一种砂层地质定向钻穿越扶正器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种砂层地质定向钻穿越扶正器，属于大口径管道定向钻穿越扶正器领域。所述扶正器至少包括：芯轴、联接套、浮筒、支撑板及水道，所述浮筒通过所述联接套固联在所述芯轴外径上，所述浮筒内设置有所述支撑板、所述水道，所述联接套上设置有加强筋板。通过封闭式浮筒的前部锥筒和后部锥筒内设置的若干个水道连通芯轴上开设的若干个上水孔，将芯轴泥浆通道内的泥浆直接从若干个上水孔通过前、后若干个水道引出，可以增加浮力，很好地平衡了扶正器自身重力，大幅度减少对地层压强，从而减小下沉量，既保证井管铅垂，又不因砾石下沉而使井管随之下沉，增加了施工的简便性和安全性，提高了砂层复杂地质状况下施工的质量。
【专利说明】一种砂层地质定向钻穿越扶正器
【技术领域】
[0001]本发明涉及大口径管道定向钻穿越扶正器领域，特别涉及一种砂层地质定向钻穿越扶正器。
【背景技术】
[0002]定向钻穿越技术广泛用于油气管道穿越江河、沟渠、高速公路、铁路以及其他不易或不适合浅埋通过的区域。定向钻穿越技术的限制条件主要是穿越长度、施工场地以及工程地质状况等。
[0003]现阶段国内外输油气管道的口径越来越大，在进行大口径管道的定向钻施工时，通常在岩石地质状况使用扶正器，扶正器属固井工具，是一种安装在井管外的导正装置，用以保证钻井固井质量；然而，对于砂层地质状况，目前国内在施工中一般不使用扶正器，因为没有适合于大口径砂层复杂地质状况使用的扶正器。
[0004]常用的扶正器主要有滚刀式扶正器和管圈式扶正器，滚刀式扶正器造价比较高，适用于硬岩地层施工，管圈式扶正器耐磨性能相对差一些，适用于中等硬度以下的岩石地层施工。
[0005]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0006]如果穿越段地层为粉砂层、粉土层或中砂层等复杂地质状况，由于地层比较疏松，含水量低黏结性差，定向钻穿越时易冒浆不易成孔，砂层易形成沉砂包钻，加之穿越管径大，扩孔级数较多，对地层的冲击扰动较大，增加了塌孔的可能性，造成施工难度很大。
[0007]在下管过程中，由于大口径砂层地质状况复杂，而现有的滚刀式扶正器和管圈式扶正器的结构设计均不能在砂层复杂地质状况下使用，由于没有安装扶正器，所以不能使井管居于正中，钻孔倾斜弯曲，形成填砾厚度不均，填砾薄的一侧挡不住粉细砂含水地层中的细颗粒，以致形成大量出砂，既不能保证井管铅垂，又因砾石下沉而使井管随之下沉，使得在粉细砂层复杂地质状况施工达不到质量要求。
【发明内容】
[0008]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种砂层地质定向钻穿越扶正器。减少对地层压强从而减小下沉量，对于大口径砂层的复杂地质状况，既保证井管铅垂，又不因砾石下沉而使井管随之下沉。所述技术方案如下:
[0009]一种砂层地质定向钻穿越扶正器，至少包括:芯轴、联接套、浮筒、支撑板及水道，所述浮筒通过所述联接套固联在所述芯轴外径上，所述浮筒内设置有所述支撑板及所述水道，所述联接套上设置有加强筋板。
[0010]具体地，所述浮筒包括前部锥筒、保径筒、后部锥筒，所述保径筒为空心圆柱体，所述前部锥筒和所述后部锥筒为空心圆锥体，所述前部锥筒的大端固接在所述保径筒的前端，所述后部锥筒的大端固接在所述保径筒的后端，所述前部锥筒和所述后部锥筒的小端通过所述加强筋板联接在所述联接套上，由此构成封闭式浮筒体结构。[0011]具体地，所述加强筋板呈翼型，沿所述联接套圆周均匀分布，位于所述联接套与所述前部锥筒和所述后部锥筒的小端相接处，所述联接套固接在所述芯轴上。
[0012]具体地，所述前部锥筒、所述保径筒及所述后部锥筒的外表面均布有条形耐磨带，所述条形耐磨带材质为耐磨合金，采用氧气、乙炔焰敷焊在所述浮筒外表面。
[0013]具体地，所述芯轴的中间段沿轴向设置有前、后两排上水孔，所述每一排的上水孔均沿所述芯轴圆周均匀分布；所述芯轴的中心空腔为泥浆通道。
[0014]进一步地，所述芯轴的前排的上水孔位于所述前部锥筒部位，并与所述前部锥筒内的前排水道相通，所述后排的上水孔位于所述后部锥筒部位，并与所述后部锥筒内的后排水道相通。
