一种井下更换钻头的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油与天然气钻井作业技术领域，具体涉及一种井下更换钻头的
目.0
【背景技术】
[0002]目前已知的井下更换钻头的装置是依靠其自身的结构特征，通过某种机构的转换，使其由孔底工作状态转变为传输状态，统称为可收缩式钻头，具体可分为可拆卸的岩心钻头、带孔翼的导向钻头和整体收缩式钻头。可拆卸的岩心钻头是指钻头的钻头提可拆卸成若干块具有特殊形状的单独的钻头，其大小可以通过钻杆内经。当可拆卸钻头需要从孔底提出时，通过收缩机构将各单独的钻头块向中心收缩或钻头块一块压一块的沿钻具轴线方向成线性排列，因而全部钻头可从钻杆内提出。带扩孔翼的导向钻头的原理是利用一个完整的导向钻头钻出岩心，再用扩孔翼得到所需的孔径。扩孔翼是可收缩的，其收缩后的尺寸亦小于钻杆内经。从而可以将钻头与扩孔翼一同从钻杆柱中取出。整体收缩式钻头是一种可以从钻杆内收缩取出的钻头，区别于可拆卸式钻头，整体收缩式钻头的收缩部分是一个整体。
[0003]以上三种实现方法为，一次性下入井底一枚钻头，待钻头磨损后使用与打捞岩心同一的捞矛将钻头提出井筒，更换新钻头下入井底，该过程不需要起下钻杆柱。但是以上方法的设备结构均为收缩式结构，各项强度较低、稳定性较差。
【发明内容】
[0004]针对现有井下更换钻头的装置抗研磨能力差，各项强度低的问题，提出一种井下更换钻头的装置，该装置实现井下更换钻头不再依靠其自身的收缩结构特征，不仅能够实现井下更换钻头，而且具有较强的抗研磨能力和各项强度。
[0005]一种井下更换钻头的装置，该装置由钻头连接模块I通过钻铤2与水力推块控斜模块3连接组成。
[0006]所述钻头连接模块I的结构为:一级钻头4与上连接筒5通过螺纹连接，二级扩眼钻头7与下连接筒8通过螺纹连接，上连接筒5与下连接筒8通过销钉10连接，且用密封圈9密封，上连接筒5在流道变径处设有一个油膨胀胶圈6。
[0007]所述水力推块控斜模块3由推块控斜筒19和与之相连的扶正器18组成。
[0008]所述推块控斜筒19的结构为:定子叶轮14与水力控斜内筒12焊接固定，流道控制轮16与定子叶轮14通过轴15固定连接，水力推块17与流道控制轮16相连，水力控斜内筒12与刹车20相连，刹车20与单片机11相连。
[0009]所述单片机11与电池和传感器13相连。
[0010]所述水力推块17由子母两部分嵌套组成，内有流道，流体将推动子推块从母推块中伸出。
[0011 ] 所述上连接筒5外壁设有螺旋。
[0012]所述密封圈9为双层密封圈。
[0013]本实用新型的有益效果:本实用新型通过两个模块之间的功能配合，一次下入井底两个钻头，在一级钻头磨损后，钻出“垃圾桶”将该钻头抛弃，并用二级扩眼钻头继续钻进。本实用新型的装置可以在实现井下更换钻头的同时，保证设备具有较强的抗研磨能力和各项强度。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型井下更换钻头的装置结构示意图；
[0015]图2为本实用新型的装置在直井钻进时的示意图；
[0016]图3为本实用新型的装置在需要造斜的井段钻进时的示意图；
[0017]图中，1-钻头连接模块，2-钻铤，3-推块控斜模块，4- 一级钻头，5-上连接筒，6-油膨胀胶圈，7-二级扩眼钻头，8-下连接筒，9-密封圈，10-销钉，11-单片机，12-水力控斜内筒，13-电池和传感器，14-定子叶轮，15-轴，16-流道控制轮，17-水力推块，18-扶正器，19-推块控斜筒，20-刹车。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0019]实施例1
[0020]一种井下更换钻头的装置，如图1所示，该装置由钻头连接模块I通过钻铤2与水力推块控斜模块3连接组成。
[0021 ] 所述钻头连接模块I的结构为:一级钻头4与上连接筒5通过螺纹连接，二级扩眼钻头7与下连接筒8通过螺纹连接，上连接筒5与下连接筒8通过销钉10连接，且用密封圈9密封，上连接筒5在流道变径处设有一个油膨胀胶圈6。所述密封圈9为双层密封圈。
