套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器的製作方法
2023-09-09 20:30:05
專利名稱：套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鑽井用的工具，特別涉及一種套管鑽井連接器，即採用套管鑽井時使用的鑽頭與套管之間進行連接的連接器。
背景技術：
採用套管鑽井時，有時根據地質部門的要求需要進行主力油層的裸眼測井，需要在完鑽後上提套管柱3～5根，暴露出主力油層，以滿足裸眼測井的需要。由於，鑽頭是通過一個轉換接頭安裝在套管上的，在上提套管柱時，必須使鑽頭體與套管柱脫開，將鑽頭落入井底，否則將無法上提套管柱。但是，現有的轉換接頭僅能夠將鑽頭與套管連接在一起，而無法根據需要在完鑽後將鑽頭丟開，所以如何實現在完鑽後能夠方便可行地將鑽頭與套管柱脫開，是採用套管鑽井技術中，順利進行裸眼測井，必須要解決的一個技術難題，目前還沒有一種可行的技術方案來解決鑽頭體與套管柱脫開這一難題。
實用新型內容本實用新型的目的是解決現有套管鑽井技術無法滿足裸眼測井的要求，而提供一種套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器，這種連接器可以根據需要，通過水力作用使鑽頭與套管柱脫開，以實現裸眼鑽井中上提套管柱的要求。
本實用新型採用如下技術方案套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器，包括一個管狀殼體、滑套及鑽頭連接頭，管狀殼體一端有與套管柱連接的螺紋。滑套位於管狀殼體內，滑套上裝有密封圈與管狀殼體之間實現密封。鑽頭連接頭有內通孔，鑽頭連接頭上端設置有彈性爪，彈性爪上設置有向外的凸起。鑽頭連接頭有彈性爪的一端插入管狀殼體內，鑽頭連接頭有彈性爪的一端套在滑套端部。彈性爪上的凸起與位於管狀殼體上的一道錐面環形凸起嚙合。滑套上對應於彈性爪有凸起的部分設置有凸環，防止彈性爪向中間收攏。鑽頭連接頭通過徑向設置的銷釘與滑套連接在一起。滑套端部插在鑽頭連接頭的內通孔內。鑽頭連接頭與管狀殼體通過花鍵配合，並且鑽頭連接頭與管狀殼體之間還設置有密封圈。
所述的滑套尾端內孔的孔口處還可以設置有一個內錐面。球體落入內錐面，實現水力作用使鑽頭與套管柱脫開。
為了通過套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器進行固井，還可包括一個固井膠塞，固井膠塞上安裝有膠塞座，膠塞座外表面設置有外錐面和卡簧以及密封圈，在管狀殼體一端設置有與固井膠塞上的外錐面配合的內錐面和與卡簧配合的環狀溝槽。
本實用新型的這種套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器工作原理是在完鑽後，通過井口投入球體。球體落入內錐面，水力作用使滑套向下移動，滑套移動時剪斷銷釘使滑套與鑽頭連接頭斷開連接。滑套向下移動時，其凸環離開彈性爪上的凸起與管狀殼體上的凸起的結合部位，沒有滑套束縛的彈性爪向軸心收攏，與管狀殼體脫開在自重及水力作用下掉入井內，使鑽頭與套管柱脫開。完成套管柱上提進行裸眼測井操作。另外，通過與固井膠塞配合的管狀殼體的錐面及溝槽設計，與固井膠塞配合達到固井時的回壓密封，敞壓候凝，從而提高固井質量。
本實用新型的有益效果從工作原理可以得知，上述結構有較大的改進，能使套管鑽井鑽頭與套管的連接；通過水力作用使鑽頭與套管柱脫開，以實現裸眼鑽井中上提套管柱的要求。在實用性和製造成本上，本實用新型完全符合套管鑽井及其固井的需要並產生了好用及實用的效果。是一項新穎、進步、實用的新設計。
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
圖1為本實用新型的套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器結構示意圖；圖2為鑽頭連接頭上的彈性爪的結構示意圖；圖3為圖2的A-A剖面圖；
圖4為固井膠塞的結構示意圖；圖5為本實用新型的套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器使用狀態示意圖。
