[發(fā)明專利]套管端工具

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280020161.6
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN103492662A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·W·金;M·R·瑞斯;S·W·德魯斯;I·A·柯克;S·比托德
• 申請（專利權(quán)）人: 維拉國際工業(yè)有限公司
• 主分類號: E21B10/627
• 分類號: E21B10/627;E21B10/46;E21B10/43
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;趙硯猛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及鉆井，并且更具體地涉及在井眼內(nèi)的套管或襯管的端部使用的鉆取工具。本發(fā)明涉及可以連接到套管或襯管柱的鉆取工具（和形成鉆取工具的方法）。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語套管和襯管相互交換地使用。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)的鉆取技術(shù)中，包括鉆桿部分的縱向延伸柱被固定到直徑比鉆桿更大的鉆頭。在鉆出井眼的選定部分之后，鉆柱被拆除并且一種直徑小于井眼的管狀構(gòu)件的柱，稱為套管柱，被放置在井眼中。然后通過向下注入水泥經(jīng)過布置在套管柱端的套管鞋或劃眼引鞋，井眼壁與套管柱外部之間的環(huán)狀區(qū)域被水泥填滿。由于鉆頭在鉆取之后從井眼中完整取出，所以鉆頭可以是由很強(qiáng)的抗磨和抗腐蝕材料制成，例如碳化鎢。

在另一種技術(shù)中，被設(shè)計(jì)成解決上述傳統(tǒng)鉆取技術(shù)中與多個(gè)井眼下鉆相關(guān)的低效率，是目前已知的套管鉆。在這種技術(shù)中，鉆取操作采用一種稱作套管鉆頭的鉆頭，其連接到套管柱的端部。套管鉆頭不僅能夠鉆地層，還可以引導(dǎo)套管柱進(jìn)入井眼。在隨后的用水泥使套管保持在位過程中，套管鉆頭保持在位。因此隨著井眼由套管鉆頭形成套管柱移動(dòng)到井眼內(nèi)。這樣便消除在到達(dá)需要水泥的目標(biāo)深度之后進(jìn)行一次或更多次恢復(fù)鉆柱和鉆頭的需要。

在這兩種技術(shù)中，可能需要額外鉆取超過套管柱的端深度。如此，操作員必須鉆出套管端工具（鞋或鉆頭）到達(dá)下層。上述情況通常由專門設(shè)計(jì)成切割制作鞋或鉆頭的材料的銑削鉆頭實(shí)現(xiàn)。這樣便導(dǎo)致了更容易地鉆出的套管端工具的發(fā)展。起初，這種端工具使用鋁合金作為用于擴(kuò)孔器/鉸刀鼻或端工具的切削結(jié)構(gòu)承載面的母體材料。最近，由合金鋼制成的套管端工具開始商業(yè)化并且在套管上的運(yùn)行優(yōu)先于使用專門設(shè)計(jì)的鉆出聚晶金剛石復(fù)合片（PDC）鉆頭進(jìn)行鉆出，該P(yáng)DC鉆頭攜帶額外的、獨(dú)立的、感光過度的碳化鎢切削結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)鉆出。每個(gè)鋁和鋼套管端工具通過并非滲透鑄造的工序制造，例如加工鋼的鋼坯。

與套管操作相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)嘗試在下文中闡明。本文中討論的所有參考文獻(xiàn)以引用的形式包括在此。

Weaver的美國專利No.5,373,907公開一種制作旋轉(zhuǎn)鉆頭的方法。該旋轉(zhuǎn)鉆頭的制作使用本領(lǐng)域已知的滲透基體鑄造方法。硬基體粉，主要是碳化鎢，被加載到鑄模內(nèi)。這種粉將最終形成鉆頭的主體。軟基體粉也被加載到鑄模內(nèi)，以便在形成鉆頭時(shí)，軟基體粉在鉆頭的規(guī)格提供凹槽。這種軟基體粉可以在后續(xù)操作中加工。

Strong等人的美國專利No.6,062,326公開一種具有切割裝置的套管鞋/鉸刀。這種鞋/鉸刀具有凹槽（葉片），在一個(gè)實(shí)施例中，該凹槽（葉片）攜帶PDC刀具沿著量規(guī)并穿過工具鼻體。該工具公開為由可鉆取的鋁或非可鉆取材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中鼻段被設(shè)計(jì)成與鉸接到工具外部的段分段，這樣鼻段可以在注水泥之前推出并前進(jìn)或者作為注水泥工序的部分。

Kirk等人的美國專利No.6,401,820和6,659,173描述一種具有絞除構(gòu)件和鋁或鋅合金的鼻體部分從而允許鼻體可以鉆出的鞋。

Wardley的美國專利No.6,443,247描述一種套管鉆取鞋，其外鉆取部分由硬質(zhì)材料（如鋼）構(gòu)成，內(nèi)部由易鉆取材料（如鋁）構(gòu)成。其進(jìn)一步包括用于徑向向外轉(zhuǎn)移外鉆取部分的設(shè)備。

Wardley的美國專利No.6,848,517描述一種可鉆取鉆頭噴嘴用在將要鉆出的鉆頭中。

Baker的美國專利No.7,066,253描述一種套管鞋或劃眼引鞋，其具有互鎖在一起的相對硬的材料的外主體和相對軟的材料的鼻體。跟隨鉆頭用于鉆出軟質(zhì)材料的大部分，使軟質(zhì)材料的外殼保留在硬質(zhì)材料的內(nèi)部圓周內(nèi)。

McKay等人的美國專利No.7,096,982公開一種主體由相對軟的材料構(gòu)成的鉆鞋，其設(shè)置有相對硬的材料的葉片。該葉片，通常是鋼，進(jìn)一步設(shè)置有PDC刀具。當(dāng)達(dá)到鉆取的所需深度時(shí)，啟動(dòng)移位元件推出軟質(zhì)材料并使葉片彎曲到環(huán)形區(qū)域的側(cè)壁。然后移位元件可以通過跟隨鉆頭鉆出。McKay希望提供具有足夠結(jié)實(shí)的剛?cè)~片以處理鉆取負(fù)載的切削結(jié)構(gòu)支撐機(jī)制。

Wheeler等人的美國專利No.7,117,960描述一種具有完井管柱的用于鉆取的鉆頭，該完井管柱包括集成母無肩油田完井管柱螺紋。說明書描述該鉆頭由不允許鉆頭被輕易鉆取的材料制成。

Wardley的美國專利No.7,216,727描述一種由相對軟的材料（如鋁，銅，或黃銅合金）構(gòu)成的且涂有相對硬的材料的套管鉆頭。切割元件的切割裝置包括由硬質(zhì)材料形成的細(xì)層或切割元件。