[0015]具体地，所述水道沿芯轴圆周均匀分布，沿轴向设置有前、后两排，所述每一水道与所述每一上水孔一一对应，所述前、后两排的每一水道的内端连通所述芯轴上设置的上水孔，外端分别固接在所述前部锥筒和所述后部锥筒的锥筒上，且所述每一水道外端部镶装有一个合金水嘴。
[0016]具体地，所述支撑板为两块圆环形板，分别设置在保径筒内的前、后两端，所述每一支撑板的外圈与所述保径筒的内壁焊接，内圈与所述芯轴的外壁焊接。
[0017]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0018]本发明实施例通过封闭式浮筒的前部锥筒和后部锥筒内设置的若干个水道连通芯轴上开设的若干个上水孔，将芯轴泥浆通道内的泥浆直接从若干个上水孔通过前、后若干个水道弓I出的方式，可以增加浮力，很好地平衡了扶正器自身重力，大幅度减少对地层压强，从而减小下沉量，既保证井管铅垂，又不因砾石下沉而使井管随之下沉，增加了施工的简便性和安全性，提高了砂层复杂地质状况下施工的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本发明实施例提供的一种砂层地质定向钻穿越扶正器结构示意图的主视图；
[0021]图2是本发明实施例提供的图1的左视图；
[0022]图3是本发明实施例提供的图1中A-A剖视图。
[0023]图中各符号表示含义如下:
[0024]I芯轴，1-1上水孔，1-2泥浆通道，
[0025]2联接套，
[0026]3浮筒，3-1前部锥筒，3-2保径筒，3-3后部锥筒，
[0027]4支撑板，5水道，6合金水嘴，7加强筋板、8耐磨带。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0029]参见图1、图2所示，本发明实施例提供了一种砂层地质定向钻穿越扶正器，用以石油管道定向钻施工时，减少对地层压强从而减小下沉量，适用于大口径砂层的复杂地质状况。所述砂层地质定向钻穿越扶正器主要包括:芯轴1、联接套2、浮筒3、支撑板4、水道5、合金水嘴6、加强筋板7、耐磨带8等零部件。具体地，作为优选，所述浮筒3通过联接套2固联在芯轴I外径上，浮筒3内设置有支撑板4及水道5，所述水道5的出水口处设置有合金水嘴6 ;所述联接套2上设置有加强筋板7 ;所述浮筒3外表面焊接有条形耐磨带8。
[0030]具体地，作为优选，所述浮筒3主要包括前部锥筒3-1、保径筒3-2、后部锥筒3_3等；所述保径筒3-2为空心圆柱体，所述前部锥筒3-1和后部锥筒3-3为空心圆锥体，所述前部锥筒3-1的大端焊接在保径筒3-2的前端，所述后部锥筒3-3的大端焊接在保径筒3-2的后端，所述前部锥筒3-1和后部锥筒3-3的小端通过若干个加强筋板7联接在联接套2上，所述加强筋板7呈翼型，沿联接套2圆周均匀密布，位于联接套2与前部锥筒3-1和后部锥筒3-3的小端相接处，所述联接套2焊接在芯轴I上，由此构成封闭式浮筒体结构；所述前部锥筒3-1，保径筒3-2，后部锥筒3-3材质为4145H，通过结构钢焊条，采用电弧焊接方式焊接；所述前部锥筒3-1、保径筒3-2及后部锥筒3-3的外表面均布有条形耐磨带8，所述条形耐磨带8材质为耐磨合金，采用氧气、乙炔焰敷焊在浮筒3外表面上，可增强扶正器的耐磨性能，从而提高使用寿命，并起到保护浮筒3及部分切削作用。
[0031]同时参见图3所示，具体地，所述芯轴I的中间段沿轴向设置有前、后两排若干个上水孔1-1，每一排的若干个上水孔1-1均沿芯轴I圆周均匀分布，且前排的若干个上水孔1-1位于所述前部锥筒3-1部位，并与前部锥筒3-1内的若干个前排水道5相通，后排的若干个上水孔1-1位于所述后部锥筒3-3部位，并与后部锥筒3-3内的若干个后排水道5相通；所述芯轴I的中心空腔为泥浆通道1-2。
[0032]具体地，所述若干个水道5沿芯轴I圆周均匀分布，沿轴向设置有前、后两排，每一水道5与每一上水孔1-1 一一对应，所述前、后两排的每一水道5的内端连通芯轴I上设置的上水孔1-1，外端分别焊接在前部锥筒3-1和后部锥筒3-3的锥筒上，且每一水道5外端部镶装有一个合金水嘴6，所述水道5材质为无缝钢管，与所述合金水嘴6均为外购件。
[0033]具体地，所述支撑板4为两块金属板，均为圆环形状，分别设置在保径筒3-2内的前、后两端，所述每一支撑板4的外圈与保径筒3-2的内壁焊接在一起，内圈与芯轴I的外壁焊接在一起。
