超深超硬地层专用高效多功能螺杆钻具及加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种能在超深超硬地层一次下井就能完成开窗、修窗、径向钻井的超深超硬地层专用高效多功能螺杆钻具及加工工艺，包括：进液接头、液压马达总成、万向轴总成、传动轴总成和复合磨铣装置，所述复合磨铣装置的结构包括：变径磨铣装置和复合磨铣头，所述复合磨铣头通过变径磨铣装置与传动轴总成的下端相连接，所述复合磨铣头的结构包括：碳化钨孕镶式磨铣头本体，在所述碳化钨孕镶式磨铣头本体的上端设置磨铣头本体螺纹连接头，在所述碳化钨孕镶式磨铣头本体的下端设置有锥形头部，在所述锥形头部上均匀设置有三个出水槽，所述锥形头部内分别设置有与三个出水槽相连接的出水孔，所述出水槽通过出水孔与设置在碳化钨孕镶式磨铣头本体内部的磨铣头本体空腔相连通。通。通。

【技术实现步骤摘要】
超深超硬地层专用高效多功能螺杆钻具及加工工艺


[0001]本专利技术涉及螺杆钻具及加工
，尤其涉及一种超深超硬地层专用高效多功能螺杆钻具及加工工艺。

技术介绍

[0002]由于能源需求的增长，油气勘探开采不断向地层深部延伸，地层深部油气资源逐步成为我国主力油气产量区，我国已探明的深部油气资源分布在4000
‑
8000米的地层深处，钻完井技术也由浅层向超深地层定向水平井技术发展，因此超深井套管开窗、修窗径向侧钻必将成为油田中后期挖掘深层油气气藏提高采收率的主措施之一，它是在已经低渗油井、套损油井的套管内选定一深度，先进行开窗、修窗作业，再径向水平侧钻建立径向分支井，建立更深更远的油气采集通道，增大采收面积，这样既可利用原先场地保护环境，又可减少套管和配套采输设备投入，缩短施工周期，开采更深更远油层的油气资源。
[0003]目前常规方法是先用转盘连接钻杆、铣锥对原井深处套管开窗、修窗磨铣，磨穿套管后起出钻杆和铣锥，重新下入单弯螺杆钻具，进行径向分支井侧钻。由于地层较深，频繁起下不但造成作业费用大大增加，而且事故风险也大大增加。同时由于套管壁较厚且强度较高，常规铣锥在开窗修窗时切削齿容易钝化，振动脱落导致效率低，甚至开窗失败。开窗后往往需要更换外径更大的铣锥进行修窗，很难一次性完成开窗，使用上细下粗不等径的铣锥组合，在进行径向磨铣钻井时又会增加阻力影响效率。超深地层往往井温较高可达160
‑
180
°
,加上常常伴有硬度较大的研磨坚硬岩层，可钻性极差，常规螺杆钻具的马达定子橡胶衬套在160
°
以上高温井况定子橡胶受热膨胀变形会抱死转子，甚至脱胶使马达失效发生井下事故，超硬地层会使钻具马达定子、马达转子及传动轴合金轴承及磨铣头加速磨损，难以长时间高效磨铣，不能一次完成开窗、修窗、侧钻分支井钻井作业任务。
[0004]目前市场正需要一种能在超深超硬地层一趟就完成开窗、修窗、径向侧钻分支井，又不需要频繁起钻更换输出动力和磨铣头的钻井工具。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种能在超深超硬地层一次下井就能完成开窗、修窗、径向钻井的超深超硬地层专用高效多功能螺杆钻具及加工工艺。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：超深超硬地层专用高效多功能螺杆钻具，包括：进液接头、液压马达总成、万向轴总成、传动轴总成和复合磨铣装置，所述进液接头的下端与液压马达总成的上端相连接，所述液压马达总成的下端与万向轴总成上端相连接，所述万向轴总成的下端与传动轴总成的上端相相连接，所述传动轴总成的下端与复合磨铣装置相连接；所述液压马达总成包括：马达定子、马达转子和设置在马达定子与马达转子之间的马达定子内衬套；井液从进液接头先进入液压马达总成，推动马达转子在马达定子中旋转将动力转矩万向轴总成传递给传动轴总成和复合磨铣装置，从而带动复合磨铣装置旋转，所述复合磨铣装置的结构包括：变径磨铣装置和复合磨铣头，所述复合磨
