專利名稱：裸眼造穴工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種裸眼造穴工具，主要用于油氣井或煤層氣井裸眼段的造穴施工，屬于石油天然氣、煤層氣鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
裸眼造穴技術(shù)起源于美國西部圣胡安盆地的煤層氣開采，至今已有近30年歷史。 目前，為了提高低效油氣藏和煤層氣井開發(fā)效率，研究、開發(fā)裸眼造穴工工具和施工工藝已成為天然氣和煤層氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。目前，在國內(nèi)鉆井過程中擴大井眼直徑，一般采取擴孔器。如中國專利公告號為CN2544085，名稱為井下大直徑擴孔器專利，是一種采用機械擴孔和水力噴射相結(jié)合方法進行擴孔的工具，這種結(jié)構(gòu)可減少擴孔扭距，保證擴孔的規(guī)則，但由于這種鉆井?dāng)U孔器擴孔過程是自上而下，擴孔效率低；孔徑小，擴孔器的結(jié)構(gòu)也不適用于油氣井裸眼造穴。此外，專利號為ZL200620007271.0，名稱為油氣井裸眼造穴工具專利，是一種能夠應(yīng)用于大排量、高泵壓、大直徑條件下的油氣井造穴工具，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其不適用于小排量、低泵壓條件下的油氣井裸眼造穴，難以滿足小排量、低泵壓條件下的油氣井裸眼造穴的需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種裸眼造穴工具，適用于小排量、低泵壓條件下的油氣井或煤層氣井的裸眼造穴，進一步提高擴孔效率，通過利用鉆井液壓力，推動刀桿張開， 且刀桿收回后不影響工具通過井筒套管，可在井筒裸眼段造出一個直徑在600毫米至2500 毫米的洞穴，實現(xiàn)石油、天然氣井或煤層氣井裸眼段造穴的要求。本實用新型采用如下的技術(shù)方案，即一種裸眼造穴工具，由上本體、下本體、節(jié)流噴嘴座體、刮泥環(huán)、節(jié)流噴嘴、節(jié)流噴嘴壓蓋、心軸、防退螺釘、雙頭推塊、軸銷、刀桿、切削刃、軸銷壓板、固定螺釘和密封圈構(gòu)成，上本體的上端開有鉆具螺紋，其特征在于上本體的下端螺紋連接下本體，用防退螺釘將上本體和下本體固定，上本體的內(nèi)腔為設(shè)有臺階面的變徑的圓柱孔，上本體的頸部內(nèi)的圓柱孔徑小于上本體心軸腔內(nèi)的圓柱孔徑，上本體內(nèi)腔中的臺階面設(shè)在上本體頸部與上本體心軸腔的連接處，心軸呈“T”型的階梯軸狀，心軸為空心軸，心軸上部為心軸頭部，心軸頭部的外徑與上本體的心軸腔內(nèi)徑相等，心軸的下部呈桿狀，心軸桿的外徑小于心軸頭部的外徑，心軸安裝在上本體的心軸腔內(nèi)，心軸頭部的外側(cè)面與上本體的心軸腔的內(nèi)側(cè)圓周面密封接觸，心軸頭部外圓面上設(shè)計有刮泥環(huán)，心軸頭部中心開槽安裝有節(jié)流噴嘴座體，節(jié)流噴嘴安裝在節(jié)流噴嘴座體內(nèi)，并由節(jié)流噴嘴壓蓋在底部頂住節(jié)流噴嘴，節(jié)流噴嘴與心軸中心孔連通，心軸桿穿過下本體頭部的中心孔至下本體的方形墻體內(nèi)，心軸桿的下端連接雙頭推塊，上本體側(cè)壁上開有出液孔，出液孔位于螺紋連接入上本體中的下本體的頂部位置，雙頭推塊安裝與下本體內(nèi)的方形墻體內(nèi)，雙頭推塊下端的雙頭分別與兩個刀桿的錐面貼合，刀桿通過軸銷與下本體鉸接，軸銷徑向插入下本體的階梯孔內(nèi)，由軸銷壓板限位，軸銷壓板通過固定螺釘與下本體固定成一體，刀桿外表面焊接有硬質(zhì)合金或PDC切削刃，面對刀桿錐面的下本體側(cè)面下端開有豁口，以便刀桿向外張開。