[0022]油膨胀胶圈6在水基钻井液中不影响使用，当钻井液中混油时，则可膨胀将流道封死。上连接筒5外壁设有螺旋，以减小摩阻，防止因保径过长发生卡钻。
[0023]所述水力推块控斜模块3由推块控斜筒19和与之相连的扶正器18组成。
[0024]所述推块控斜筒19的结构为:定子叶轮14与水力控斜内筒12焊接固定，流道控制轮16与定子叶轮14通过轴15固定连接，水力推块17与流道控制轮16相连，水力控斜内筒12与刹车20相连，刹车20与单片机11相连。所述单片机11与电池和传感器13相连。
[0025]所述水力推块17由子母两部分嵌套组成，内有流道，流体将推动子推块从母推块中伸出。在需要造斜或控斜时，转速传感器测得水力控斜外筒(钻具组合)的转动角速度传送给单片机，单片机计算得维持某一方向持续推靠所需的内筒转速，并控制刹车置以控制水力控斜内筒转速。
[0026]如图2所示，直井钻进中需要更换钻头时，根据钻头磨损方程计算出预计钻头磨损时间或者进尺。当钻头将要磨损时，单片机控制控斜部分使钻杆柱始终偏向井壁某侧，从而使钻头产生侧向力进行造斜。在斜井眼中钻进两个单根后，向钻杆内注入一段油性液体，通过计算钻杆内环空体积可以使其停留在连接筒蓄压腔内，此时蓄压腔变径处的油膨胀胶圈膨胀并将通道堵死。继续向钻杆柱内注入一般钻井液憋压，直到将上连接筒和下连接筒之间的销钉剪断。上提两个单根，上下连接筒分离，启用二级扩眼钻头，向该段斜井眼内注入水泥封死。使用扩眼钻头不会产生井径变化。水力推块归位，使用二级扩眼钻头继续垂直钻进。
[0027]如图3所示，在需要造斜的井段钻进时，可直接使用水力推块控斜模块进行造斜。若此时需要更换钻头，则需继续垂直钻进1-2个单根，如上述方法一样将第一级钻头丢弃在垂直井段。上提1-2个单根回到造斜点并对废弃钻头所在段固井，水力推块推出，开始造斜钻进。
【主权项】
1.一种井下更换钻头的装置，其特征在于，该装置由钻头连接模块(I)通过钻铤(2)与水力推块控斜模块(3)连接组成； 所述钻头连接模块(I)的结构为:一级钻头(4)与上连接筒(5)通过螺纹连接，二级扩眼钻头(7)与下连接筒⑶通过螺纹连接，上连接筒(5)与下连接筒⑶通过销钉(10)连接，且用密封圈(9)密封，上连接筒(5)在流道变径处设有一个油膨胀胶圈(6); 所述水力推块控斜模块(3)由推块控斜筒(19)和与之相连的扶正器(18)组成； 所述推块控斜筒(19)的结构为:定子叶轮(14)与水力控斜内筒(12)焊接固定，流道控制轮(16)与定子叶轮(14)通过轴(15)固定连接，水力推块(17)与流道控制轮(16)相连，定子叶轮(14)与刹车(20)相连，刹车(20)与单片机(11)相连。
2.根据权利要求1所述一种井下更换钻头的装置，其特征在于，所述单片机(11)与电池和传感器(13)相连。
3.根据权利要求1所述一种井下更换钻头的装置，其特征在于，所述水力推块(17)由子母两部分嵌套组成，内有流道，流体将推动子推块从母推块中伸出。
4.根据权利要求1所述一种井下更换钻头的装置，其特征在于，所述上连接筒(5)外壁设有螺旋。
5.根据权利要求1所述一种井下更换钻头的装置，其特征在于，所述密封圈(9)为双层密封圈。
【专利摘要】本实用新型公开了属于石油与天然气钻井作业技术领域的一种井下更换钻头的装置。该装置由钻头连接模块通过钻铤与水力推块控斜模块连接组成。钻头连接模块用于将一级钻头和二级扩眼钻头通过上连接筒和下连接筒连接，在钻具内环空钻井液混油时，其内的油膨胀胶圈膨胀封堵流道憋压，使钻头分离。水力推块控斜模块由推块控斜筒和扶正器配合，利用钟摆原理进行控斜。通过两个模块之间的功能配合，一次下入井底两个钻头，在一级钻头磨损后，钻出“垃圾桶”将该钻头抛弃，并用二级扩眼钻头继续钻进。
【IPC分类】E21B7-08, E21B7-04, E21B10-00
【公开号】CN204402362
【申请号】CN201420766081
【发明人】黄哲, 温晓松, 翟文宝, 左明德, 苗健, 李军
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月9日