一种岩石地层定向钻穿越用正扩钻具

摘要

本发明公开了一种岩石地层定向钻穿越用正扩钻具，属于石油开采领域。所述正扩钻具包括动力钻具、中心定位器、扩孔器及导向头，动力钻具外部套着与其螺纹连接的中心定位器，动力钻具、扩孔器及导向头顺次连接，扩孔器包括扩孔器主体、扩孔器芯轴、扩孔器水道、扩孔器牙轮及水嘴，扩孔器主体与扩孔器芯轴焊接相连，扩孔器水道、扩孔器牙轮及水嘴均设置在扩孔器主体上。本发明在原有扩孔钻具组合的基础上，通过动力钻具提供了动力，通过中心定位器进行扶正，通过导向头提供导向，可以有效减少或避免复杂地质管道定向钻穿越中孔壁严重磨损钻杆的情况，提高钻杆的使用寿命，提高了施工速度，减少了施工周期和施工费用，减少了经济投入。

权利要求

1.一种岩石地层定向钻穿越用正扩钻具，其特征在于，所述正扩钻具包括动力钻具、中心定位器、扩孔器及导向头，所述动力钻具外部套着与其螺纹连接的所述中心定位器，所述动力钻具、所述扩孔器及所述导向头顺次通过螺纹连接，所述扩孔器包括扩孔器主体、扩孔器芯轴、扩孔器水道、扩孔器牙轮及水嘴，所述扩孔器主体与所述扩孔器芯轴焊接相连，所述扩孔器水道、所述扩孔器牙轮及所述水嘴均设置在所述扩孔器主体上。

2.根据权利要求1所述的正扩钻具，其特征在于，所述动力钻具内部设有涡轮马达。

3.根据权利要求1所述的正扩钻具，其特征在于，所述中心定位器包括同心设置的内层圆环和外层圆环，所述内层圆环和所述外层圆环之间焊接有支撑钢板。

4.根据权利要求3所述的正扩钻具，其特征在于，所述外层圆环外表面镶有耐磨带。

5.根据权利要求1所述的正扩钻具，其特征在于，所述扩孔器牙轮包括牙掌部分、掌背部分及轴承系统，所述轴承系统采用滚动轴承，并采用钢球锁紧结构。

6.根据权利要求5所述的正扩钻具，其特征在于，所述轴承系统的推力部分采用硬质合金块。

7.根据权利要求6所述的正扩钻具，其特征在于，所述扩孔器牙轮掌背部分镶满保径齿。

8.根据权利要求7所述的正扩钻具，其特征在于，所述扩孔器牙轮采用复锥牙轮结构。

9.根据权利要求8所述的正扩钻具，其特征在于，所述扩孔器牙轮牙掌部分为方体和圆柱销定位结构。

10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的正扩钻具，其特征在于，所述导向头为8英寸，所述扩孔器为20英寸、所述中心定位器为18英寸。

说明书

一种岩石地层定向钻穿越用正扩钻具

技术领域

[0001] 本发明涉及石油领域，特别涉及一种岩石地层定向钻穿越用正扩钻具，用于长距离岩石非开挖定向钻扩孔施工。

背景技术

[0002] 定向钻穿越施工是通过在已钻好的导向孔中，使用已通过的钻杆在出土端安装扩孔器回扩，数遍扩孔后回拖输油、输气管道，在不破坏地貌的前提下实现管线施工。由于导向孔后一级扩孔存在施工过程中钻杆与岩壁之间产生摩擦和阻力，对钻杆产生较大磨损，采用正扩技术就是为了有效减少钻杆磨损。

[0003] 现阶段国内、外岩石地质穿越施工任务越来越大，在进行定向钻施工时，需要进行多级的回拖扩孔施工

[0004] 由于回拖扩孔，常规扩孔器承受更大的拉力，与孔壁存在很大的摩擦，从而导致常规钻具磨损严重，施工速度得不到提高，增加了施工周期和施工费用。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中钻具磨损严重，导致施工速度得不到提高，增加了施工周期和施工费用的问题，本发明实施例提供了一种岩石地层定向钻穿越用正扩钻具。所述技术方案如下：

[0006] 一种岩石地层定向钻穿越用正扩钻具，所述正扩钻具包括动力钻具、中心定位器、扩孔器及导向头，所述动力钻具外部套着与其螺纹连接的所述中心定位器，所述动力钻具、所述扩孔器及所述导向头顺次通过螺纹连接，所述扩孔器包括扩孔器主体、扩孔器芯轴、扩孔器水道、扩孔器牙轮及水嘴，所述扩孔器主体与所述扩孔器芯轴焊接相连，所述扩孔器水道、所述扩孔器牙轮及所述水嘴均设置在所述扩孔器主体上。

[0007] 具体地，所述动力钻具内部设有涡轮马达。

[0008] 具体地，所述中心定位器包括同心设置的内层圆环和外层圆环，所述内层圆环和所述外层圆环之间焊接有支撑钢板。

[0009] 具体地，所述外层圆环外表面镶有耐磨带。

[0010] 具体地，所述扩孔器牙轮包括牙掌部分、掌背部分及轴承系统，所述轴承系统采用滚动轴承，并采用钢球锁紧结构。

[0011] 具体地，所述轴承系统的推力部分采用硬质合金块。

[0012] 具体地，所述扩孔器牙轮掌背部分镶满保径齿。

[0013] 具体地，所述扩孔器牙轮采用复锥牙轮结构。

[0014] 具体地，所述扩孔器牙轮牙掌部分为方体和圆柱销定位结构。

[0015] 具体地，所述导向头为8英寸，所述扩孔器为20英寸、所述中心定位器为18英寸。

[0016] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

[0017] 本发明在原有扩孔钻具组合的基础上，通过动力钻具提供了动力，通过中心定位器进行扶正，通过导向头提供导向，可以有效减少或避免复杂地质如砂层、砾岩、破碎岩层等管道定向钻穿越施工中孔壁严重磨损钻杆的情况，提高钻杆的使用寿命，提高了施工速度，减少了施工周期和施工费用，减少了经济投入。

