專利名稱：鉆井裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井裝置，尤其是涉及一種適于在一導(dǎo)向套管的引導(dǎo)下在地下鉆及鉸出一個(gè)孔的鉆井裝置。
在鉆井時(shí)想要攜帶一套管，就必須使鉆井裝置的回旋半徑比套管的半徑大。當(dāng)鉆井工作結(jié)束時(shí)，該鉆井裝置還須從在已鉆好的井中的套管內(nèi)抽出，因此，此鉆井裝置在橫向平面內(nèi)還必須具有一能在套管外徑處鉆出一個(gè)孔的第一位置移到該鉆井裝置處于了套管內(nèi)徑以內(nèi)的某一位置的徑向位移量，只有這樣，該鉆井裝置才能從套管中抽出。
迄今為止，已有幾種公知結(jié)構(gòu)可以達(dá)到此目的，例如，在美國專利US3,848,683中及一種被稱為BULROC(RTM)表土鉆進(jìn)系統(tǒng)的商用鉆進(jìn)系統(tǒng)中所公開的內(nèi)容。盡管這些系統(tǒng)采用了不同的方法來滿足鉆直徑過大的井及鉆后鉆井裝置要從套管內(nèi)抽出的需求，但是，它們的相同點(diǎn)都是在具有一復(fù)雜桿部的鉆進(jìn)頭上設(shè)置一粗螺距螺釘，以使鉆進(jìn)頭或鉆進(jìn)頭上的鉸孔連接件繞固定于鉆進(jìn)頭上的一驅(qū)動(dòng)裝置相對轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆進(jìn)頭/鉸孔連接件先是置于一偏心位置以鉆出一直徑過大的井，而后鉆進(jìn)頭/鉸孔連接件收回到套管內(nèi)徑以內(nèi)，使其可從套管內(nèi)退出。
盡管這些系統(tǒng)很有效，但它們相對比較復(fù)雜且比較昂貴，而且鉆進(jìn)頭/鉸孔連接件上的任何磨損都將導(dǎo)致整個(gè)鉆進(jìn)頭及桿部全部報(bào)廢。
本發(fā)明的目的是提供一種鉆井裝置，這種鉆井裝置在鉆取一可放置一導(dǎo)向套管的直徑過大的井方面及鉆井裝置隨后從套管內(nèi)的退出方面其效率不比任何現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的效率低，而且，其費(fèi)用可比迄今為止的現(xiàn)有技術(shù)鉆井裝置有很大減少。
根據(jù)本發(fā)明，一鉆井裝置包括一驅(qū)動(dòng)裝置，其前端凸出一桿部；一鉆進(jìn)頭，該鉆進(jìn)頭有一與驅(qū)動(dòng)裝置前端緊貼的后端，該鉆進(jìn)頭內(nèi)還有一支撐孔，桿與支撐孔間隙配合以使鉆進(jìn)頭可相對驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，桿與支撐孔中至少有一個(gè)其軸線分別與驅(qū)動(dòng)裝置及鉆進(jìn)頭的軸線不重合；一個(gè)將鉆進(jìn)頭可拆卸地固定在桿上并阻止鉆進(jìn)頭相對軸向運(yùn)動(dòng)的裝置；及一個(gè)限制鉆進(jìn)頭與驅(qū)動(dòng)裝置間相對轉(zhuǎn)動(dòng)角度的裝置。桿與孔的軸線最好分別與驅(qū)動(dòng)裝置及鉆進(jìn)頭的軸線偏離。
為將鉆進(jìn)頭固定在驅(qū)動(dòng)裝置的桿上，可在鉆進(jìn)頭內(nèi)孔的壁上設(shè)置一環(huán)槽，相應(yīng)地在桿的外周邊上設(shè)置一配對的部分環(huán)形凹槽，此配對凹槽內(nèi)放置滾子軸承以鎖止鉆進(jìn)頭相對桿，也即驅(qū)動(dòng)裝置的軸向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使鉆進(jìn)頭在桿上的相對轉(zhuǎn)動(dòng)更靈活。為安裝該滾子軸承裝置，需要在鉆進(jìn)頭上設(shè)置一徑向孔，該徑向孔應(yīng)與鉆進(jìn)頭內(nèi)孔上的環(huán)槽相通，鉆進(jìn)頭置于桿上且徑向孔與桿上的凹槽對齊后，就可以將滾子軸承經(jīng)此徑向孔添裝到配合凹槽內(nèi)。隨后可以用一個(gè)合適的塞將該徑向孔堵死。