圖中，1.殼體，2.滑套，3.鑽頭連接頭，4.銷釘，5.球體，6.絲堵，7.固井膠塞，8.膠塞座，11.內錐面，12.環形溝槽，13.錐面環形凸起，14.螺紋，21.內錐面，22.密封圈，23.通孔，24.凸環，31.彈性爪，32.密封圈，33.內通孔，34.臺階端面，35.花鍵，36.螺紋，37.階梯端面，38.階梯端面，61.密封圈，81.錐面，82.卡簧，83.密封圈。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型的套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器作進一步說明，以助於理解本實用新型的內容。
參閱附圖1。套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器，包括一個管狀殼體1、滑套2及鑽頭連接頭3，管狀殼體1一端有與套管柱連接的螺紋14，滑套2位於管狀殼體1內，滑套2上裝有密封圈22與管狀殼體1之間實現密封；鑽頭連接頭3有內通孔33，且其一端設置有彈性爪31，彈性爪31上設置有向外的凸起，並且鑽頭連接頭3有彈性爪的一端插入管狀殼體1內，該端套在滑套2的端部，彈性爪31上的凸起與位於管狀殼體上的一道錐面環形凸起13嚙合，滑套2上對應於彈性爪31有凸起的部分設置有凸環24防止彈性爪向中間收攏，鑽頭連接頭3通過徑向設置的銷釘4與滑套2連接在一起，滑套2端部插在鑽頭連接頭3的內通孔33內，鑽頭連接頭3與管狀殼體1通過花鍵35配合，並且鑽頭連接頭上嵌裝有密封圈32與管狀殼體1之間進行密封。
滑套2尾端內孔的孔口處還可以設置有一個內錐面21，以便能夠與密封元件例如球體5或帶有錐面的其它密封元件形成良好的密封接觸。
完鑽後，由於鑽頭連接頭3是通過水力作用推動滑套2在管狀殼體1內向前滑動使銷釘4被剪斷，為了使滑套2在管狀殼體1內滑動阻力較小，滑套2除兩端及中間的凸環24以外的部位外徑較小，使滑套2與管狀殼體1之間形成一定間隙。滑套中部還有通孔23以使流體可以流過。
為了便於裝配，在管狀殼體上對應於滑套2與鑽頭連接頭3的部位設置有通孔，以便於安裝銷釘4，通孔被帶外螺紋的絲堵6及密封圈61密封住。
為了使銷釘4可以容易地被剪切斷，銷釘4中部待斷裂的部位加工出錐形環槽，以使該部位局部強度變低。
鑽頭連接頭3的中孔33內有一個臺階端面34，使其內孔形成後端大前端小的結構，當滑套2向鑽頭連接頭方向移動一定距離以剪斷銷釘後，滑套2前端面頂在臺階端面34上將鑽頭連接頭3連同鑽頭推出，使其與管狀殼體1分離。鑽頭連接頭3前端還加工有錐面，在錐面上加工出螺紋36以方便與鑽頭連接。
參閱附圖2和附圖3。鑽頭連接頭3上用來與管狀殼體連接的彈性爪31，是通過在鑽頭連接頭3的端部割縫，相鄰的割縫之間的部分則形成了彈性爪31。
參閱附圖5。考慮到固井時回壓密封的需要，本實施例中還將回壓密封結構設置在了管狀殼體1上，同時對密封膠塞的座體結構進行改進，以使其可以與管狀殼體之間實現碰壓密封。本實施例中改進後的固井膠塞的結構如圖4所示，由一個標準的固井膠塞7和一個膠塞座8通過一個螺杆連接成。在膠塞座8上設置有錐面81，並在膠塞座8上嵌裝有密封圈83和卡簧82。為了使固井膠塞7能夠通過碰壓固定在管狀殼體1上並實現密封。如圖1所示，在管狀殼體1的內孔入口端設置有與膠塞座上的外錐面81配合的內錐面11和與膠塞座上的卡簧82配合的環狀溝槽12。附圖4，密封圈81及卡簧82、環狀溝槽12的數量在本實施例中為兩道，根據密封壓力的要求也可以為一道或更多道。密封圈83也可設置於膠塞座的錐面81上，但其安裝及固定比本實施例中要困難。
參閱附圖1。為防止在鑽井過程中鑽頭連接頭被壓入管狀殼體1內，在鑽頭連接頭3上設置有兩個階梯端面37、38，使鑽頭連接頭3插入管狀殼體1的部分外徑變小，階梯端面37與管狀殼體內的一個階梯端面配合，階梯端面38與管狀殼體1的前端面對應。本實施例中的兩個階梯端面採用斜錐面，以方便將鑽頭連接頭3插入管狀殼體1內並形成定位。
