一种适用于套管定向钻井用超前扩孔钻头制造技术

本发明专利技术公开一种适用于套管定向钻井用超前扩孔钻头，扩孔钻头本体顶端同轴开设有中孔，扩孔钻头本体的底端沿周向等间隔铰接有若干能够受套管内壁挤压收拢的刀翼，中孔内沿其轴向可移动设有能够受泥浆推动的压阀芯，压阀芯顶端开设有供泥浆通过的盲孔，压阀芯的侧壁上开设有与盲孔相连通的水眼，压阀芯的底端伸出扩孔钻头本体并抵接在各刀翼顶端上，扩孔钻头本体上开设有均与水眼相连通的第一冲洗管道和第二冲洗管道，在泥浆进入盲孔推动压阀芯移动时，泥浆快速通过盲孔和水眼并分别流向第一冲洗管道和第二冲洗管道，随后对刀翼的内外两侧形成冲洗，保持钻头处无岩屑，闭拢时不会受到岩屑的阻碍，并且工艺、动作简单。动作简单。动作简单。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于套管定向钻井用超前扩孔钻头


[0001]本专利技术涉及钻井装备
，特别是涉及一种适用于套管定向钻井用超前扩孔钻头。

技术介绍

[0002]套管钻井是指在钻进过程中，直接采用套管(取代传统的钻杆)边钻进边下套管，完钻后套管直接留在井内实施固井作业的一种钻井工艺。套管定向钻井是在套管钻井的基础上，利用随钻测井技术，实现定向钻进的工艺，可实现一趟钻完成定向钻井和下套管的目的，节省钻井施工时间。在套管定向钻井技术中，套管可视为传动定向钻进技术中的带有角度的弯螺杆，超前扩孔钻头和随钻测井仪器等井底钻具需组装到套管内部，由于套管带有弯度，所以扩孔钻头需具有角度调节的作用才能允许井底钻具顺利下入至弯套管中；同时，超前扩孔钻头闭拢时的外径需小于弯套管内径；当钻具装配完毕后，扩孔钻头需超前套管端部一段距离，为扩孔钻头刀翼张开提供空间；当进行套管定向钻进时，超前扩孔钻头刀翼需张开，设计的刀翼张开外径需大于弯套管外径，才可进行正常作业，比如说套管内径为220mm，扩孔钻头在闭拢状态时的外径需小于220mm才能通过套管并超出套管；在钻井通浆时，扩孔钻头需在泥浆液压力的作用下打开，此时扩孔钻头的外径需大于270mm(套管接箍外径)才可正常钻进；当作业结束后，需将井底钻具回收，刀翼在上提回收过程中，受到弯套管内壁的挤压缩径实现闭拢，进入套管中。
[0003]进一步的，公开号为CN115199214A的专利文件一种地质钻孔内局部可张开扩孔钻头是通过弹簧复位来使刀翼缩回闭拢，若弹簧被岩屑塞住或压溃，则无回复力使刀翼缩回闭拢；授权公告号为CN212837595U的专利文件一种可扩张的套管钻井钻头是在钻头张开后，使用磨鞋将内涨开器与打开球磨掉，无闭拢功能，且工艺复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种适用于套管定向钻井用超前扩孔钻头，以解决上述现有技术存在的问题，通过第一冲洗管道和第二冲洗管道导通水眼及盲孔，在泥浆进入盲孔推动压阀芯移动时，泥浆快速通过盲孔和水眼并分别流向第一冲洗管道和第二冲洗管道，随后对刀翼的内外两侧形成冲洗，保持钻头处无岩屑，闭拢时不会受到岩屑的阻碍，并且工艺、动作简单。