[發(fā)明專利]一種套管損壞井修復(fù)用長壽命復(fù)合鉆頭

有效

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• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107620571B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林鐵軍;劉洋;練章華;牟易升;鄧昌松;馮猛;張琎;王峰;李朝陽
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B10/22
• 分類號: E21B10/22;E21B10/25;E21B29/10;F16C21/00
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 曹少華

本發(fā)明涉及一種套管損壞井修復(fù)用長壽命復(fù)合鉆頭，主要由多排齒、滾滑復(fù)合軸承、密封組合、牙掌體、水孔等組成，滾滑復(fù)合軸承下部采用空心滾子結(jié)構(gòu)，具有散熱能力較強，且能高速運轉(zhuǎn)；橡膠滑塊磨損速度較慢，且有利于減少軸頸上的接觸壓力；密封組合具有旋轉(zhuǎn)密封和軸向、徑向密封的優(yōu)點；能承受高轉(zhuǎn)速和較高的負載，并具備較強的抗沖擊性能，保證了復(fù)合鉆頭在高轉(zhuǎn)速和中高鉆壓條件下的軸承壽命；提高了復(fù)合鉆頭的轉(zhuǎn)速；旋轉(zhuǎn)密封和軸向、徑向密封效果出色；在動態(tài)載荷下壽命較軸承最大載荷能力強，相比同類修井用復(fù)合鉆頭設(shè)有橡膠滑塊，防止軸承的快速磨損。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆井裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種套管損壞井修復(fù)用長壽命復(fù)合鉆頭。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)很多油井采油已進入中后期，由于套管長期受到地層的擠壓，流體介質(zhì)的侵蝕，特別是一些增產(chǎn)措施如注氣、注水、酸化壓裂、蒸汽吞吐的應(yīng)用，加速了套管的損壞:如套管縮徑變形、套管破裂或套管錯斷等現(xiàn)象，嚴重影響了油水井的正常生產(chǎn)。當套管出現(xiàn)嚴重變形、破裂或錯斷后，常規(guī)的磨鞋、銑錐等磨銑工具經(jīng)常出現(xiàn)磨偏導(dǎo)致磨出套管的現(xiàn)象，增加了下一步施工的難度，嚴重的還會導(dǎo)致油水井報廢，嚴重延誤了修井周期，增加了修井成本，影響了原油的產(chǎn)量。套管變形破裂、甚至斷開，雖然用磨鞋磨銑時易開窗，形成套管外通道，但磨銑工具存在強度不足、磨銑點少的缺點，容易造成卡鉆工程重大事故，且彎曲套管是一段變形，很容易銑掉大面積套管，造成井壁坍塌，正常循環(huán)洗井建不起來，造成修井失敗，針對存在的問題，需要進行了磨銑工具、磨銑工藝和臨時防砂工藝研究。

對于銑錐、磨鞋等磨銑工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝制造，而多刃平底磨鞋在進行套管損壞井作業(yè)，容易打刀，磨損速度快，使用壽命短，增加起下鉆作業(yè)次數(shù)，大大降低了作業(yè)效率。

上述現(xiàn)有修井用復(fù)合鉆頭存在下述問題：滑動軸承不能承受高轉(zhuǎn)速，而滾動軸承難以承受高修井鉆壓，因此軸承壽命顯著降低；高轉(zhuǎn)速鉆井同時要配合較高的鉆壓，牙齒所受的沖擊相對明顯增大，鉆頭橫向和縱向振動更嚴重，因而牙齒磨損快，容易發(fā)生牙齒折斷，從而降低鉆進效率，和常規(guī)銑錐、磨鞋等磨銑工具類似，常規(guī)修井用復(fù)合鉆頭也不可避免與套管內(nèi)壁發(fā)生摩擦作用，損傷套管內(nèi)壁面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種套管損壞井修復(fù)用長壽命復(fù)合鉆頭，能有效的解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

為了實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種套管損壞井修復(fù)用長壽命復(fù)合鉆頭，包括：牙輪軸承1、鎖緊鋼球2、一排齒3、小滾柱4、空心滾柱5、背錐齒6、密封組合7、牙掌體8、牙掌軸承9、橡膠滑塊10、塞銷孔11、進油孔12、水孔13、二排齒14、三排齒15、四排齒16和五排齒17；

所述牙輪軸承1、牙掌軸承9、小滾柱4、空心滾柱5和橡膠滑塊10組成滾滑復(fù)合軸承，牙掌軸承9表面圍繞多個橡膠滑塊10和空心滾柱5，以兩塊橡膠滑塊10之間設(shè)置一根空心滾柱5的方式排列；小滾柱4安裝在牙輪軸承1和牙掌軸承9形成的上部環(huán)形空隙位置，空心滾柱5安裝在牙輪軸承1和牙掌軸承9的形成的下部環(huán)形空隙位置；

所述橡膠滑塊10的外圓弧面直徑與牙輪軸承1內(nèi)孔直徑相同，長度與空心滾柱5相同，徑向厚度與空心滾柱5直徑相同，橡膠滑塊10節(jié)圓弧長小于的空心滾柱5直徑，橡膠滑塊10兩側(cè)側(cè)面相平行。

牙掌軸承1上設(shè)置牙輪，牙輪上布設(shè)梯度合金齒，梯度合金齒有五排，包括：一排齒3、二排齒14、三排齒15、四排齒16和五排齒17。

所述牙掌體8經(jīng)過鍛造成型，利用五軸聯(lián)動組合銑床進行塞銷孔11、進油孔12、水孔13的鉆孔加工；塞銷孔11設(shè)在牙掌體8掌背上部，進油孔12設(shè)在牙掌體8下部的凹槽位置，水孔13在牙掌體8凸出部位。

所述牙輪軸承1內(nèi)孔部位加工有密封環(huán)槽，密封組合7安裝在牙輪軸承1的密封環(huán)槽中，且牙輪軸承1、牙掌體8和空心滾柱5裝配后將密封組合7壓緊，形成高可靠性密封結(jié)構(gòu)。