專利名稱：一種新型石油井下水平開孔組合鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油井下鉆孔設(shè)備，具體地說是一種通過一次下 井即可完成鋼套管壁及水泥和巖石層開孔的新型石油井下水平開孔 組合鉆具。
背景技術(shù)：
為了滿足石油開釆工藝的要求，需要在井下套管壁上、不同深度 處開鉆水平孔。開孔時，需要先用鉆頭在鋼套管壁上鉆孔，然后再利 用高壓噴嘴在水泥層及巖石層上噴射開孔。目前，現(xiàn)有的開孔工藝是 先在所需鉆孔的位置固定導(dǎo)向器，然后先下一套鉆具在鋼套壁上鉆 孔，鉆孔后將鉆具上提，再將高壓噴嘴下井對水泥及巖石等開孔。由
于油田的開孔深度會達(dá)到3500m左右，這樣一來，利用兩套工具進(jìn)行 開孔，就會耗費(fèi)大量的時間，增加油田工人的勞動強(qiáng)度，使成本提高， 而且工藝復(fù)雜繁瑣，帶來了諸多不便。
實(shí)用新型內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供 一種高效的新型石油井下水平開孔組合鉆具，該組合鉆具通過一次下 井就能完成鋼套管壁及水泥和巖石層的開孔。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 本實(shí)用新型包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)及與其密封連接的動力源，其中 所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括容置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)的導(dǎo)向器、鉆具、鉆具 封裝外殼及定位液壓缸，鉆具封裝外殼的一端安裝在定位液壓缸上，
另一端設(shè)有導(dǎo)向器，鉆具容置在鉆具封裝外殼內(nèi)、與其連動；鉆具封 裝外殼在定位液壓缸的驅(qū)動下可在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)往復(fù)移動；
所述動力源包括容置在動力源外殼內(nèi)的液壓泵、直流電機(jī)、油箱 及電池，電池固定在動力源外殼內(nèi)的底部，直流電機(jī)的一端通過電機(jī) 安裝座安裝在電池的頂部，另一端與液壓泵相連接，油箱位于直流電 機(jī)與電池之間；所述液壓泵通過油管向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動力。
其中所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過密封連接件與動力源相連接；所述定位液壓缸固接在密封連接件上，帶有鉆具的封蓋安裝在定位液壓缸上， 鉆具封裝外殼的一端與封蓋螺紋連接，另一端設(shè)有導(dǎo)向器;執(zhí)行機(jī)構(gòu)
外殼上連接有輸送鋼管；所述液壓泵的一端通過液壓泵安裝座固接在 密封連接件上，另一端通過聯(lián)軸器與直流電機(jī)相連接；所述鉆具包括 鉆頭、液壓馬達(dá)、進(jìn)給液壓缸及滑臺，進(jìn)給液壓缸通過進(jìn)給液壓缸安 裝座固定在封蓋上，滑臺與進(jìn)給液壓缸連接、通過進(jìn)給液壓缸的驅(qū)動 可往復(fù)移動，連接有鉆頭的液壓馬達(dá)安裝在滑臺上，鉆頭及液壓馬達(dá) 與滑臺連動；進(jìn)給液壓缸的輸出端上設(shè)有與滑臺相連的連接板，進(jìn)給 液壓缸安裝座上固定有支架，在支架的頂端設(shè)有導(dǎo)軌，滑臺的底部設(shè) 有與導(dǎo)軌相對應(yīng)、可在導(dǎo)軌上往復(fù)滑動的滑塊。 本實(shí)用新型者的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為
1. 本實(shí)用新型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中包括了對鋼套管壁鉆孔的鉆具及對 水泥層和巖石開孔的導(dǎo)向器，兩者通過定位液壓缸驅(qū)動往復(fù)移動，使 得一次下井即可完成鋼套管壁及水泥和巖石層的水平鉆孔，大大提高 了井下水平開孔的效率。
2. 本實(shí)用新型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為內(nèi)、中、外三層，在能夠?qū)崿F(xiàn)一 次下井完成水平開孔的同時，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低。
3. 本實(shí)用新型的動力源通過油管向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動力，油管與 密封連接件之間密封好，不需要專門對電機(jī)和電池及電線進(jìn)行密封。
4. 本實(shí)用新型可在井下較深處工作，可以在井下3500m深度處 自帶能源進(jìn)行水平開孔工作。
5. 本實(shí)用新型的直流電機(jī)、油箱、電池、液壓泵等動力源部件 封裝在動力源外殼內(nèi)，可防水、防油。


圖l為本實(shí)用新型的內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型的液壓回路其中l(wèi)為輸送鋼管，2為執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼，3為導(dǎo)向器，4為鉆具， 5為鉆具封裝外殼，6為定位液壓缸，7為密封連接件，8為液壓泵安 裝座，9為液壓泵，IO為聯(lián)軸器，ll為直流電機(jī)，12為油箱，13為 電機(jī)安裝座，14為電池，15為動力源外殼，16為封蓋，41為鉆頭， 42為液壓馬達(dá)，43為進(jìn)給液壓缸，44為滑臺，45為連接板，46為 支架，47為導(dǎo)軌，48為滑塊，49為進(jìn)給液壓缸安裝座。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