上本體最大外徑與下本體的外徑相同。防退螺釘置于上本體和下本體螺紋連接處。上述裸眼造穴工具，其所述的密封圈為節(jié)流噴嘴座體密封圈、心軸密封圈、噴嘴密封圈。為了適應(yīng)造穴的需要，工具上、下本體的最大外徑在110毫米至216毫米之間，工具長度在600毫米至1200毫米之間；心軸頭部的直徑在100毫米至200毫米之間。為使心軸有足夠的推力推動刀桿，節(jié)流噴嘴的內(nèi)徑為8毫米至25毫米。本實用新型的工作原理。本裸眼造穴工具的上本體連接在鉆柱下端，并將本工具送入裸眼井眼內(nèi)。地面泥漿泵起動，泵送循環(huán)泥漿。循環(huán)泥漿在流過節(jié)流噴嘴時產(chǎn)生壓差， 該壓差作用在心軸上推動心軸下行。心軸通過雙頭推塊的傳遞作用，推動兩個刀桿向外張開。旋轉(zhuǎn)鉆柱，液壓張開鉆壓式裸眼造穴工具在鉆柱的帶動下旋轉(zhuǎn)，刀桿外表面的硬質(zhì)合金切削井壁地層，直到造出需要直徑的洞穴，即刀桿撐開到最大夾角(兩刀桿成水平180°C )。 此時，旋轉(zhuǎn)鉆柱的同時，逐步緩慢下放鉆柱，液壓張開鉆壓式油氣井裸眼造穴工具自上而下在地層造出具有一定直徑和一定高度的洞穴，達(dá)到提高石油、天然氣或煤層氣開采效率的目的。刀桿收攏則是在地面停泵后，直接上提鉆柱和造穴工具，靠井壁對刀桿的向下推力帶動雙頭推塊，并推動心軸上行，從而使刀桿收攏。本實用新型的裸眼造穴工具的有益效果即液壓張開鉆壓式裸眼造穴工具在井眼內(nèi)起下容易、可靠，工具未開啟或收回后刀桿外圍尺寸不大于主體外徑，可以保證工具順利通過上層套管；裸眼造穴工具打開和收回機構(gòu)簡單、安全可靠。工具的打開是靠鉆井液流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓降作用在心軸上，形成下行的推力，通過雙頭推塊推動刀桿張開；刀桿收攏則是在地面停泵后，直接上提鉆柱和造穴工具，靠井壁對刀桿的向下推力帶動雙頭推塊，并推動心軸上行，從而使刀桿收攏；下本體下端刀桿槽設(shè)計為臺階式，可以實現(xiàn)刀桿張到最大時，軸銷不在承受任何載荷，提高工具的承載能力和作業(yè)安全性；造穴過程是自上而下，旋轉(zhuǎn)刀具破碎巖石或煤層，造穴效率高。本造穴工具的整個造穴過程與常規(guī)鉆井作業(yè)操作過程無差別，便于推廣，能夠降低造穴成本。

圖1是本實用新型的裸眼造穴工具結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型裸眼造穴工具張開狀態(tài)的剖面示意圖；圖3是圖1中的A-A剖面圖；圖4是圖1中的B-B剖面圖；圖5是圖3的C向視圖；上述圖中，上本體1、節(jié)流噴嘴座體2、節(jié)流噴嘴座體密封圈3、刮泥環(huán)4、節(jié)流噴嘴 5、心軸密封圈6、噴嘴密封圈7、節(jié)流噴嘴壓蓋8、心軸9、防退螺釘10、雙頭推塊11、下本體 12、軸銷13、刀桿14、切削刃15、軸銷壓板16、固定螺釘17、出液孔18、上本體頸部19、心軸頭部20、心軸桿21、心軸腔22、刀桿錐面23、豁口 M。
