一种高效双级套管段铣工具及套管段铣刀制造技术

本发明专利技术公开了一种高效双级套管段铣工具及套管段铣刀，其中段铣刀包括刀体、固定在刀体上的刀板，所述刀板上设置有外切削齿、内切削齿，所述外切削齿包括外齿下端面、外齿外侧面；所述内切削齿包括内齿下端面；所述外齿下端面、外齿外侧面和内齿下端面均为平面，且所述外齿下端面、内齿下端面均平行于刀板底面，所述外齿外侧面平行于刀板外侧面。本发明专利技术提供一种高效双级套管段铣工具及套管段铣刀，以解决现有技术中套管段铣刀的吃入能力弱、覆盖面积小、掉齿严重和使用寿命较短等问题，实现提高套管段铣刀的工作效率和使用寿命、改善套管段铣效果的目的。段铣效果的目的。段铣效果的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种高效双级套管段铣工具及套管段铣刀


[0001]本专利技术涉及套管段铣领域，具体涉及一种高效双级套管段铣工具及套管段铣刀。

技术介绍

[0002]随着油田开发的的不断深入，部分油气井到了后期就面临着报废和弃井，出于经济性和保护生态环境考虑，通常需要对一些井进行永久性报废或者对一些井段进行封堵作业。根据废弃井封堵技术要求，封堵井需要在裸眼段注水泥塞、在套管被割断位置打水泥塞、在注采层位的射孔段部位打水泥塞。部分固井质量差或者井筒中套管发生变形或者损坏的油井，需要下入锻铣工具将发生变形或者严重损坏的套管切割磨铣掉，而后在井内的适当位置注水泥塞或坐桥塞进行安全封堵。另外，当需要侧钻施工时候，同样需要下入锻铣工具切割磨铣掉井筒中一定长度的套管，为下一步的侧钻提供新的通道。此外，老井经过评估可以改造为储气库井再利用，降低新钻井成本，而一些复杂井需要进行处理封堵，以保证整个储气库的密封性；封堵作业最易接受的方式是恢复盖层，因此需要下入段铣工具进行段铣套管并扩眼，最后在盖层深度处打水泥塞作为永久隔离物。
[0003]套管段铣器是套管开窗的主要工具，从现场应用来看，传统套管段铣器在工作过程中存在刀具磨损快，单趟段铣长度短，段铣效率低，工具寿命短的问题，甚至还会出现刀板断裂，崩齿掉齿现象，甚至出现刀具卡死造成工具无法打开/收回的情况，有很大的安全隐患和造成直接的经济性损失。
[0004]现有技术中，中国专利CN 212130440 U公开了“一种井下套管多级锻铣工具”，其通过上下两级段铣构件延长了工具单次入井的套管锻铣长度；中国专利申请CN 115992663 A公开了“一种井下套管两级锻铣工具”，其同样通过上下两级段铣构件延长了工具单次入井的套管锻铣长度，并且该专利申请中将套管段铣工具的切削齿分为了用于切断套管的第一类切削齿、用于正常向下锻铣套管的第二类切削齿。
[0005]然而，现有技术中用于套管段铣工具的切削齿大都为常规的内凹圆形齿，在实际使用时存在刀齿吃入能力弱、切削区域覆盖面积小、掉齿严重、切屑缠绕堵塞井内通道等问题；此外，现有技术中也有第一类切削齿采用菱形齿、通过点接触方式切割套管的报道，然而其依然存在切屑返出率低、切屑缠绕、热量堆积导致刀具使用寿命较短等不足。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种高效双级套管段铣工具及套管段铣刀，以解决现有技术中套管段铣刀的吃入能力弱、覆盖面积小、掉齿严重和使用寿命较短等问题，实现提高套管段铣刀的工作效率和使用寿命、改善套管段铣效果的目的。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0008]一种套管段铣刀，包括刀体、固定在刀体上的刀板，所述刀板上设置有外切削齿、内切削齿，所述外切削齿包括外齿下端面、外齿外侧面；所述内切削齿包括内齿下端面；
[0009]所述外齿下端面、外齿外侧面和内齿下端面均为平面，且所述外齿下端面、内齿下
端面均平行于刀板底面，所述外齿外侧面平行于刀板外侧面。
[0010]针对现有技术中套管段铣刀的吃入能力弱、覆盖面积小、掉齿严重和使用寿命较短等问题，本申请首先提出一种套管段铣刀，刀体和刀板均为套管段铣刀的常规结构，刀板用于安装锻铣套管的切削齿。本申请将位于刀板上的两类切削齿分别定义为外切削齿和内切削齿，其中外切削齿用于切断套管，内切削齿用于正常向下锻铣套管，因此外切削齿位于刀板外侧端部区域，内切削齿位于刀板内部区域。
[0011]其中：外齿下端面、内齿下端面是指段铣刀入井时，外切削齿、内切削齿朝向井底方向的一侧端面；刀板底面是指段铣刀入井时，刀板朝向井底方向的一侧表面；外齿外侧面是指段铣刀入井时，外切削齿径向朝外的一侧端面；刀板外侧面是指段铣刀入井时，刀板径向朝外的一侧表面。