铣头通过变径磨铣装置与传动轴总成的下端相连接，所述复合磨铣头的结构包括：碳化钨孕镶式磨铣头本体，在所述碳化钨孕镶式磨铣头本体的上端设置磨铣头本体螺纹连接头，在所述碳化钨孕镶式磨铣头本体的下端设置有锥形头部，在所述锥形头部上均匀设置有三个出水槽，所述锥形头部内分别设置有与三个出水槽相连接的出水孔，所述出水槽通过出水孔与设置在碳化钨孕镶式磨铣头本体内部的磨铣头本体空腔相连通，在所述碳化钨孕镶式磨铣头本体下端及锥形头部均匀设置有若干排圆柱状硬质合金切削齿，所述圆柱状硬质合金切削齿的一半镶入碳化钨孕镶式磨铣头本体内一次烧结成型，在所述相邻两排圆柱状硬质合金切削齿之间设置有一排三角形聚晶金刚石齿；所述变径磨铣装置的结构包括：碳化钨圆柱形安装本体，在所述碳化钨圆柱形安装本体上端设置有螺纹连接端，在所述螺纹连接端的外侧设置有螺纹，所述变径磨铣装置的上端通过螺纹连接端与传动轴总成的下端相连接，在所述碳化钨圆柱形安装本体下端内侧设置有螺纹，所述变径磨铣装置的下端通过磨铣头本体螺纹连接头与复合磨铣头相连接，在所述碳化钨圆柱形安装本体内部设置有与磨铣头本体空腔相连通的空腔，在所述碳化钨圆柱形安装本体上均匀设置有三条磨铣装置安装槽，在所述条磨铣装置安装槽内设置有磨铣装置安装板，在所述磨铣装置安装板上均匀设置有若干排圆柱状硬质合金，所述圆柱状硬质合金的一半镶入磨铣装置安装板内一次烧结成型，所述磨铣装置安装板的两端分别通过固定螺钉与弹簧安装座固定连接，弹簧安装座上套设有复位弹簧，所述弹簧安装座和复位弹簧设置在碳化钨圆柱形安装本体内部的弹簧腔中，所述弹簧安装座的下端支撑在碳化钨圆柱形安装本体的内壁上。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用进一步技术方案是：所述三角形聚晶金刚石齿的露齿高度低于圆柱状硬质合金切削齿的露齿高度，所述三角形聚晶金刚石齿的露齿高度为3
‑
4mm，所述圆柱状硬质合金切削齿的露齿高度为4
‑
5mm。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用进一步技术方案是：所述锥形头部的锥形角度为120
°
，所述圆柱状硬质合金切削齿的切削角为15
°
。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用进一步技术方案是：在所述弹簧安装座和与碳化钨圆柱形安装本体之间设置有两道密封圈。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术采用进一步技术方案是：所述圆柱状硬质合金切削齿和圆柱状硬质合金均是采用YW1硬质合金。
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：超深超硬地层专用高效多功能螺杆钻具的加工工艺，包括如下工艺步骤：（1）、制作马达定子内衬套：按照质量百分比首先将10%
‑
25%的聚碳酸酯、20%
‑
35%的聚醚砜在连续密炼机上均匀混合，添加0.1%
‑
2%的甲基苯磺酸增容剂搅拌均匀，加热至辊温130℃
‑
150℃，熔融3
‑
4h，降温到90℃，再加入1%
‑
3%的丙烯睛改性乙丙橡胶(EPDM)、15%
‑
20%的溴化丁基橡胶、1%
‑
3%的二氧化钛填充剂、0.1%
‑
3%的白炭黑补强剂、0.2%
‑
1.5%的硬酯酸活性剂、0.1%一2%的二苯胍保进剂、1%
‑
2%的防老剂DNP和0.2%
‑
1%的硫脲助剂进行，翻炼2
‑
3h后加入10%
‑
15%的聚芳酯纤维混炼4
‑
5h,加入0.1%
‑
3%的对苯醌二肟硫化剂硫塑炼化，硫化温度180
‑
190℃，硫化时间5
‑
6h制成合成胶体；（2）、制作马达定子内衬套：用42CrNiMoA作为马达转子基材，将粒径10
‑