為限制鉆進(jìn)頭及驅(qū)動(dòng)裝置間的允許相對轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，鉆進(jìn)頭內(nèi)孔可設(shè)置一段繞其周邊延伸超過180度的擴(kuò)孔，桿的外周邊設(shè)置一軸向的、為部分圓形的凹槽，一個(gè)銷子與該部分圓形凹槽結(jié)合。當(dāng)鉆進(jìn)頭裝配到桿上后，銷子置于部分環(huán)形擴(kuò)孔內(nèi)從而允許鉆進(jìn)頭與驅(qū)動(dòng)裝置間產(chǎn)生一180度相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)裝置的桿與鉆進(jìn)頭的孔間的軸線偏移關(guān)系會(huì)產(chǎn)生如此結(jié)果，當(dāng)鉆進(jìn)頭與地面接觸后，驅(qū)動(dòng)裝置給鉆進(jìn)頭的沖擊旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)以及鉆進(jìn)頭與地面間的磨擦作用將導(dǎo)致鉆進(jìn)頭與驅(qū)動(dòng)裝置間在開始工作時(shí)先產(chǎn)生180度的相對轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步給鉆進(jìn)頭以沖擊旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)使鉆進(jìn)頭保持在一種偏移狀態(tài)以鉆出一個(gè)直徑比鉆進(jìn)頭本身直徑大的孔，從而允許一牽引套管下到所鉆井內(nèi)。通過將桿和孔都偏移設(shè)置，使鉆進(jìn)頭與驅(qū)動(dòng)裝置間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)更加顯著從而可以鉆出更大的孔。在鉆井工作停止時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的一個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)裝置與鉆進(jìn)頭間產(chǎn)生一相對轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著銷沿環(huán)形擴(kuò)孔移到另一端，鉆進(jìn)頭也轉(zhuǎn)到與驅(qū)動(dòng)裝置對齊的位置，從而使鉆進(jìn)頭處于牽引套管的內(nèi)徑以內(nèi)，可與驅(qū)動(dòng)裝置一起從套管內(nèi)向上抽出。
當(dāng)鉆進(jìn)頭從所鉆井中抽出后，可以以非常簡單的方式將封閉鉆進(jìn)頭上徑向孔的塞拆下，此時(shí)滾子軸承就可從配合凹槽中退出，鉆進(jìn)頭則從桿上滑下。此時(shí)如發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)頭嚴(yán)重磨損可以只更換該鉆進(jìn)頭。同樣，也可檢查銷，如果發(fā)現(xiàn)其磨損，可將其拆下并更換。
由于避免了更換一整根桿，尤其是如前面已參考現(xiàn)有技術(shù)提到的的帶有一粗螺距螺紋的桿，因此更換本發(fā)明鉆進(jìn)頭的成本比更換常用鉆進(jìn)頭的成本顯著降低，如果此時(shí)連鉆進(jìn)頭都不必更換，則其成本生產(chǎn)可以比迄今為止其它技術(shù)低更多。由于驅(qū)動(dòng)裝置與鉆進(jìn)頭間的驅(qū)動(dòng)連接元件僅是一個(gè)簡單的銷，因此拆下鉆進(jìn)頭后可以檢查此銷，如發(fā)現(xiàn)其磨損即以很低的成本更換。軸承滾子受損的可能性是很小的，因?yàn)椋@進(jìn)頭與驅(qū)動(dòng)裝置間不存在軸向運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)是這樣的，驅(qū)動(dòng)裝置的前端緊緊地靠在鉆進(jìn)頭的后端上。
因此本發(fā)明可以通過一種結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)并未降低鉆進(jìn)頭在驅(qū)動(dòng)裝置上偏心轉(zhuǎn)動(dòng)以提供一種所謂的超載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能力，而獲得了減少制造成本，減少拆卸及裝配費(fèi)用，從而減少修理費(fèi)用的好處。
后面的附圖示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該圖是一幅本發(fā)明鉆井裝置的分解透視圖。
現(xiàn)在將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，這些附圖中

圖1是本發(fā)明鉆進(jìn)頭與驅(qū)動(dòng)裝置的透視圖；及圖2是圖1所示鉆進(jìn)頭的平面圖。
