一種水力驅動的套管內徑向鉆孔高壓旋轉磨頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及井下鉆孔作業工具領域，特別涉及一種適用于徑向鉆孔套管開窗的水力驅動高壓旋轉磨頭。
【背景技術】
[0002]水力噴射徑向鉆孔技術是利用專用的磨銑鉆頭將套管鉆穿，再使用高壓水射流在油層的不同方向及不同深度噴射，從而鉆出多個水平的小直徑井眼。可以增加井眼在油藏中的長度、擴大泄油面積、提高采收率；可重復利用上部井段、降低鉆井成本；可降低油井管理和環境保護等費用。水力噴射徑向鉆孔技術對油氣井增產、特別是老井挖潛改造具有重要意義。
[0003]利用水力噴射徑向鉆孔技術進行作業時，需要先對目的層套管進行開窗，將套管鉆穿。首先將轉向器用油管下到目的層位置，錨定，再利用連續油管將馬達、萬向軸及磨銑鉆頭下入，通過轉向器，使磨銑鉆頭垂直于套管壁，開泵，馬達把扭矩通過萬向軸傳遞到鉆頭，開始磨銑套管，直至將套管磨穿。將套管鉆穿后，起出馬達、萬向軸以及磨銑鉆頭，使用連續油管下入高壓軟管及噴嘴，噴嘴通過轉向器后，順利進入已磨穿的孔眼內，開泵，利用高壓水射流噴射破巖。同時，高壓軟管在噴嘴產生的自牽引力作用下向前運動，當噴射井眼達到設計要求深度時，作業結束。
[0004]在水力噴射徑向鉆孔施工作業時，由于常用的套管開窗磨銑鉆頭是連接在萬向軸上的，萬向軸是柔性軸，磨銑鉆頭工作時徑向以及軸向的擺動較大，不能有效定心，工作條件惡劣，因而其鉆穿套管用時較長，效率不高。而且在鉆穿套管過程中，經常發生鉆頭蹩停從而導致鉆頭切削刃崩裂以及鉆頭斷裂的情況。另外，現有技術對于判斷是否鉆穿套管沒有直觀的辦法，常依靠操作人的經驗進行主觀判斷，準確性難以確定，對作業效率帶來較大影響。
[0005]中國專利披露了一種水力噴射徑向鉆孔套管開窗專用鉆頭(專利號201220264177.9)，包括鉆頭本體，所述鉆頭本體靠近末端的外圓柱面上設有由易磨削材料制成的指示螺釘，所述指示螺釘突出鉆頭本體外圓柱面。其在鉆頭本體末端圓柱面上加裝了突出于本體外圓的指示銷釘，通過它來判斷開窗是否成功。采用此種結構，在使用連續油管下入的過程中，指示銷釘容易被碰斷，導致無法對開窗成功進行準確判斷。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是為了克服現有的磨銑鉆頭磨銑效率不高、容易蹩停及斷裂的情況，以及套管開窗成功與否難以直觀判斷的不足，提供一種水力驅動的套管內徑向鉆孔高壓旋轉磨頭。該磨頭不僅能提高套管開窗的效率，避免蹩停及斷裂，而且能直觀的判斷套管開窗是否成功；不僅能夠應用于磨銑套管，而且可以用于噴射鉆進。
[0007]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種水力驅動的套管內徑向鉆孔高壓旋轉磨頭，包括下接頭、本體、芯部以及磨頭。其中:下接頭軸向設有內腔，本體為筒狀體，下接頭與本體尾部連接；芯部設有軸向通孔，芯部中間段設有擴徑段，芯部設在本體內，芯部擴徑段與套在外部的本體形成間隙配合，芯部的尾部與下接頭或本體的空腔構成軸向密封滑動配合，芯部的端部從本體端部伸出后與磨頭連接，且芯部與本體的端部結合面密封配合；磨頭端部為圓錐形，磨頭與芯部連接處設有與芯部通孔貫通的內腔，磨頭設有前、后方向的噴射孔，噴射孔與磨頭內部的空腔連通；本體和芯部均設有徑向分布的直孔，本體直孔與本體內腔連通，芯部直孔與芯部通孔連通。
[0008]上述方案還包括:本體由兩部分連接組成，在兩部分的結合處形成一道斜面，芯部擴徑段的前端面有斜面，與本體內腔前端斜面配合。磨頭表面覆蓋硬質合金、高速鋼或其他硬質材料，磨頭上向后方向的噴射孔為多個，并采用偏心斜向分布。
[0009]采用本發明進行徑向鉆孔套管開窗時，不需要使用萬向軸，使用高壓軟管連接下接頭即可。本發明作業時，不需使用萬向軸，因而沒有軸向的擺動，可以有效定心，切削更穩定。同時沒有萬向軸，也就消除了因萬向軸磨損甚至斷裂而導致的切削效率降低，安全性差的問題。磨頭為錐形的結構，相比普通鉆頭，其切削平穩，不易磨損，效率高，可靠性好。
[0010]磨頭剛開始磨銑套管，磨銑出孔眼以及磨穿套管這一過程中，泵壓變化顯著且有規律，泵壓呈先不變，后顯著上升，再穩定，最后顯著下降然后穩定的趨勢，從而可以輕易判斷開窗成功。與常用的鉆穿顯示環、鉆穿顯示銷釘相比，判斷更加快速、準確可靠，不會增加套管開窗作業的成本，簡便易行。
[0011]采用本發明用于噴射破巖時，使用高壓軟管連接下接頭，將磨頭下入，通過轉向器后，順利進入已磨穿的孔眼內，開泵，在水力的作用下，磨頭開始高速旋轉，向前的斜孔產生高壓水射流，對巖層進行噴射，同時，磨頭在向后的斜孔產生的自牽引力作用下向前運動，當噴射井眼達到設計要求深度時，作業結束。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的第一種實施例結構圖；
圖2是本發明的第二種實施例結構圖。
[0013]圖中1.下接頭，2.本體，3.芯部，4.磨頭，5.本體的直孔，6.芯部的直孔，7.前噴射孔，8.后噴射孔，9.本體前檔。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0015]實施例1
如圖1所示為一種水力驅動的套管內徑向鉆孔高壓旋轉磨頭，包括下接頭1、本體2、芯部3以及磨頭4四部分。本體2內腔可以容納芯部3，本體2表面有徑向分布的直孔5與本體2內腔相通，下接頭I與本體2通過螺紋連接在一起，下接頭I內部有一個空腔，可以容納芯部3的尾部，芯部3可以在這個