如圖1所示，本實(shí)用新型包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)及動力源，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過
密封連接件7與動力源相連接。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2、導(dǎo)向器3、鉆具4、鉆具封裝外 殼5及定位液壓缸6，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為三層，最外層是與動力源通過密 封連接件7密封連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2;中間層是位于執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼 2內(nèi)的包括導(dǎo)向器3、鉆具封裝外殼5、定位液壓缸6及封蓋16,定 位液壓缸6固定在密封連接件7上，封蓋16固接在定位液壓缸6的 輸出端，鉆具封裝外殼5的一端與封蓋16螺紋連接，另一端設(shè)有導(dǎo) 向器3，導(dǎo)向器3為一彎管，執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2上連接有輸送鋼管1， 輸送鋼管1通過導(dǎo)向器3導(dǎo)向定位；最內(nèi)層是容置在鉆具封裝外殼5 內(nèi)、固定于封蓋16上的鉆具4。導(dǎo)向器3、鉆具4及鉆具封裝外殼5 在定位液壓缸6的驅(qū)動下可在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2內(nèi)上下往復(fù)移動。
動力源包括動力源外殼15及容置在其內(nèi)的液壓泵安裝座8、液 壓泵9、聯(lián)軸器10、直流電機(jī)11、油箱12、電機(jī)安裝座13及電池 14,動力源外殼15通過密封連接件7與執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼2密封連接， 電池14通過螺栓固定在動力源外殼15內(nèi)的底部，直流電機(jī)11的一 端與電機(jī)安裝座13螺紋連接后，再固接在電池14的頂部，直流電機(jī) 11與電池14電連接；液壓泵安裝座8通過螺栓固定在動力源外殼15 頂端的密封連接件7上，液壓泵9固定安裝在液壓泵安裝座8上，直 流電機(jī)ll的另一端通過聯(lián)軸器10與液壓泵9相連接，油箱12位于 直流電機(jī)11與電池14之間；液壓泵9通過油管與油箱12連接，液 壓泵9再通過油管分別與執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的定位液壓缸6、液壓馬達(dá)42 及進(jìn)給液壓缸43相連接；油管與密封連接件7之間也為密封連接。
如圖2所示，鉆具4包括鉆頭41、液壓馬達(dá)42、進(jìn)給液壓缸43 及滑臺44,進(jìn)給液壓缸43通過進(jìn)給液壓缸安裝座49固定安裝在封 蓋16上，進(jìn)給液壓缸安裝座46上還設(shè)置有支架46，在支架46的頂 端安裝有導(dǎo)軌47,進(jìn)給液壓缸43的輸出端上設(shè)有與滑臺44相連的 連接板45,在滑臺44的底部設(shè)有與導(dǎo)軌47相對應(yīng)、可在導(dǎo)軌47上 往復(fù)滑動的滑塊48,連接有鉆頭41的液壓馬達(dá)42安裝在滑臺44上， 鉆頭41及液壓馬達(dá)42隨著滑臺44共同動作，滑臺44在進(jìn)給液壓缸 43的驅(qū)動可往復(fù)移動。本實(shí)用新型的工作原理為
在井上通過輸送鋼管1將組合鉆具送到井下所要開孔的位置后
定位，定位液壓缸6工作、向上運(yùn)動，驅(qū)動鉆具封裝外殼5及鉆具4 向上運(yùn)動，運(yùn)動至水平開孔處后，定位液壓缸6停止工作，液壓馬達(dá) 42工作開始轉(zhuǎn)動，同時進(jìn)給液壓缸43也開始工作，進(jìn)給液壓缸43 通過連接板45推動滑臺44、帶動滑臺上的液壓馬達(dá)42及鉆頭41向 套管壁方向運(yùn)動，鉆頭41的進(jìn)給方向是水平方向；在運(yùn)動的同時液 壓馬達(dá)42旋轉(zhuǎn)帶動鉆頭41轉(zhuǎn)動，對套管壁進(jìn)行水平開孔。鉆頭41 鉆透套管壁后，進(jìn)給液壓缸43反向工作，帶動液壓馬達(dá)42及鉆頭 41復(fù)位。然后，定位液壓缸6向下運(yùn)動，帶動鉆具封裝外殼5及其 頂端的導(dǎo)向器3向下運(yùn)動，當(dāng)導(dǎo)向器3的高壓噴嘴導(dǎo)向口對準(zhǔn)水平開 孔處時，定位液壓缸6停止工作，高壓噴嘴穿過導(dǎo)向器3、利用高壓 水繼續(xù)對巖石及泥土水平開孔。開孔完畢后，重新定位開始進(jìn)行下一 次工作。
如圖3所示，本實(shí)用新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動力由動力源通過液壓系統(tǒng)
(本實(shí)用新型的液壓系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù))提供，其原理為