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种适用于套管定向钻井用超前扩孔钻头，包括扩孔钻头本体，所述扩孔钻头本体顶端同轴开设有中孔，所述扩孔钻头本体的底端沿周向等间隔铰接有若干能够受套管内壁挤压收拢的刀翼，所述中孔内沿其轴向可移动设有能够受泥浆推动的压阀芯，所述压阀芯顶端开设有供泥浆通过的盲孔，所述压阀芯的侧壁上开设有与所述盲孔相连通的水眼，所述压阀芯的底端伸出所述扩孔钻头本体并抵接在各所述刀翼顶端上，并能够推动所述刀翼绕其铰接点朝外周侧展开，所述扩孔钻头本体上开设有均与所述水眼相连通的第一冲洗管道和第二冲洗管道，所述第一冲洗
管道的出口朝向所述刀翼的外周边缘处，所述第二冲洗管道的出口朝向各所述刀翼的内侧位置处。
[0006]优选的，所述水眼沿泥浆流动的方向逐渐朝所述压阀芯的外周侧倾斜延伸，且所述第一冲洗管道和所述第二冲洗管道的进口均位于所述水眼的出口靠近所述刀翼的一侧。
[0007]优选的，所述扩孔钻头本体的顶端扣合有抵接在套管内侧壁上的传扭接头，所述传动接头远离所述扩孔钻头本体的一侧设有单边万向接头，且所述传动接头上设有与所述单边万向接头转动连接的球面槽，所述传动接头和所述单边万向接头上开设有均与所述中孔相连通的供浆管道。
[0008]优选的，所述盲孔和所述水眼的流通截面小于所述供浆管道的流通截面。
[0009]优选的，所述球面槽的内壁与所述单边万向接头之间设有嵌合连接的花键和花键槽。优选的，所述球面槽的开口端设有用于限制所述单边万向接头脱出的球压环，所述球压环抵接在所述单边万向接头的外周侧。
[0010]优选的，所述传动接头上的供浆管道包括靠近所述压阀芯的密封段，所述压阀芯的顶端伸出所述中孔，并滑动且密封插接在所述密封段中。
[0011]优选的，所述扩孔钻头本体的底端设有若干分别用于安装各所述刀翼的刀翼安装部，各所述刀翼安装部沿周向环绕在所述压阀芯的外周侧，所述刀翼安装部上开设有用于容纳所述刀翼的安装槽，所述安装槽内穿设有用于铰接所述刀翼的刀翼销轴。
[0012]优选的，所述安装槽的侧壁上设有沿垂直与所述刀翼展开方向滑动的定位销，所述刀翼上开设有沿其转动方向间隔分布的定位销孔，所述安装槽上设有用于将所述定位销顶在各所述定位销孔上的弹簧。
[0013]优选的，所述安装槽的侧壁上贯穿设有供所述定位销滑动的定位通道，所述定位通道远离所述刀翼的端部可拆卸连接有销轴压板，所述弹簧抵接在所述销轴压板和所述定位销之间。
[0014]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0015]第一，扩孔钻头本体顶端同轴开设有中孔，扩孔钻头本体的底端沿周向等间隔铰接有若干能够受套管内壁挤压收拢的刀翼，中孔内沿其轴向可移动设有能够受泥浆推动的压阀芯，压阀芯顶端开设有供泥浆通过的盲孔，压阀芯的侧壁上开设有与盲孔相连通的水眼，压阀芯的底端伸出扩孔钻头本体并抵接在各刀翼顶端上，并能够推动刀翼绕其铰接点朝外周侧展开，扩孔钻头本体上开设有均与水眼相连通的第一冲洗管道和第二冲洗管道，第一冲洗管道的出口朝向刀翼的外周边缘处，第二冲洗管道的出口朝向各刀翼的内侧位置处，那么在具体扩孔工作的过程中，泥浆流通至压阀芯的盲孔处，在推动压阀芯沿中孔轴向向下移动使其推动刀翼展开的同时，泥浆流入与盲孔相连通的水眼，进而流动至压阀芯与中孔之间的缝隙中，随后流入第一冲洗管道和第二冲洗管道中，经过第一冲洗管道的泥浆朝刀翼的外周边缘喷射，对刀翼外周边缘的岩屑进行冲洗，经过第二冲洗管道的泥浆朝刀翼的内侧喷射，对刀翼内侧的岩屑进行冲洗，使得刀翼及其铰接位置处不再受到岩屑的附着，保持钻头处无岩屑，闭拢或展开时不会受到岩屑的阻碍，保证了刀翼能够充分展开或闭拢，方便对钻头的运输，保证了整个扩孔工作的有效进行。