具體實施方式
[0018]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型結(jié)構(gòu)予以進一步說明，即一種裸眼造穴工具，其上、下本體最大外徑均為216毫米，工具長度為1200毫米，心軸頭部外徑為150毫米， 節(jié)流噴嘴的內(nèi)徑為25毫米，該工具其由上本體1、下本體12、節(jié)流噴嘴座體2、刮泥環(huán)4、節(jié)流噴嘴5、節(jié)流噴嘴壓蓋8、心軸9、防退螺釘10、雙頭推塊11、軸銷13、刀桿14、切削刃15、 軸銷壓板16、固定螺釘17和密封圈(3、6、7)構(gòu)成，上本體1的上端開有鉆具螺紋，其特征在于上本體1的下端螺紋連接下本體12，用防退螺釘10將上本體和下本體固定，上本體1的內(nèi)腔為設(shè)有臺階面的變徑的圓柱孔，上本體1的頸部19內(nèi)的圓柱孔徑小于上本體心軸腔22 內(nèi)的圓柱孔徑，上本體1內(nèi)腔中的臺階面設(shè)在上本體頸部19與上本體心軸腔22的連接處， 心軸9呈“T”型的階梯軸狀，心軸9為空心軸，心軸9上部為心軸頭部20，心軸頭部20的外徑與上本體1的心軸腔20內(nèi)徑相等，心軸9的下部呈桿狀，心軸桿21的外徑小于心軸頭部 20的外徑，心軸9安裝在上本體的心軸腔22內(nèi)，心軸頭部20的外側(cè)面與上本體的心軸腔22 的內(nèi)側(cè)圓周面密封接觸，心軸頭部20外圓面上設(shè)計有刮泥環(huán)4，心軸頭部20中心開槽安裝有節(jié)流噴嘴座體2，節(jié)流噴嘴5安裝在節(jié)流噴嘴座體2內(nèi)，并由節(jié)流噴嘴壓蓋8在節(jié)流噴嘴座體7底部頂住節(jié)流噴嘴5，節(jié)流噴嘴5與心軸中心孔連通，心軸桿21穿過下本體12頭部的中心孔至下本體的方形墻體內(nèi)，心軸桿21的下端連接雙頭推塊11，上本體1側(cè)壁上開有出液孔18，出液孔18位于螺紋連接入上本體1中的下本體12的頂部位置，雙頭推塊11安裝在下本體12內(nèi)的方形墻體內(nèi)，雙頭推塊11下端的雙頭分別與兩個刀桿14的錐面23貼合，刀桿14通過軸銷13與下本體12鉸接，軸銷13徑向插入下本體12的階梯孔內(nèi)，由軸銷壓板16限位，軸銷壓板16通過固定螺釘17與下本體12固定成一體，刀桿14外表面焊接有PDC切削刃15，面對刀桿錐面23的下本體12側(cè)面下端開有豁口 24。凡與本實用新型相同或相似的結(jié)構(gòu)和原理設(shè)計出裸眼造穴工具均屬本實用新型的保護范圍。本實用新型的裸眼造穴工具在井眼內(nèi)起下容易、可靠，保證工具順利通過上層套管；刀桿的打開和收回機構(gòu)簡單、安全可靠，造穴過程與常規(guī)鉆井作業(yè)操作過程相同，便于推廣，可降低造穴成本。
權(quán)利要求1.一種裸眼造穴工具，由上本體(1)、下本體(12)、節(jié)流噴嘴座體O)、刮泥環(huán)、節(jié)流噴嘴(5)、節(jié)流噴嘴壓蓋(8)、心軸(9)、防退螺釘(10)、雙頭推塊(11)、軸銷(13)、刀桿 (14)、切削刃(15)、軸銷壓板(16)、固定螺釘(17)和密封圈(3、6、7)構(gòu)成，上本體(1)的上端開有鉆具螺紋，其特征在于上本體(1)的下端螺紋連接下本體(12)，用防退螺釘(10)將上本體(1)和下本體(1 