[发明专利]近钻头复合降扭破岩装置

说明书

本发明涉及石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探、煤层气开发设备领域中的一种近钻头复合降扭破岩装置。主要由外壳、蘑菇头、旁通孔、中心轴、中心孔、压盖、螺栓、基座、轴承、刀翼、滑槽、定位销、弹簧组成。近钻头复合降扭破岩装置安装在底部钻具组合与钻头之间，利用钻井液压力控制刀翼伸出或缩回并锁紧，随着领眼钻头同时旋转切削井壁。近钻头复合降扭破岩装置距离领眼钻头距离更短，破岩负载小，作业效率高，能够满足深井、超深井及复杂结构井的扩眼工艺要求，有利于进一步提高深层油气藏的开发效果。同时，近钻头复合降扭破岩装置还具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠的优点，便于批量制造和大范围推广应用。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探、煤层气开发领域，尤其是一种近钻头复合降扭破岩装置。

背景技术

随着浅部油气藏的开发殆尽，深井、超深井的数量逐年增加，钻井过程中的井漏层、井壁失稳层、高压层、低压层等必须封隔的地层越来越多，但由于我国标准钻头系列和套管系列相对于国外缺乏，非标钻头和套管需要定制加工，生产周期长、价格较高，使得深井、超深井井身结构设计非常复杂，下部井眼尺寸很小，不仅严重影响了深井、超深井钻井效率的提高，而且固井质量很低，增大了深部油气藏的开发成本；另外，深井、超深井的侧钻定向井开窗点位于5500米深度以下，常规侧钻工艺井眼尺寸较小，如果采用裸眼完井方式则开发效果较差，如果采用套管完井方式，由于井眼尺寸小，套管与井壁环空间隙小，导致固井质量很低，也不能确保开发效果。随钻扩眼技术是有效解决上述问题的关键技术之一，既克服了可选标准钻头系列和套管系列较少的不足，又无需定制加工非标钻头和套管，还能满足下入更大尺寸标准套管和提高固井质量的要求，但现有随钻扩眼装置存在以下问题：（1）扩眼装置距离领眼钻头远，只能用于井斜小于40度的井；（2）扩眼破岩扭矩负载大，效率低；（3）扩眼装置结构复杂，综合成本高。由此可见，目前国内外的随钻扩眼装置仍不能有效满足深井、超深井钻井工艺的要求，因此急需设计研发一种既能降低扩眼破岩负载，提高施工效率，又能距离领眼钻头较近，以满足直井、侧钻井等各种类型井的随钻扩眼工艺要求，同时还要结构简单，性能可靠，维护操作方便的近钻头复合降扭破岩装置，这对于提升我国深层油气藏高效开发的钻井工艺技术水平，增强国际竞争力具有重要的经济价值和社会价值。

发明内容

为了进一步提高深井、超深井的钻井技术水平和油气资源的开发效果，降低综合成本，克服由于国内标准钻头系列和套管系列较少而难以满足深井、超深井、超深侧钻井等工艺要求的技术现状，在现有技术装备的基础上，满足深层油气藏高效开发钻井的工艺要求。本发明的目的是为石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探现场提供近钻头复合降扭破岩装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

近钻头复合降扭破岩装置，包括外壳体和中心轴，其中：所述外壳体周向设置有2-6个通孔，通孔内分别设置基座和与基座旋转配合的刀翼，中心轴设置在外壳体内，并与外壳体构成滑动配合；所述中心轴顶部设置蘑菇头，蘑菇头下方是中心孔，中心孔顶部设有与上部空腔贯通的旁通孔，中心轴外部分别设有楔形锥体、V形滑槽和弹簧卡槽，其中，楔形锥体部分与外壳体的基座构成楔形滑动配合，V形滑槽与固定在外壳体内壁上的定位销限位配合，弹簧卡槽与外壳体内壁组成弹簧腔，弹簧腔内设置轴向支撑弹簧。

上述方案进一步包括：

刀翼与基座之间设有轴承，基座与中心轴对合部采用燕尾槽或T形槽配合。

刀翼外表面镶嵌切削齿。

在刀翼的外周设置有压盖，压盖通过通过螺栓）固定在外壳体上。

V形滑槽内充满润滑油；基座与中心轴之间的空间内充满润滑油。