[0016]第二，水眼沿泥浆流动的方向逐渐朝压阀芯的外周侧倾斜延伸，一方面，通过水眼的倾斜设置，使得泥浆沿水眼流通时，形成对压阀芯的下压分力，保证了压阀芯能够有效的
朝刀翼侧移动，完成对刀翼的充分展开作用，另一方面，通过水眼的倾斜设置，使得泥浆在流动的过程中，能够充分减少沿压阀芯轴向上的动能损耗，保证泥浆流出第一冲洗管道和第二冲洗管道中的动能，进而保证了对岩屑的冲洗效果，且第一冲洗管道和第二冲洗管道的进口均位于水眼的出口靠近刀翼的一侧，使得泥浆流出压阀芯后能够持续沿压阀芯移动的方向流动，进而流入第一冲洗管道和第二冲洗管道中，保证泥浆流动的连续性，进一步减少动能损耗。
[0017]第三，扩孔钻头本体的顶端扣合有传扭接头，传动接头远离扩孔钻头本体的一侧设有单边万向接头，且传动接头上设有与单边万向接头转动连接的球面槽，传动接头和单边万向接头上开设有均与中孔相连通的供浆管道，扩孔钻头的弯度调节通过球面槽和单边万向接头的万向连接实现的，现有的钻头如果要实现弯度调节，则需在钻头上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于套管定向钻井用超前扩孔钻头，其特征在于，包括扩孔钻头本体，所述扩孔钻头本体顶端同轴开设有中孔，所述扩孔钻头本体的底端沿周向等间隔铰接有若干能够受套管内壁挤压收拢的刀翼，所述中孔内沿其轴向可移动设有能够受泥浆推动的压阀芯，所述压阀芯顶端开设有供泥浆通过的盲孔，所述压阀芯的侧壁上开设有与所述盲孔相连通的水眼，所述压阀芯的底端伸出所述扩孔钻头本体并抵接在各所述刀翼上，并能够推动所述刀翼绕其铰接点朝外周侧展开，所述扩孔钻头本体上开设有均与所述水眼相连通的第一冲洗管道和第二冲洗管道，所述第一冲洗管道的出口朝向所述刀翼的外周边缘处，所述第二冲洗管道的出口朝向各所述刀翼的内侧位置处。2.根据权利要求1所述的适用于套管定向钻井用超前扩孔钻头，其特征在于，所述水眼沿泥浆流动的方向逐渐朝所述压阀芯的外周侧倾斜延伸，且所述第一冲洗管道和所述第二冲洗管道的进口均位于所述水眼的出口靠近所述刀翼的一侧。3.根据权利要求1或2所述的适用于套管定向钻井用超前扩孔钻头，其特征在于，所述扩孔钻头本体的顶端扣合有抵接在套管内侧壁上的传动接头，所述传动接头远离所述扩孔钻头本体的一侧设有单边万向接头，且所述传动接头上设有与所述单边万向接头转动连接的球面槽，所述传动接头和所述单边万向接头上开设有均与所述中孔相连通的供浆管道。4.根据权利要求3所述的适用于套管定向钻井用超前扩孔钻头，其特征在于，所述盲孔和所述水眼的流通截面小于所述供浆管道的流通截面。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛庆磊，张欣，宋刚，崔淑英，陈晓君，韩泽龙，田英英，赵明，陈根龙，李小洋，蒋亚峰，任启伟，
申请(专利权)人：中国地质科学院勘探技术研究所，
类型：发明
国别省市：