[實用新型]一種套管開窗鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320675412.6
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN203655165U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯樹剛;楊忠華;劉明國;鄭衛(wèi)建;李幫民;李同翔
• 申請（專利權(quán)）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(shù)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 胡偉華

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型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(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

超短半徑徑向水平井技術(shù)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(jié)合可以實現(xiàn)封堵效果。與常規(guī)增產(chǎn)工藝相比，它具有“定向鉆進，深部穿透”兩大技術(shù)優(yōu)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(nèi)預(yù)定位置，確定深度后按照鉆孔要求調(diào)整方位，并正循環(huán)熱清洗油管及套管環(huán)空。洗井結(jié)束之后，利用連續(xù)油管下入井下馬達和鉆頭，通過井下造斜器的導(dǎo)向作用，使鉆頭在很小的曲率內(nèi)由垂直轉(zhuǎn)向水平，啟動地面高壓泵，對套管實施開窗作業(yè)。當(dāng)套管開窗作業(yè)完成后，起出開窗工具，再用連續(xù)油管連接高壓軟管和噴頭，一起送入井內(nèi)，同樣通過造斜器的導(dǎo)向作用，使高壓軟管和噴頭順利的進入已開好窗的孔眼內(nèi)。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(dāng)噴射鉆孔的長度達到設(shè)計要求的深度后，整個施工過程結(jié)束。

現(xiàn)有技術(shù)中，套管開窗作業(yè)是通過井底動力工具帶動開窗鉆頭鉆穿套管的。由于常規(guī)鉆頭與套管間的摩擦阻力大、剪切應(yīng)力分布均勻，導(dǎo)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。

CN202611594U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(cè)鉆，其結(jié)構(gòu)包括鉆頭本體，該鉆頭本體靠近末端的外圓柱面上設(shè)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(shè)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?shù)母叨取ｉ_窗成功后，鉆頭本體鉆進到套管壁內(nèi)，鉆頭本體末端的指示螺釘?shù)耐怀霾糠謱⒈灰验_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(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服超短半徑徑向水平井開窗側(cè)鉆中現(xiàn)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。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本實用新型包括鉆頭本體，鉆頭本體整體呈圓柱形，其上端為包括前錐面和后錐面的兩個連續(xù)錐面，在兩個連續(xù)錐面上圓周均勻分布3個或4個刀翼及對應(yīng)的切削刃、切削槽和排屑槽，鉆頭本體下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。

所述的兩個連續(xù)錐面包括前錐面和后錐面，前錐面與鉆頭本體軸線夾角為91°～135°，后錐面與鉆頭本體軸線夾角為135°～140°。

所述的切削刃位于刀翼前端且高出刀翼錐面，寬度大于2mm。

所述的切削槽的底平面與切削刃的前端平面夾角為45°～60°。

所述的排屑槽的排屑面平行于鉆頭本體軸線并延伸至鉆頭下端。

本實用新型的有益效果：

（1）根據(jù)油層套管開窗需要，在現(xiàn)有套管開窗專用鉆頭基礎(chǔ)上改進了刀翼結(jié)構(gòu)，通過采用連續(xù)錐面結(jié)構(gòu)設(shè)計，采取先鉆導(dǎo)孔再擴孔開窗的作業(yè)方式，提高套管開窗速度。另外，連續(xù)錐面結(jié)構(gòu)設(shè)計能增強套管開窗作業(yè)中的應(yīng)力集中，有助于開窗鉆頭迅速鉆穿套管。

（2）切削刃靠刀翼支撐且寬度大于2mm，保證鉆頭足夠的使用壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型主視圖；

圖2為本實用新型俯視圖；

圖中：1-本體；2-前錐面；3-后錐面；4-螺紋連接孔；5-刀翼；6-切屑刃；7-切屑槽；8-排屑槽。

具體實施方式：

本實用新型的鉆頭本體1整體呈圓柱形，其上端為包括前錐面2和后錐面3的兩個連續(xù)錐面，在兩個連續(xù)錐面上圓周均勻分布3個或4個刀翼5及對應(yīng)切削刃6、切削槽7和排屑槽8，鉆頭本體1下端為螺紋連接孔4或兩個對稱的銷釘掌，通過螺紋或銷釘可將本實用新型與其他動力鉆具或傳動工具連接。

所述的兩個連續(xù)錐面包括前錐面2和后錐面3，其中前錐面2與鉆頭本體1軸線夾角為91°～135°，后錐面3與鉆頭本體1軸線夾角為135°～140°。不同角度的連續(xù)錐面在套管開窗過程中，首先形成一個錐形導(dǎo)孔，隨著鉆進的深入，再擴孔開窗的作業(yè)方式，可減小鉆頭工作時的橫向振動，提高鉆頭功率。此外，在前、后錐面過渡時，還可形成局部應(yīng)力集中，加速鉆穿套管。