固定，上本體(1)的內(nèi)腔為設(shè)有臺階面的變徑的圓柱孔，上本體 ⑴的頸部(19)內(nèi)的圓柱孔徑小于上本體心軸腔02)內(nèi)的圓柱孔徑，上本體⑴內(nèi)腔中的臺階面設(shè)在上本體頸部(19)與上本體心軸腔02)的連接處，心軸(9)呈“T”型的階梯軸狀，心軸(9)為空心軸，心軸(9)上部為心軸頭部(20)，心軸頭部OO)的外徑與上本體(1) 的心軸腔OO)內(nèi)徑相等，心軸(9)的下部呈桿狀，心軸桿的外徑小于心軸頭部OO)的外徑，心軸(9)安裝在上本體的心軸腔0 內(nèi)，心軸頭部OO)的外側(cè)面與上本體的心軸腔 (22)的內(nèi)側(cè)圓周面密封接觸，心軸頭部OO)外圓面上設(shè)計有刮泥環(huán)G)，心軸頭部OO)中心開槽安裝有節(jié)流噴嘴座體O)，節(jié)流噴嘴(5)安裝在節(jié)流噴嘴座體O)內(nèi)，由節(jié)流噴嘴壓蓋(8)在節(jié)流噴嘴座體(7)底部頂住節(jié)流噴嘴(5)，節(jié)流噴嘴( 與心軸中心孔連通，心軸桿穿過下本體(1 頭部的中心孔至下本體(1 的方形墻體內(nèi)，心軸桿的下端連接雙頭推塊(11)，上本體(1)側(cè)壁上開有出液孔(18)，出液孔(18)位于螺紋連接入上本體(1)中的下本體(1 的頂部位置，雙頭推塊(11)安裝在下本體(1 內(nèi)的方形墻體內(nèi)，雙頭推塊(11)下端的雙頭分別與兩個刀桿(14)的錐面03)貼合，刀桿(14)通過軸銷(13) 與下本體(12)鉸接，軸銷(13)徑向插入下本體(12)的階梯孔內(nèi)，由軸銷壓板(16)限位， 軸銷壓板(16)通過固定螺釘(17)與下本體(1 固定成一體，刀桿(14)外表面焊接有硬質(zhì)合金或PDC切削刃(15)，面對刀桿錐面03)的下本體(12)側(cè)面下端開有豁口 04)。
2.如權(quán)利要求1所述的裸眼造穴工具，其特征在于上本體(1)最大外徑與下本體(12) 的外徑相同。
3.如權(quán)利要求1所述的裸眼造穴工具，其特征在于所述的防退螺釘(10)置于上本體 (1)和下本體(12)螺紋連接處。
4.如權(quán)利要求1所述的裸眼造穴工具，其特征在于所述的密封圈為節(jié)流噴嘴座體密封圈(3)、心軸密封圈(6)、噴嘴密封圈(7)。
專利摘要本實用新型涉及一種裸眼造穴工具，適用于小排量、低泵壓條件下油氣井或煤層氣井裸眼段的造穴施工，該工具由上本體、下本體、心軸、雙頭推塊、軸銷、刀桿、切削刃等構(gòu)成，上本體上端連接鉆具，下端連接下本體，心軸呈“T”型的階梯軸狀，心軸頭部的外側(cè)面與上本體的心軸腔的內(nèi)側(cè)面密封接觸，心軸頭部中心安裝有節(jié)流噴嘴，該噴嘴與心軸中心孔連通，心軸下端裝雙頭推塊，推塊與刀桿的錐面貼合，刀桿通過軸銷與下本體鉸接，刀桿外表面焊接有硬質(zhì)合金或PDC切削刃。施工時，工具送入裸眼井內(nèi)，循環(huán)泥漿流過節(jié)流噴嘴產(chǎn)生壓差，推動心軸下行，雙頭推塊將兩個刀桿向外張開，鉆柱旋轉(zhuǎn)，刀桿外表面的硬質(zhì)合金切削井壁地層，造出地層的洞穴。
文檔編號E21B7/28GK202338203SQ20112042643
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者周俊然, 王合林, 王益山, 蔣海濤 申請人:中國石油集團渤海鉆探工程有限公司