用于实现憋压坐封。


2.根据权利要求1所述的无线自定向液压一体式开窗侧钻工具，其特征在于：所述阀芯为阶梯轴状，其上端轴径大于下部轴径，且上端与下锥形体内孔滑动间隙配合，下端为与坐封卡沿配合的半圆球形或锥形，使阀芯沿下锥形体的轴线布置。


3.根据权利要求2所述的无线自定向液压一体式开窗侧钻工具，其特征在于：在阀芯上端外缘沿圆周均布有二个或多个扇形豁口，用于实现钻井液的流通循环。


4.根据权利要求1-3任一项所述的无线自定向液压一体式开窗侧钻工具，其特征在于：在铣锥上沿径向设有一个定位键，该定位键凸出铣锥内壁且与导斜器斜铁的斜面中心线对正；该定位键与用于确定导斜器斜铁斜面方位的无线测井仪上的键槽相匹配，以便于实现无线测井仪的定位。


5.根据权利要求4所述的无线自定向液压一体式开窗侧钻工具，其特征在于：所述铣锥下部压在导斜器斜铁的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欣悦，张岚，刘宝振，邹明，李峰，张中国，张凯峰，
申请(专利权)人：锦州清华机械有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21