直流電機(jī)ll工作，驅(qū)動液壓泵9給執(zhí)行機(jī)構(gòu)供油，油路分為三 路第一路經(jīng)單向閥、換向閥和減壓閬到達(dá)定位液壓缸6，用來對定 位液壓缸6提供動力，驅(qū)動鉆具封裝外殼5及鉆具4上下運(yùn)動以及對 導(dǎo)向器3提供定位運(yùn)動；第二路經(jīng)單向閩、換向閥、減壓閥和調(diào)速閥 到達(dá)進(jìn)給液壓缸43,用來對進(jìn)給液壓缸43提供動力，推動液壓馬達(dá) 42和鉆頭41進(jìn)給；第三路經(jīng)換向閬到達(dá)液壓馬達(dá)42,用來對液壓馬 達(dá)42提供動力，驅(qū)動鉆頭41旋轉(zhuǎn)；液壓馬達(dá)42上接有蓄能器，用 來補(bǔ)充流量，避免流量不足。
權(quán)利要求1.一種新型石油井下水平開孔組合鉆具，其特征在于包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)及與其密封連接的動力源，其中所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括容置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼(2)內(nèi)的導(dǎo)向器(3)、鉆具(4)、鉆具封裝外殼(5)及定位液壓缸(6)，鉆具封裝外殼(5)的一端安裝在定位液壓缸(6)上，另一端設(shè)有導(dǎo)向器(3)，鉆具(4)容置在鉆具封裝外殼(5)內(nèi)、與其連動；鉆具封裝外殼(5)在定位液壓缸(6)的驅(qū)動下可在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼(2)內(nèi)往復(fù)移動；所述動力源包括容置在動力源外殼(15)內(nèi)的液壓泵(9)、直流電機(jī)(11)、油箱(12)及電池(14)，電池(14)固定在動力源外殼(15)內(nèi)的底部，直流電機(jī)(11)的一端通過電機(jī)安裝座(13)安裝在電池(14)的頂部，另一端與液壓泵(9)相連接，油箱(12)位于直流電機(jī)(11)與電池(14)之間；所述液壓泵(9)通過油管向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動力。
2. 按權(quán)利要求1所述的新型石油井下水平開孔組合鉆具，其特 征在于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過密封連接件(7)與動力源相連接。
3. 按權(quán)利要求2所述的新型石油井下水平開孔組合鉆具，其特 征在于所述定位液壓缸(6)固接在密封連接件(7)上，帶有鉆具(4)的封蓋(16)安裝在定位液壓缸(6)上，鉆具封裝外殼(5) 的一端與封蓋(16)螺紋連接，另一端設(shè)有導(dǎo)向器(3);執(zhí)行機(jī)構(gòu)外 殼(2 )上連接有輸送鋼管(1 )。
4. 按權(quán)利要求2所述的新型石油井下水平開孔組合鉆具，其特 征在于所述液壓泵(9)的一端通過液壓泵安裝座(8)固接在密封 連接件(7)上，另一端通過聯(lián)軸器(10)與直流電機(jī)(11)相連接。
5. 按權(quán)利要求1所述的新型石油井下水平開孔組合鉆具，其特 征在于所述鉆具(4)包括鉆頭(41)、液壓馬達(dá)(42)、進(jìn)給液壓 缸(43)及滑臺(44),進(jìn)給液壓缸(43)通過進(jìn)給液壓缸安裝座(49) 固定在封蓋(16)上，滑臺(44)與進(jìn)給液壓缸(43)相連接、通過 進(jìn)給液壓缸(43)的驅(qū)動可往復(fù)移動，連接有鉆頭(41)的液壓馬達(dá)(42)安裝在滑臺(44)上，鉆頭(41)及液壓馬達(dá)(42)與滑臺(44)連動。
6.按權(quán)利要求5所述的新型石油井下水平開孔組合鉆具，其特征在于所述進(jìn)給液壓缸(43)的輸出端上設(shè)有與滑臺(44)相連的 連接板(45)，進(jìn)給液壓缸安裝座(49)上固定有支架(46),在支架 (46)的頂端設(shè)有導(dǎo)軌(47)，滑臺(44)的底部設(shè)有與導(dǎo)軌相對應(yīng)、 可在導(dǎo)軌上往復(fù)滑動的滑塊(48)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石油井下鉆孔設(shè)備，具體地說是一種通過一次下井即可完成鋼套管壁及水泥和巖石層開孔的新型石油井下水平開孔組合鉆具，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)及與其密封連接的動力源，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為內(nèi)、中、外三層，包括了對鋼套管壁鉆孔的鉆具及對水泥層和巖石開孔的導(dǎo)向器，兩者通過定位液壓缸驅(qū)動往復(fù)移動，使得一次下井即可完成鋼套管壁及水泥和巖石層的水平鉆孔，大大提高了井下水平開孔的效率；動力源通過油管向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動力，油管與密封連接件之間密封好，不需要專門對電機(jī)和電池及電線進(jìn)行密封。本實(shí)用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低。
文檔編號E21B4/04GK201433707SQ20092001527
公開日2010年3月31日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者勇 劉, 徐志剛, 灝 李, 鋒 李, 王軍義, 云 賀 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所