本實用新型套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器的工作原理如下參照圖1及圖5所示。正常鑽井操作時，因為鑽頭連接頭3的彈性爪31與管狀殼體的凸起13以及滑套上的凸環24相互擠壓使彈性爪31與凸起13嚙合，且銷釘4使鑽頭連接頭3與滑套2連接在一起，三個部件管狀殼體1、滑套2及鑽頭連接頭3不會脫開，鑽頭連接頭3與管狀殼體1上的花鍵結構35使鑽頭連接頭3不會相對於管狀殼體1發生相對轉動，可進行正常的鑽井操作。完鑽後，將鋼球5投入，鋼球5被卡在滑套2的內錐面21處，憋壓，利用水利作用推動滑套2向前滑動，並剪斷滑套2與鑽頭連接頭3之間的銷釘4，利用水力作用，繼續推動滑套2下移至鑽頭連接頭3的端面34處施力於鑽頭連接頭3，將力作用在彈性爪31上，彈性爪31沿管狀殼體1上的凸起13的錐面收縮直至彈性爪31脫開凸起13，徹底與管狀殼體1斷開連接，和鑽頭一起丟開。
參閱附圖5。固井時，投入固井膠塞7，膠塞底座8與管狀殼體1的內錐面11相碰實現碰壓，膠塞底座8上的卡簧82卡入管狀殼體1上的溝槽12內並相配合鎖固，同時膠塞底座8上的密封圈83受擠壓密封在膠塞底座8與管狀殼體1的內壁之間，實現固井時的回壓密封，敞壓候凝，從而提高固井質量。
權利要求1.一種套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器，包括一個管狀殼體(1)、滑套(2)及鑽頭連接頭(3)，其特徵在於管狀殼體(1)一端有與套管柱連接的螺紋(14)，滑套(2)位於管狀殼體(1)內，滑套(2)上裝有密封圈(22)與管狀殼體(1)之間實現密封，鑽頭連接頭(3)有內通孔，鑽頭連接頭(3)上端設置有彈性爪(31)，彈性爪(31)上設置有向外的凸起，鑽頭連接頭(3)有彈性爪(31)的一端插入管狀殼體(1)內，鑽頭連接頭(3)有彈性爪(31)的一端套在滑套(2)端部，彈性爪(31)上的凸起與位於管狀殼體(1)上的一道錐面環形凸起(13)嚙合，滑套(2)上對應於彈性爪(31)有凸起的部分設置有凸環(24)，鑽頭連接頭(3)通過徑向設置的銷釘(4)與滑套(2)連接在一起，滑套(2)端部插在鑽頭連接頭(3)的內通孔內，鑽頭連接頭(3)與管狀殼體(1)通過花鍵(35)配合，並且鑽頭連接頭(3)與管狀殼體(1)之間還設置有密封圈(32)。
2.如權利要求1所述的套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器，其特徵在於所述的滑套(2)尾端內孔的孔口處有一個內錐面(21)。
3.如權利要求1或2所述的套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器，其特徵在於滑套中部有通孔(23)。
4.如權利要求1或2所述的套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器，其特徵在於包括一個標準的固井膠塞(7)和一個膠塞座(8)，通過一個螺杆連接成固井膠塞(7)上安裝有膠塞座(8)，膠塞座(8)外表面設置有外錐面(81)和卡簧(82)以及密封圈(83)，在管狀殼體(1)一端設置有與固井膠塞(7)上的外錐面配合的內錐面(11)和與卡簧(82)配合的環狀溝槽(12)。
5.如權利要求4所述的套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器，其特徵在於密封圈(83)設置於膠塞座的錐面(81)上。
專利摘要一種套管鑽井鑽頭與套管連接的連接器，包括一個管狀殼體、滑套及鑽頭連接頭，其特徵在於滑套位於管狀殼體內，滑套上裝有密封圈。鑽頭連接頭上端彈性爪上設置有向外的凸起，鑽頭連接頭有彈性爪的一端插入管狀殼體內。鑽頭連接頭有彈性爪的一端套在滑套端部，彈性爪上的凸起與位於管狀殼體上的一道錐面環形凸起嚙合。滑套上設置有凸環。鑽頭連接頭通過銷釘與滑套連接在一起。鑽頭連接頭與管狀殼體通過花鍵配合。效果是本實用新型能使套管鑽井鑽頭與套管的連接；通過水力作用使鑽頭與套管柱脫開，以實現裸眼鑽井中上提套管柱的要求。另外，通過與固井膠塞配合，達到固井時的回壓密封，敝壓候凝，提高固井質量。
文檔編號E21B17/02GK2837494SQ20052012983
公開日2006年11月15日 申請日期2005年10月18日 優先權日2005年10月18日
發明者丁樹柏, 王輝, 馮來, 謝正凱, 張嵇南, 王力, 鄭萬江 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團科學技術研究院, 吉林石油集團有限責任公司