一种便于下套管的孔内扩径钻具的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种便于下套管的孔内扩径钻具，它包括钻杆接头、库体、滑心、金刚石切削块、滑块、导向杆，其中，滑心和滑块组成滑心滑块结构，滑心和滑块之间采用圆弧面配合接触；滑心的外侧始终与库体的内壁接触，库体的周围侧面均匀分布有8-10个圆形孔；滑块的下端轴向位置限位于导向杆的上表面处，导向杆的结构为大、小头端外壁圆锥形面，上端外壁为圆柱面，与库体的内表面相接触，变径处的阶梯顶住库体的下端，且和钻杆接头变径处的阶梯配合使库体轴向固定；金刚石切削块嵌入滑块中，通过穿过库体上的圆形孔均匀分布在钻具圆周上，滑块上设有均匀分布的由内向外的水口。本实用新型可有效节省时间、节约成本、降低劳动强度等从而提高钻进效率。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种便于下套管的孔内扩孔钻具，特别是涉及适用于不需要起拔 套管且将钻孔直径扩大的钻探用的一种滑心滑块结构孔内扩径钻具。 一种便于下套管的孔内扩径钻具
【背景技术】
[0002] 随着资源勘探、工程勘察、深海钻探等技术的发展，对钻探效率和钻孔质量的要求 也越来越高，但是采用常规的钻探方法在遇水膨胀的软土、黏土泥页岩地层，或在破碎、松 散易坍塌地层中施工时，常常会出现钻孔缩颈、垮塌等现象。钻孔缩颈、垮塌等的发生不但 会严重影响钻孔质量，还因此会带来卡夹钻具、水路堵塞等引起烧钻、降低钻进效率等后 果。
[0003] 在钻探施工过程时，有些方法和措施也可以防止或减少钻孔缩颈、垮塌等，比如改 变钻具结构，增加钻具的刚性，增加扶正器或加大钻铤外径；控制钻井液滤失量及固相含 量，使渗透层孔段结成薄而韧的泥饼，减少滤饼缩径现象，恒定钻井液性能；降低提下钻速 度，尽量减少钻井液孔壁的冲刷，控制复杂地层的溃流程度，进而降低缩颈、垮塌等程度。但 是由于地层的复杂性和不均匀性以及钻具磨损的必然性等，钻孔缩颈、垮塌等现象在钻探 过程中仍常常遇到，因此必须采取有效的方法和措施进行护孔和扩孔。解决这类问题的最 好方案是采用套管护壁来改善钻孔质量。
[0004] 下完套管后，若在下部孔段出现新的缩颈、垮塌等现象，需要加长套管时，常规的 做法是全部拔出上部套管，重新进行扩孔钻进，然后再进行下套管作业。这种施工方法因要 提起钻具和起拔套管，重新换新的大径钻头扩孔，故施工效率低，劳动强度大，拔起套管和 提钻频繁影响孔壁稳定，且对孔壁造成新的破坏。如何在此情况下，不提拔套管而实现孔内 扩孔钻进，然后在加长套管后延伸至复杂地层中的钻孔缩径、垮塌等孔段，以达到保护孔壁 的作用，使用简单而又有效的方法来实现这一扩孔目的，是钻探领域亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本实用新型专利的目的就是提供一种在复杂地层中延伸加长套管而需要进行孔 内扩孔钻进的钻具，以解决不提拔套管而实现孔内扩孔钻进，然后在加长套管后延伸至复 杂地层中的钻孔缩径、垮塌等孔段，以达到保护孔壁的目的。
[0006] 本实用新型的目的通过以下途径实现，它包括钻杆接头、库体、滑心、金刚石切削 块、滑块、导向杆，其中，滑心和沿圆周均匀分布的8-10个紧密接触的滑块组成滑心滑块结 构，滑心和滑块之间采用圆弧面配合接触；滑心的外侧始终与库体的内壁接触，可沿库体的 内壁上下滑动；库体的周围侧面均匀分布有8-10个圆形孔；滑块的下端轴向位置限位于导 向杆的上表面处，可沿钻具径向移动；导向杆的结构为大、小头端外壁圆锥形面，上端外壁 为圆柱面，与库体的内表面相接触，变径处的阶梯顶住库体的下端，且和钻杆接头变径处的 阶梯配合使库体轴向固定；金刚石切削块嵌入滑块中，通过穿过库体上的圆形孔均匀分布 在钻具圆周上，滑块上设有均匀分布的由内向外的水口。
[0007] 本实用新型专利的便于下套管的滑心滑块结构孔内扩径钻具能满足在不拔套管 的前提下利用冲洗液的泵送压力，通过钻机钻压和回转作用，利用金刚石切削块实现破碎 岩石来扩大钻孔直径，在复杂地层中实施常规钻进工艺且不需改变和增加其他钻探设备的 前提下，可有效节省时间、节约成本、降低劳动强度等从而提高钻进效率。
[0008] 本实用新型专利具有如下特点：
[0009] 1、在软土、泥页岩膨胀性地层和破碎、松散易坍塌等地层的钻进过程中，套管护孔 后的下部孔段层位需要延伸套管护壁而需扩孔，在不起拔上部套管的前提下，可实现在孔 内扩孔钻进。
[0010] 2、滑心滑块结构的设计使金刚石切削块在钻井液的泵压作用下有效伸出库体外 切削破碎孔壁岩层。可通过控制钻井液大小和泵送压力大小来控制滑心向下的滑动距离， 从而控制金刚石切削块伸出的长度和切削力，即能够较准确控制扩孔的范围。