20um的碳化钛(Tic本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超深超硬地层专用高效多功能螺杆钻具，其特征在于：包括：进液接头（1）、液压马达总成（4）、万向轴总成（2）、传动轴总成（3）和复合磨铣装置，所述进液接头（1）的下端与液压马达总成（4）的上端相连接，所述液压马达总成（4）的下端与万向轴总成（2）上端相连接，所述万向轴总成（2）的下端与传动轴总成（3）的上端相相连接，所述传动轴总成（3）的下端与复合磨铣装置相连接；所述液压马达总成（4）包括：马达定子（41）、马达转子（42）和设置在马达定子（41）与马达转子（42）之间的马达定子内衬套（43）；井液从进液接头（1）先进入液压马达总成（4），推动马达转子（42）在马达定子（41）中旋转将动力转矩万向轴总成（2）传递给传动轴总成（3）和复合磨铣装置，从而带动复合磨铣装置旋转，所述复合磨铣装置的结构包括：变径磨铣装置（5）和复合磨铣头（6），所述复合磨铣头（6）通过变径磨铣装置（5）与传动轴总成（3）的下端相连接，所述复合磨铣头（6）的结构包括：碳化钨孕镶式磨铣头本体（61），在所述碳化钨孕镶式磨铣头本体（61）的上端设置磨铣头本体螺纹连接头（68），在所述碳化钨孕镶式磨铣头本体（61）的下端设置有锥形头部（62），在所述锥形头部（62）上均匀设置有三个出水槽（63），所述锥形头部（62）内分别设置有与三个出水槽（63）相连接的出水孔（64），所述出水槽（63）通过出水孔（64）与设置在碳化钨孕镶式磨铣头本体（61）内部的磨铣头本体空腔（65）相连通，在所述碳化钨孕镶式磨铣头本体（61）下端及锥形头部（62）均匀设置有若干排圆柱状硬质合金切削齿（66），所述圆柱状硬质合金切削齿（66）的一半镶入碳化钨孕镶式磨铣头本体（61）内一次烧结成型，在所述相邻两排圆柱状硬质合金切削齿（66）之间设置有一排三角形聚晶金刚石齿（67）；所述变径磨铣装置（5）的结构包括：碳化钨圆柱形安装本体（51），在所述碳化钨圆柱形安装本体（51）上端设置有螺纹连接端（52），在所述螺纹连接端（52）的外侧设置有螺纹，所述变径磨铣装置（5）的上端通过螺纹连接端（52）与传动轴总成（3）的下端相连接，在所述碳化钨圆柱形安装本体（51）下端内侧设置有螺纹，所述变径磨铣装置（5）的下端通过磨铣头本体螺纹连接头（68）与复合磨铣头（6）相连接，在所述碳化钨圆柱形安装本体（51）内部设置有与磨铣头本体空腔（65）相连通的空腔（53），在所述碳化钨圆柱形安装本体（51）上均匀设置有三条磨铣装置安装槽（54），在所述条磨铣装置安装槽（54）内设置有磨铣装置安装板（55），在所述磨铣装置安装板（55）上均匀设置有若干排圆柱状硬质合金（56），所述圆柱状硬质合金（56）的一半镶入磨铣装置安装板（55）内一次烧结成型，所述磨铣装置安装板（55）的两端分别通过固定螺钉（57）与弹簧安装座（58）固定连接，弹簧安装座（58）上套设有复位弹簧（59），所述弹簧安装座（58）和复位弹簧（59）设置在碳化钨圆柱形安装本体（51）内部的弹簧腔（510）中，所述弹簧安装座（58）的下端支撑在碳化钨圆柱形安装本体（51）的内壁上。2.按照权利要求1所述的超深超硬地层专用高效多功能螺杆钻具及加工工艺，其特征在于：所述三角形聚晶金刚石齿（67）的露齿高度低于圆柱状硬质合金切削齿（66）的露齿高度，所述三角形聚晶金刚石齿（67）的露齿高度为3
‑
4mm，所述圆柱状硬质合金切削齿（66）的露齿高度为4
‑
5mm。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇轩，李健，张毅敏，邓福成，刘少胡，朱延茗，
申请(专利权)人：江苏华亚石油机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：