[实用新型]一种柔性超短半径钻孔工具

说明书

本实用新型公开了一种柔性超短半径钻孔工具，包括螺纹接头、固定销、球头杆、球窝壳体、球杆壳体、传扭弹簧、支承球窝、钻头；支承球窝、球头杆、球窝壳体、球杆壳体及固定销相互配合组成铰连接节，其中：支承球窝内置于相互插接的球窝壳体，球头杆相互插接并与球杆壳体固定连接；若干铰连接节串接在一起，首尾两端分别与螺纹接头、钻头固定连接，组成工具的柔性轴结构；传扭弹簧多个外套在柔性轴结构外。本实用新型通过采用相互独立的结构传递扭转和拉压载荷，在套管内超短半径钻孔作业中，工具寿命长，传递载荷大，可一次连续钻穿套管、水泥环和一定深度的岩石，能有效提高套管内超短半径钻孔的总体效率。

技术领域

本实用新型涉及油气田井筒工程工具技术领域，尤其涉及一种柔性超短半径钻孔工具。

背景技术

套管内超短半径钻孔技术能够为油井提供多条油气通道，增大泄油面积，有效提高油气采收率；与传统射孔技术相比，套管内超短半径钻孔技术不仅能够获得较深的油气通道，同时避免了对地层的污染以及对套管和水泥环的破坏，增产效果显著。现有技术针对套管、水泥环及地层岩石的不同属性，采用两种柔性钻具进行作业，钻一个孔需要多次起下钻，其中的套管水泥环磨铣工具，柔性变形和载荷传递通过同一结构实现，因为结构尺寸受套管内的空间限制，过大的工具柔性变形摩擦阻力常常导致工具寿命不长，进而致使套管内超短半径钻孔总体的施工效率偏低。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种柔性超短半径钻孔工具，通过采用相互独立的结构传递扭矩和拉压载荷，延长了工具寿命，增大了传递载荷的能力，可一次连续钻穿套管、水泥环和一定深度的岩石，能有效提高套管内超短半径钻孔的总体效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种柔性超短半径钻孔工具，包括螺纹接头、固定销、球头杆、球窝壳体、球杆壳体、传扭弹簧、支承球窝、钻头；支承球窝、球头杆、球窝壳体、球杆壳体及固定销相互配合组成铰连接节，其中：支承球窝内置于相互插接的球窝壳体并由固定销固定连接，球头杆球头部分相对于球窝壳体球窝部分可以在一定范围内自由转动，球头杆相互插接并通过固定销与球杆壳体固定连接，铰连接节两端分别是球窝壳体和球头杆；若干铰连接节串接在一起，首尾两端均是球头杆并分别与螺纹接头、钻头通过固定销固定连接，组成工具的柔性轴结构，可以传递拉压载荷和循环钻井液；传扭弹簧多个外套在柔性轴结构外，一端固定于螺纹接头，另一端固定于钻头，实现螺纹接头到钻头的扭矩传递。

上述技术方案可以进一步优化如下：

所述螺纹接头是中空的柱体；柱体的大端内孔是连接上部动力输入装置的连接螺纹，可输入循环液；在柱体中部的大端柱面外侧，轴向均布多个接头弹簧卡槽；柱体的小端外圆柱面是接头弹簧支撑面，靠近大端的柱面上径向均布多个对称的固定用接头销孔。

所述球头杆是由球状体和杆状体组成的回转体，中间是球杆流道；杆状体端部侧壁上均布两个球杆凸台，单个球杆凸台为侧壁端面环状体截留1/4；在球杆凸台侧面中间垂直于回转体轴线方向布置贯通的固定用球头销孔。

所述球窝壳体是套状回转体，外侧面是球窝弹簧支撑面，一端内侧面是半球状壳体球面，另一端侧壁上均布两个球窝凸台，单个球窝凸台为侧壁端面环状体截留1/4；在球窝凸台侧面中间垂直于回转体轴线方向布置贯通的固定用球窝壳销孔。

所述支承球窝是中空回转体，中间是球窝流道，两端内孔轴向布置半球状球窝承压面，回转体中部径向均布贯穿侧壁的4个固定用球窝销孔。

所述钻头是蘑菇状尖顶的回转体，一端是蘑菇头，另一端是钻头柄；在蘑菇头内，均布多个水眼；蘑菇头锥体外侧轴向均布多个圆底截面槽，半数作为钻头弹簧卡槽，半数作为水槽；钻头柄外圆柱面是钻头弹簧支撑面，在柱面上径向均布多个贯穿侧壁的固定用钻头销孔。

所述蘑菇头由金刚石及硬质合金烧结而成。