圖中，1代表用于襯套已鉆好的井的套管，其內(nèi)有一驅(qū)動(dòng)裝置2，該驅(qū)動(dòng)裝置2有一花鍵軸3用于在沿套管下伸的一鉆柱(圖中未示)端部與一錘(圖中未示)的一端相連。由于錘與驅(qū)動(dòng)裝置及套管相連，因此，套管可以下到已鉆好的井內(nèi)，此鉆井與通常的鉆井類似，無需在此描述。
正如以上所討論的，為使鉆進(jìn)時(shí)將套管下到鉆井內(nèi)，鉆進(jìn)頭就必須能鉆出一直徑為套管外徑大的孔，而在鉆井工作結(jié)束后，要使鉆進(jìn)頭從套管內(nèi)退出，鉆進(jìn)頭還必須有一比套管內(nèi)徑小的直徑。
根據(jù)本發(fā)明，為達(dá)到此目的，在驅(qū)動(dòng)裝置2的前端設(shè)置有一個(gè)桿4，其軸線不與驅(qū)動(dòng)裝置的軸線重合，鉆進(jìn)頭5有一由后端向前沿鉆進(jìn)頭延伸的支撐孔6，該支撐孔6的軸線也不與鉆進(jìn)頭5的軸線重合。因此，當(dāng)鉆進(jìn)頭裝在桿上后，可以從其部分外周邊超出套管外徑的某一位置，轉(zhuǎn)到與驅(qū)動(dòng)裝置對齊的某一位置。在第一種情況下，可以鉆出一個(gè)其直徑足以容納套管的孔，在第二種情況下，當(dāng)鉆柱往外抽時(shí)，鉆進(jìn)頭與驅(qū)動(dòng)裝置及其錘一起可從套管內(nèi)退出，而套管留在原地。
將鉆進(jìn)頭在桿上的轉(zhuǎn)動(dòng)限制在一定范圍內(nèi)是很必要的，同時(shí)還要保證所需的轉(zhuǎn)動(dòng)可相對容易地達(dá)到。
為了限制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，支撐孔內(nèi)設(shè)置有一由后端向前沿其長度的一部分延伸的環(huán)形槽7，桿4有一半圓槽8，此槽8和環(huán)形槽7內(nèi)置一銷9，鉆進(jìn)頭5在桿4上的順時(shí)針及逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于銷9與環(huán)形槽7的一端或另一端接觸來限制。為保證鉆進(jìn)頭在桿上不產(chǎn)生相對軸向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保證鉆進(jìn)頭5在限制位置內(nèi)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，沿桿4的部分外周邊還設(shè)置有另一個(gè)凹槽10，與支撐孔壁上的配對凹槽7相配合，當(dāng)鉆進(jìn)頭5裝在桿4上后，滾株軸承可經(jīng)由鉆進(jìn)頭壁上的開口11裝入該配合凹槽內(nèi)，該開口由一個(gè)螺釘封閉。
因此，在開始鉆井時(shí)，安裝在錘上并與鉆柱初始長度相連的鉆進(jìn)頭5，插入套管一初始長度，鉆進(jìn)頭的前端及球齒鉆頭12與地面接觸。鉆柱的轉(zhuǎn)動(dòng)及鉆進(jìn)頭與地面的摩擦接觸將導(dǎo)致鉆進(jìn)頭5在驅(qū)動(dòng)裝置2的桿4上產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，從而導(dǎo)致鉆進(jìn)頭轉(zhuǎn)到一預(yù)定的偏移位置，并使端面13連同其上球齒鉆頭及端面14和其上的球齒鉆頭處于某一位置，在該位置鉆柱的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鉆進(jìn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)，并隨著對鉆進(jìn)頭的錘擊，鉆進(jìn)頭進(jìn)入地下，從而鉆出一具有某一直徑的井，該直徑可使套管1隨鉆進(jìn)頭、驅(qū)動(dòng)裝置及錘一起下到井內(nèi)。
在鉆井結(jié)束時(shí)，鉆柱及驅(qū)動(dòng)裝置反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使桿4與鉆進(jìn)頭5間產(chǎn)生一反向相對轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)銷轉(zhuǎn)向凹槽7的另一端，鉆柱及驅(qū)動(dòng)裝置沿同一方向的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)，將使鉆進(jìn)頭在桿上轉(zhuǎn)動(dòng)，因桿4及支撐孔6軸線處于偏移狀態(tài)，使鉆進(jìn)頭與驅(qū)動(dòng)裝置對齊，從而處于套管的內(nèi)徑以內(nèi)，因而鉆進(jìn)頭可隨同鉆柱一起從套管內(nèi)抽出。