[0034]本发明实施例的工作原理:采用封闭式浮筒3结构作为扶正器，通过浮筒3的前部锥筒3-1和后部锥筒3-3内设置的若干个水道5连通芯轴I上开设的若干个上水孔1-1，将芯轴I中心的泥浆通道1-2内的泥浆直接从芯轴I的若干个上水孔1-1通过前、后若干个水道5引出的方式，将泥浆直接通过合金水嘴6喷嘴喷射出来，从而使浮筒3内所封闭的空间中完全没有泥浆，增加了扶正器工作中的浮力，很好地平衡了扶正器自身重力，减小了对地层的压强，以及对孔洞下壁的压力，从而减小下沉量；当井管下到孔底后再提10?30c m，既保证井管铅垂又不因砾石下沉而使井管随着下沉，特别适合于大口径砂层的复杂地质状况使用。
[0035]此外，本发明实施例还通过合金材质的条形耐磨带增强了扶正器的耐磨性能，从而提高使用寿命，并起到保护浮筒的作用及具有一定的切削功能；而且具有结构简单，造价低，易于生产制造等优点。
[0036]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种砂层地质定向钻穿越扶正器，至少包括:芯轴(I)、联接套(2)、浮筒(3)、支撑板(4)及水道(5)，其特征在于，所述浮筒(3)通过所述联接套(2)固联在所述芯轴(I)外径上，所述浮筒(3)内设置有所述支撑板(4)及所述水道(5)，所述联接套(2)上设置有加强筋板⑵。
2.根据权利要求1所述的砂层地质定向钻穿越扶正器，其特征在于，所述浮筒(3)包括前部锥筒(3-1)、保径筒(3-2)、后部锥筒(3-3)，所述保径筒(3-2)为空心圆柱体，所述前部锥筒(3-1)和所述后部锥筒(3-3)为空心圆锥体，所述前部锥筒(3-1)的大端固接在所述保径筒(3-2)的前端，所述后部锥筒(3-3)的大端固接在所述保径筒(3-2)的后端，所述前部锥筒(3-1)和所述后部锥筒(3-3)的小端通过所述加强筋板(7)联接在所述联接套(2)上，由此构成封闭式浮筒体结构。
3.根据权利要求2所述的砂层地质定向钻穿越扶正器，其特征在于，所述加强筋板(7)呈翼型，沿所述联接套(2)圆周均匀分布，位于所述联接套(2)与所述前部锥筒(3-1)和所述后部锥筒(3-3)的小端相接处，所述联接套(2)固接在所述芯轴(I)上。
4.根据权利要求2所述的砂层地质定向钻穿越扶正器，其特征在于，所述前部锥筒(3-1)、所述保径筒(3-2)及所述后部锥筒(3-3)的外表面均布有条形耐磨带(8)，所述条形耐磨带(8)材质为耐磨合金，采用氧气、乙炔焰敷焊在所述浮筒(3)外表面。
5.根据权利要求1所述的砂层地质定向钻穿越扶正器，其特征在于，所述芯轴(I)的中间段沿轴向设置有前、后两排上水孔(1-1)，所述每一排的上水孔(1-1)均沿所述芯轴(I)圆周均匀分布；所述芯轴(I)的中心空腔为泥浆通道(1-2)。
6.根据权利要求5所述的砂层地质定向钻穿越扶正器，其特征在于，所述芯轴(I)的前排的上水孔(1-1)位于所述前部锥筒(3-1)部位，并与所述前部锥筒(3-1)内的前排水道(5)相通，所述后排的上水孔(1-1)位于所述后部锥筒(3-3)部位，并与所述后部锥筒(3-3)内的后排水道(5)相通。
7.根据权利要求5所述的砂层地质定向钻穿越扶正器，其特征在于，所述水道(5)沿芯轴(I)圆周均匀分布，沿轴向设置有前、后两排，所述每一水道(5)与所述每一上水孔(1-1)一一对应，所述前、后两排的每一水道(5)的内端连通所述芯轴(I)上设置的上水孔(1-1)，外端分别固接在所述前部锥筒(3-1)和所述后部锥筒(3-3)的锥筒上，且所述每一水道(5)外端部镶装有一个合金水嘴(6)。
8.根据权利要求2所述的砂层地质定向钻穿越扶正器，其特征在于，所述支撑板(4)为两块圆环形板，分别设置在保径筒(3-2)内的前、后两端，所述每一支撑板(4)的外圈与所述保径筒(3-2)的内壁焊接，内圈与所述芯轴(I)的外壁焊接。
【文档编号】E21B17/10GK104005713SQ201310059632
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年2月26日 优先权日:2013年2月26日
【发明者】赵绍春, 黄维和, 汤学峰, 吴益泉, 尹刚乾, 李松, 付敏清, 林建国 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气管道局, 天合石油集团汇丰石油装备股份有限公司