[發明專利]一種套管開窗鉆頭

有效

• 申請號: 201310519438.6
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103556951B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 侯樹剛;楊忠華;劉明國;鄭衛建;李幫民;萬龍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43;E21B10/00;E21B29/06
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡偉華

技術領域

本發明涉及一種套管開窗鉆頭，屬石油天然氣鉆探類井下工具技術領域。

背景技術

超短半徑徑向水平井技術是利用開窗鉆頭將套管鉆穿，再利用高壓水射流在油層中的不同方向上鉆出多個水平井眼，從而增加油氣井泄流面積，可以有效地挖潛油氣藏潛力，提高采收率。此外，與其他工藝相結合可以實現封堵效果。與常規增產工藝相比，它具有“定向鉆進，深部穿透”兩大技術優勢。

利用高壓水射流的水力破巖作用在油層部位進行徑向鉆孔時，需先在徑向鉆孔的油層位置處進行套管開窗。首先用油管將造斜器送至井內預定位置，確定深度后按照鉆孔要求調整方位，并正循環熱清洗油管及套管環空。洗井結束之后，利用連續油管下入井下馬達和鉆頭，通過井下造斜器的導向作用，使鉆頭在很小的曲率內由垂直轉向水平，啟動地面高壓泵，對套管實施開窗作業。當套管開窗作業完成后，起出開窗工具，再用連續油管連接高壓軟管和噴頭，一起送入井內，同樣通過造斜器的導向作用，使高壓軟管和噴頭順利的進入已開好窗的孔眼內。啟動地面高壓泵，利用高壓水力噴射破碎巖石，同時由噴嘴的自牽引力帶動管串向前鉆進，返出的噴射液將巖石碎屑排出孔眼。當噴射鉆孔的長度達到設計要求的深度后，整個施工過程結束。

現有技術中，套管開窗作業是通過井底動力工具帶動開窗鉆頭鉆穿套管的。由于常規鉆頭與套管間的摩擦阻力大、剪切應力分布均勻，導致鉆頭工作效率低，開窗速度慢，同時，也影響了鉆頭的使用壽命。

CN 202611594 U公布了一種水力噴射徑向鉆孔套管開窗專用鉆頭，用于超短半徑徑向水平井開窗側鉆，其結構包括鉆頭本體，該鉆頭本體靠近末端的外圓柱面上設有由易磨削材料制成的指示螺釘，指示螺釘突出鉆頭本體外圓柱面，鉆頭本體末端設有保護臺階，保護臺階突出鉆頭本體外圓柱面的高度高于指示螺釘的高度。開窗成功后，鉆頭本體鉆進到套管壁內，鉆頭本體末端的指示螺釘的突出部分將被已開窗的套管壁磨削掉或留下明顯的磨削痕跡，從而可以判斷開窗成功。因此該鉆頭對有效識別和判斷套管開窗是否成功具有一定效果，而目前在套管開窗過程中，開窗鉆頭工作效率低、使用壽命短的問題仍然存在。

發明內容

本發明的目的在于克服超短半徑徑向水平井開窗側鉆中現有套管開窗鉆頭工作效率低、使用壽命短的問題，而提出一種套管開窗鉆頭。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明包括鉆頭本體，鉆頭本體整體呈圓柱形，鉆頭本體上端有3個或4個刀翼及對應的切削刃、切削槽和排屑槽，鉆頭本體下端為連接端。

所述的3個或4個刀翼可為連續錐面狀或螺旋狀，刀翼表面或前端為鉆頭切削刃，并可根據需要在切削刃表面或前端分布有形狀為圓弧或斜面的切削槽以加強鉆頭切削效率。

所述的排屑槽的排屑方向平行于鉆頭軸線或呈螺旋狀。

所述的連接端為螺紋連接孔或兩個對稱的銷釘掌，可直接與其他動力鉆具或傳動工具連接。

本發明的有益效果：

（1）通過動力工具或傳動工具帶動旋轉，以一定的速度和扭矩鉆穿油層套管完成套管開窗，可實現老井油層改造，改善儲層與井筒之間的油流通道，提高采收率；

（2）鉆穿套管后，可實施水力噴射鉆進，在儲層內鉆開一定深度的水平分支井；

（3）鉆穿套管后，可對儲層實施壓裂。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的主視圖；

圖2為本發明實施例1的俯視圖；

圖3為本發明實施例2的主視圖；

圖4為本發明實施例2的俯視圖；

圖5為本發明實施例2的半剖圖；

圖中：1-本體；2-刀翼；3-連接端；4-前錐面；5-后錐面；6-切削刃；7a、7b-切削槽；8a、8b-排屑槽；9-圓球面；10-銷釘；11-球形凹面；12-光滑弧面。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明做進一步描述：

實施例1：

如圖1、圖2所示，本發明的鉆頭本體1整體呈圓柱形，其上端為包括前錐面4和后錐面5的兩個連續錐面，在兩個連續錐面上圓周均勻分布3個或4個刀翼2及對應的切削刃6、切削槽7a和排屑槽8a，鉆頭本體1下端為螺紋連接孔3，通過螺紋可將本發明與其他動力鉆具或傳動工具連接。