[0011] 3、金刚石切削块沿圆周均匀分布，能够使需扩孔孔壁的各向均匀受到切削，从而 防止扩孔后钻孔轴线偏离原钻孔轴线，有效防止孔斜等。
[0012] 4、导向杆的设计，不但可以起固定库体作用，关键还能导向，使扩大后的钻孔沿着 钻孔轨迹加深而不改变空间位置；根据需要可在导向杆的下端镶焊若干块金刚石或硬质合 金切削块，利于切削破碎孔内岩层。
[0013] 5、可有效利用泵送的冲洗液压力展开金刚石切削块，利用钻机传递的钻压和转速 至金刚石切削块实现扩孔钻进，不需增加其它额外动力源和机械设备，节约成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型初始状态时结构示意图。
[0015] 图2为本实用新型工作状态时结构示意图。
[0016] 图中：1 一套管；2-钻杆接头；3-库体；4-滑心；5-金刚石切削块；6-滑块；7-导 向杆。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图详细描述本实用新型的【具体实施方式】。
[0018] 一种便于下套管的孔内扩径钻具，它含钻杆接头2、库体3、滑心4、金刚石切削块 5、滑块6、导向杆7,其中：
[0019] 滑心4和沿圆周均匀分布的8-10个紧密接触的滑块6组成滑心滑块结构，滑心4 和滑块6之间采用圆弧面配合接触；滑心4的外侧始终与库体3的内壁接触，可沿库体3的 内壁上下滑动；库体3的周围侧面均匀分布有8-10个圆形孔；滑块6的下端轴向位置限位 于导向杆7的上表面处，只能沿钻具径向移动；
[0020] 导向杆7的结构为大、小头端外壁圆锥形面，上端外壁为圆柱面，与库体3的内表 面相接触，变径处的阶梯顶住库体3的下端，且和钻杆接头2变径处的阶梯配合使库体3轴 向固定；
[0021] 金刚石切削块5嵌入滑块6中，通过穿过库体3上的圆形孔均匀分布在钻具圆周 上，滑块6上设有均匀分布的由内向外的水口。
[0022] 本实用新型的具体使用方法：
[0023] 在钻探过程时，在遇水膨胀的软土、黏土泥页岩地层施工时，或在破碎、松散易坍 塌地层中施工时，常常会出现钻孔缩颈、垮塌等，为了保证钻孔质量一般采用套管护壁。下 完套管后，若在下部孔段出现新的缩颈、垮塌等现象，需要加长套管时，无需全部拔出上部 套管，只需在最下部钻杆接上该孔内扩径钻具，即可进行扩孔钻进，然后再进行下套管作 业。
[0024] 接好孔内扩径钻具后，下入孔内达到预定需要扩孔位置。在地表水泵未开启时， 钻具处于未工作的初始状态，滑心上表面和钻杆接手的下表面接触，滑心和滑块采用圆弧 面接触，滑块侧面嵌有金刚石切削块，金刚石切削块缩入套管内壁，滑块间处于密封封闭状 态。当地表水泵和钻机开启后，钻井液通过钻杆内径通道流至滑心和滑块处，在钻井液的压 力作用下，推动滑心向下运动，从而将滑块推出超过套管外径，在钻机回转和钻压作用下， 开始破碎孔壁岩石实现扩孔钻进。金刚石切削块伸出的距离通过地面水泵提供的冲洗液量 和压力大小控制，根据滑心滑块等组成部分尺寸和位置，钻孔直径扩大的最大范围可根据 需要来设计和确定。在扩孔钻进过程中，由于导向杆的下半部分外表面设计为锥形均匀变 径，可起到导向的作用，保证扩大后的钻孔沿着原钻孔轨迹加深而不改变空间位置。
[0025] 采用该扩孔钻具扩孔钻进完成后，可以直接在地表继续下套管，不需起拔原先已 安放的套管，无需改变正常钻探工艺方法和增加其他钻探设备，可有效节省时间、节约成 本、降低劳动强度等。
【权利要求】
1. 一种便于下套管的孔内扩径钻具，其特征在于，它含钻杆接头（2)、库体（3)、滑心 (4)、金刚石切削块（5)、滑块（6)、导向杆（7)，其中： A) 所述的滑心（4)和沿圆周均匀分布的8-10个紧密接触的滑块（6)组成滑心滑块结 构，滑心（4)和滑块（6)之间采用圆弧面配合接触；滑心（4)的外侧始终与库体（3)的内壁 接触，可沿库体（3)的内壁上下滑动；库体（3)的周围侧面均匀分布有8-10个圆形孔；滑块 (6)的下端轴向位置限位于导向杆（7)的上表面处，可沿钻具径向移动； B) 所述的导向杆（7)上端外壁为圆柱面，与库体（3)的内表面相接触，变径处的阶梯顶 住库体（3)的下端，且和钻杆接头（2)变径处的阶梯配合使库体（3)轴向固定； C) 所述的金刚石切削块（5)通过穿过库体（3)上的圆形孔均匀分布在钻具圆周上，滑 块（6 )上设有均匀分布的由内向外的水口。
【文档编号】E21B7/28GK203891767SQ201420229520
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】燕建龙, 张绍和, 钱书伟, 徐张建, 赵治海, 蒋青光, 曾月松, 王军, 盛云鸥 申请人:西北综合勘察设计研究院, 中南大学