[0012]研究发现，现有的内凹圆形齿或菱形齿，在套管被切时会形成不规则加工面，加之段铣端面上残留的毛刺等，容易将单个切削齿挤掉，导致掉齿现象严重。而本申请与现有的内凹圆形齿或菱形齿不同的是，将外齿下端面、内齿下端面均设置为平行于刀板底面的平面，将外齿外侧面设置为平行于刀板外侧面的平面。对于外切削齿而言，其能够保持向外的齿尖与套管之间的线接触，有利于快速切入套管，同时由于与刀板外侧面平行的外齿外侧面，因此还能够增大切削区的工作面积，使得刀板上切削齿的整体覆盖率更大，并且还能够降低掉齿概率。对于内切削齿而言，内齿下端面平行于刀板底面，因此内切削齿在向下锻铣套管时，能够整体与套管端面充分接触，可提高对内切削齿的整体利用率。所以，本申请相较于现有的内凹圆形齿或菱形齿，可以增大切削齿的覆盖率、提高套管段铣刀的工作效率和使用寿命、改善套管段铣效果，进而提高套管开窗效果。
[0013]此外，对于大井斜的油气井而言，由于段铣工具入井后严重偏心，不仅会导致被段铣套管出现严重的“扒皮”现象，还会由于环空不均而导致返屑率较低，大量的铁屑残留堆积在相对较窄的下环空区域，导致憋压、憋扭矩，严重时甚至干扰工具正常段铣和起钻作业；而本申请通过独特的齿形设计，使得段铣套管产生的铁屑能够多呈小片的鳞片状结构，而非传统的丝状切屑，以此更加降低切屑缠绕、堵塞井内通道的问题，显著降低了憋压、憋扭矩现象的发生，有利于保证段铣和起钻作业的正常进行，显著提高了对大井斜油气井的套管段铣作业的井下安全性。
[0014]进一步的，所述外切削齿还包括外齿顶面，所述内切削齿还包括内齿顶面；所述外齿顶面、内齿顶面均为平面。
[0015]其中，外齿顶面、内齿顶面是指外切削齿、内切削齿上分别远离刀板的一侧表面。
[0016]进一步的，所述外齿顶面、内齿顶面上均开设若干沿刀板长度方向分布的断屑槽，所述断屑槽的各槽壁，均从远离刀板表面的一侧至靠近刀板表面的一侧，逐渐向内倾斜。
[0017]其中，刀板长度方向即是指套管段铣刀入井后，井眼轴向的方向；刀板表面，是指刀板上安装切削齿的一侧表面。
[0018]本方案使得无论是外齿顶面还是内齿顶面，在每个切削齿的顶面均开设若干的断屑槽，且使得各断屑槽沿着刀板长度方向分布，并且每个断屑槽的所有槽壁均从槽口至槽底方向朝内倾斜，相较于现有技术而言，多个呈直线分布的断屑槽可使切屑向一侧挤压、并同步使切屑向着内侧方向弯曲内卷，有利于在切屑的相互作用之下起到断屑作用，更容易使切屑断裂，降低切削形成长铁丝的几率，进而降低切屑缠绕、堵塞井内通道的风险；并且，
由于本申请中断屑槽的独特形状，可使得钻井液在每个槽内形成微型涡流，进而快速将段铣过程中产生的热量带走，以此提高段铣刀的散热效果、减少刀具热量堆积、延长刀具使用寿命。
[0019]进一步的，所述外齿顶面平行于所述刀板表面；所述内齿顶面从靠近刀板外侧面的一端，至远离刀板外侧面的一端，逐渐向刀板表面方向倾斜。
[0020]本方案中，外齿顶面与刀板表面平行，有利于保证外切削齿对套管的切断效果；内齿顶面由外向内倾斜布置，即是使得内切削齿的厚度从远离刀体的一端至靠近刀体的一端逐渐减小，此种齿形设计：可逼迫切屑提前断裂，降低切屑与断屑槽、段铣刀与套管之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种套管段铣刀，包括刀体(1)、固定在刀体(1)上的刀板(2)，所述刀板(2)上设置有外切削齿(3)、内切削齿(4)，其特征在于，所述外切削齿(3)包括外齿下端面(301)、外齿外侧面(302)；所述内切削齿(4)包括内齿下端面(401)；所述外齿下端面(301)、外齿外侧面(302)和内齿下端面(401)均为平面，且所述外齿下端面(301)、内齿下端面(401)均平行于刀板(2)底面，所述外齿外侧面(302)平行于刀板(2)外侧面。2.根据权利要求1所述的一种套管段铣刀，其特征在于，所述外切削齿(3)还包括外齿顶面(303)，所述内切削齿(4)还包括内齿顶面(402)；所述外齿顶面(303)、内齿顶面(402)均为平面。3.根据权利要求2所述的一种套管段铣刀，其特征在于，所述外齿顶面(303)、内齿顶面(402)上均开设若干沿刀板(2)长度方向分布的断屑槽(5)，所述断屑槽(5)的各槽壁，均从远离刀板(2)表面的一侧至靠近刀板(2)表面的一侧，逐渐向内倾斜。4.根据权利要求2所述的一种套管段铣刀，其特征在于，所述外齿顶面(303)平行于所述刀板(2)表面；所述内齿顶面(402)从靠近刀板(2)外侧面的一端，至远离刀板(2)外侧面的一端，逐渐向刀板(2)表面方向倾斜。5.根据权利要求4所述的一种套管段铣刀，其特征在于，所述内齿顶面(402)与刀板(2)表面之间的夹角为5
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢冲，秦郎，杨洪钞，杨璐，曾裕峰，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：