附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0019] 图1是本发明实施例提供的岩石地层定向钻穿越用正扩钻具的整体装配图；

[0020] 图2是本发明实施例提供的中心定位器的结构图；

[0021] 图3是本发明实施例提供的扩孔器的整体结构图；

[0022] 图4A是本发明实施例提供的扩孔器主体的主视图；

[0023] 图4B是图4A的侧视图；

[0024] 图4C是图4A的侧视图；

[0025] 图5是本发明实施例提供的扩孔器牙轮掌背部分的结构图；

[0026] 图6是本发明实施例提供的扩孔器牙轮轴承系统的结构图；

[0027] 图7A是本发明实施例提供的导向头的主剖视图；

[0028] 图7B是图7A中的A-A剖视图；

[0029] 图7C是图7A中的B-B剖视图。

[0030] 图中各符号表示含义如下：

[0031] 10动力钻具，

[0032] 20中心定位器，21内层圆环，22外层圆环，23支撑钢板，24耐磨带，[0033] 30扩孔器，31扩孔器主体，32扩孔器芯轴，33扩孔器水道，34扩孔器牙轮，34A掌背部分，34B轴承系统，34B1滚动轴承，34B2钢球锁紧结构，35水嘴，

[0034] 40导向头。

具体实施方式

[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0036] 本发明在非开挖牙轮焊接式岩石扩孔器技术的基础上对常规非开挖式岩石扩孔器牙轮34的牙掌、牙轮的安装、牙轮的形状等方面进行了创新。使这种扩孔器更满足岩石正扩的需要。将扶正器、岩石扩孔器、导向头等进行组合，改变了行业惯性的回扩工艺，实现正扩。具体如下：

[0037] 如图1所示，一种岩石地层定向钻穿越用正扩钻具，所述正扩钻具包括动力钻具10、中心定位器20、扩孔器30及导向头40（还可参见图7A、7B、7C），所述动力钻具10外部套着与其螺纹连接的所述中心定位器20，所述动力钻具10、所述扩孔器30及所述导向头40顺次通过螺纹连接，如图3所示，所述扩孔器30包括扩孔器主体31（还可参见图4A、4B及图4C）、扩孔器芯轴32、扩孔器水道33、扩孔器牙轮34及水嘴35，所述扩孔器主体31与所述扩孔器芯轴
32焊接相连，所述扩孔器水道33、所述扩孔器牙轮34及所述水嘴35均设置在所述扩孔器主体31上。

[0038] 如图1所示，本发明在原有扩孔钻具组合的基础上，通过动力钻具10提供了动力，通过中心定位器20进行扶正，通过导向头40提供导向，即本发明最前方采用导向孔引导头连接岩石扩孔器30，后端连接带有扶正器的动力钻具10为前端扩孔器30提供扩孔动力，可以有效减少或避免复杂地质如砂层、砾岩、破碎岩层等管道定向钻穿越施工中孔壁严重磨损钻杆的情况，可大大提高扩孔速度，提高钻杆、钻具的使用效率，提高钻杆的使用寿命，提高施工速度，减少了工周期和施工费用，减少经济投入。

[0039] 具体地，参见图1，所述动力钻具10内部设有涡轮马达。

[0040] 具体地，如图2所示，所述中心定位器20包括同心设置的内层圆环21和外层圆环22，所述内层圆环21和所述外层圆环22之间焊接有支撑钢板23。

[0041] 具体地，如图2所示，所述外层圆环22外表面镶有耐磨带24。

[0042] 具体地，所述扩孔器牙轮34包括牙掌部分、掌背部分34A（参见图5）及轴承系统34B（参见图6），参见图6，所述轴承系统34B采用滚动轴承34B1，并采用钢球锁紧结构34B2。具体地，参见图6，所述轴承系统34B的推力部分采用硬质合金块。采用上述结构适合高转速扩孔。

[0043] 具体地，参见图5，所述扩孔器牙轮34掌背部分34A镶满保径齿。

[0044] 具体地，参见图3，所述扩孔器牙轮34改进牙轮的外形结构：缩小牙轮齿槽，减小牙轮高度，采用复锥牙轮结构，通过上述改进降低牙轮高度，减轻牙轮重量，节约制造成本，提高牙轮的通用性。

[0045] 本发明改进了牙轮圆锥体的形状，使其更适合定向钻扩孔的使用工况，扩孔过程中受力点的位置更趋合理，有效延长钢球锁紧轴承的寿命。

[0046] 具体地，参见图3，所述扩孔器牙轮34牙掌部分为方体和圆柱销定位结构，使扩孔器牙轮34在扩孔器30上安装更方便，角度更准确。

[0047] 具体地，参见图7A,所述导向头40为8英寸，参见图4，所述扩孔器30为20英寸，参见图2，所述中心定位器20为18英寸。

[0048] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。