權(quán)利要求
1．一種鉆井裝置包括一帶有一從其前端凸出的桿的驅(qū)動(dòng)裝置；一鉆進(jìn)頭，該鉆進(jìn)頭有一用于和驅(qū)動(dòng)裝置的前端緊密接觸的后端，并有一支撐孔，所述桿與所述支撐孔間隙配合，以便于鉆進(jìn)頭相對驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，至少所述桿和所述支撐孔之一的軸線分別偏離所述的驅(qū)動(dòng)裝置和所述鉆進(jìn)頭的軸線，一個(gè)將鉆進(jìn)頭可拆卸地固定在桿上并阻止二者間發(fā)生軸向相對運(yùn)動(dòng)的裝置；及一個(gè)限制鉆進(jìn)頭與驅(qū)動(dòng)裝置間相對轉(zhuǎn)動(dòng)角度的裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的鉆井裝置，其特征在于所述桿及孔的軸線分別與所述驅(qū)動(dòng)裝置及所述鉆進(jìn)頭的軸線偏離。
3．如權(quán)利要求1或2所述的鉆井裝置，其特征在于為了將所述鉆進(jìn)頭固定在所述驅(qū)動(dòng)裝置的所述桿上，在所述鉆進(jìn)頭的所述孔的內(nèi)壁上設(shè)置有一條環(huán)形槽，在所述桿的外周邊上設(shè)置有一配對的部分環(huán)形槽，滾子軸承裝置被置于此配合凹槽內(nèi)，以鎖止所述鉆進(jìn)頭相對所述桿部也即所述驅(qū)動(dòng)裝置的軸向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使所述鉆進(jìn)頭在所述桿上的相對轉(zhuǎn)動(dòng)更靈活。
4．如權(quán)利要求3所述的鉆井裝置，其特征在于為安裝滾子軸承裝置，所述鉆進(jìn)頭有一徑向孔與其上的所述環(huán)槽相通，所述鉆進(jìn)頭裝在所述桿上，并使該徑向孔與所述桿上的配合凹槽對齊后，就可以將所述滾子軸承裝入所述孔內(nèi)，使其置于所述配對凹槽內(nèi)。
5．如權(quán)利要求4所述的鉆井裝置，其特征在于所述徑向孔由一個(gè)合適的塞封閉。
6．如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的鉆井裝置，其特征在于為限制所述鉆進(jìn)頭與所述驅(qū)動(dòng)裝置間允許產(chǎn)生的相對轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，在所述鉆進(jìn)頭的所述孔上繞周邊有一延伸超過180度的擴(kuò)孔，所述桿的周邊上有軸向的、部分圓形的凹槽，一個(gè)銷子與該部分圓形槽接合，因此，當(dāng)所述鉆進(jìn)頭裝在所述桿上后，置于部分圓形槽內(nèi)的銷子處于該部分環(huán)形擴(kuò)孔內(nèi)從而允許所述鉆進(jìn)頭與所述驅(qū)動(dòng)裝置間產(chǎn)生180度的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
7．一種基本上如上文參照附圖所描述的鉆井裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及鉆及鉸地面孔時(shí)在孔內(nèi)放置套管的裝置?，F(xiàn)在已知一些相對復(fù)雜的裝置可使鉆進(jìn)頭有偏心切割面從而鉆出加大尺寸孔,此鉆進(jìn)頭還可縮到套管內(nèi)。本發(fā)明用簡單且經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到此目的,它包括帶有從其前端凸出的桿的驅(qū)動(dòng)裝置;鉆進(jìn)頭,其后端有支撐孔,桿與孔間隙配合以便于鉆進(jìn)頭繞驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng),桿與支撐孔間至少有一個(gè)的軸線與對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置及鉆進(jìn)頭的軸線偏離;將鉆進(jìn)頭可拆卸地、軸向固定地固定在桿上的裝置;及限制鉆進(jìn)頭與驅(qū)動(dòng)裝置間相對轉(zhuǎn)動(dòng)角度的裝置。
文檔編號E21B3/00GK1211665SQ9711792
公開日1999年3月24日 申請日期1997年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月2日
發(fā)明者邁克爾·法里哈姆 申請人:布洛克英國有限公司