外定位套铣复合磨鞋及采用其的石油钻探设备和方法
技术领域
本发明涉及石油钻探行业，具体涉及一种外定位套铣复合磨鞋及采用其的石油钻探设备和方法。
背景技术
在石油开采和修井过程中，井下油管套管长期处于腐蚀性的环境中，内壁容易结垢，外表面容易出现腐蚀、穿孔等情形。在修井作业中上提油管时，由于油管结构被破坏，有可能无法提出。油管内部结垢堵塞油管，也导致无法打捞。对于这样的情形，现有技术中通常采用平底磨鞋进行磨铣作业。
平底磨鞋在磨铣过程中，通过旋转钻柱，带动磨鞋本体旋转，磨鞋下部合金磨削油管顶部。在磨削过程中，平底磨鞋无定位，随着钻压和磨削负荷大小在套管内无序旋转移动，常常造成磨削过程中，由于磨削负荷变化较大，下部合金处于冲击切削和磨铣状态，导致磨鞋下部有的合金在承受冲击力时破损，结果是还没参加磨铣削就快速消耗掉，从而影响整个磨铣打捞作业的实效。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种外定位套铣复合磨鞋及采用其的石油钻探设备和方法，以期至少部分地解决上述技术问题。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种外定位套铣复合磨鞋，包括：
领眼磨鞋主体，其内部形成上下贯通的通孔，在领眼磨鞋主体的下端设置有向下延伸的横向磨铣板；其中，在所述横向磨铣板的两侧均安装有硬质合金，起到磨铣和/或切割的作用；
外部套筒，呈圆筒形，固定在所述领眼磨鞋主体的下端外侧，将所述横向磨铣板套设在内部，且使横向磨铣板侧边缘与所述外部套筒内壁连接；在所述外部套筒的下端面设置有若干刮削齿。
作为本发明的另一个方面，还提供了一种采用如上所述的外定位套铣复合磨鞋的石油钻探设备。
作为本发明的再一个方面，还提供了一种管道清洁方法，包括如下步骤：
将如上所述的外定位套铣复合磨鞋安装在磨铣管柱上，下入技术套管内的井中；
旋转磨铣管柱，通入钻井液，利用所述外定位套铣复合磨鞋对技术套管的内壁、技术套管内部残留的油管、套管和/或其它残留工具进行磨铣、切削。
基于上述技术方案可知，本发明的外定位套铣复合磨鞋及相应钻探设备和方法至少具有如下有益效果之一：
1、本发明的复合磨鞋能够同时对内部油管和外部套管进行磨铣，可以增加井下打捞作业的磨鞋的使用寿命，提高打捞作业的实效；
2、本发明的复合磨鞋采用两面合金板焊接过中心，保证在切削过程中平稳，无切削死区，提高了磨鞋使用寿命；
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的外定位套铣复合磨鞋在焊接前的主体局部纵剖视图；
图2是本发明的外定位套铣复合磨鞋在焊接两面合金板后的主体局部纵剖视图；
图3A是图2中从A向观察到的外定位套铣复合磨鞋的局部视图；
图3B是图2中从B向观察到的外定位套铣复合磨鞋在焊接后的局部磨铣位置示意图。
上图中，附图标记含义如下：
1、领眼磨鞋主体 2、内部连接螺纹
3、主液流通道 4、外部领眼套筒
5、分支液流通道 6、横向磨铣板
7、水槽 8、刀翼刮削齿
9、焊缝 10、硬质合金
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。由于本发明产品摆放的位置可以随意发生变化，本发明中所述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词，只表示相对的位置关系，而不用于限定绝对的位置关系。在以下的描述中，虽然参照本发明的图1、2所示，本发明的外定位套铣复合磨鞋采用水平放置的图示方式，左侧连接支撑的磨铣套柱，右侧端面形成磨铣作业面，但为了描述的方便，还是参照该外定位套铣复合磨鞋的实际工况，采用将其竖直放置的描述方式，上部连接支撑的磨铣套柱，下部端面形成磨铣作业面。
针对钻井维护过程中，内部油管和外部套管均被腐蚀，并且同时要对两种油管和套管进行磨铣的情形，本发明设计了一种用于对井下腐蚀油管/套管进行磨铣的磨鞋，尤其是一种由外部定位的领眼磨鞋。
具体地，本发明的外定位套铣复合磨鞋，包括：
领眼磨鞋主体，其内部形成上下贯通的通孔，在领眼磨鞋主体的下端设置有向下延伸的横向磨铣板；其中，在该横向磨铣板的两侧均安装有整块的硬质合金，起到磨铣和/或切割的作用；
外部套筒，呈圆筒形，固定在领眼磨鞋主体的下端外侧，将横向磨铣板套设在内部，且使横向磨铣板侧边缘与该外部套筒内壁连接；在该外部套筒的下端设置有若干刮削齿。
其中，该领眼磨鞋主体的通孔包括一个主液流通道和与之相连的、分叉的多个分支流道，用于流过钻井液。
其中，该横向磨铣板为等强度筋板结构。
其中，该横向磨铣板为厚度方向渐变结构，在与领眼磨鞋主体其它部分连接的位置最厚，且连接处圆滑过渡。
其中，该整块的硬质合金通过钎焊安装在该横向磨铣板的两侧，且合金焊接过中心。
其中，该外部套筒外侧表面设置有多条液流通道，用于实现与外部技术套管的定位。
其中，该刮削齿为刀翼刮削齿。
本发明还公开了一种采用上述外定位套铣复合磨鞋的石油钻探设备，尤其是管道清洁设备。
本发明还公开了一种采用上述外定位套铣复合磨鞋的管道清洁方法，包括如下步骤：
将所述外定位套铣复合磨鞋安装在磨铣管柱上，下入技术套管内的井中；
旋转磨铣管柱，通入钻井液，利用所述外定位套铣复合磨鞋对技术套管的内壁，以及技术套管内部残留的油管、套管和/或其它工具进行磨铣、切削，碎屑可以随着钻井液沿套管外部通道返回地面。
下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步阐述说明。
如图1～图3B所示，在领眼磨鞋主体1上设计有外部领眼套筒4，在外部领眼套筒4外部侧面设计有多条液流通道7，和在下部设计有多道刀翼刮削齿8。外部领眼套筒4在整个磨铣过程中，将在技术套管内部残留的、不需要的套管和油管同时套在该复合磨鞋内部，通过该复合磨鞋外部的流道结构实现同外部技术套管的定位，防止该复合磨鞋在施工中不规则旋转，造成内部磨铣合金过快磨损。
该领眼磨鞋主体1下端的中间设计有横向磨铣板6，该横向磨铣板6为等强度筋板结构，横向磨铣板6两侧通过两道纵向焊缝与外部领眼套筒4焊接在一起。在横向磨铣板6上的两侧面均焊接有整块规则形状的硬质合金10，硬质合金10通过钎焊焊接在横向磨铣板6上，硬质合金10焊接过中心，保证在切削和磨铣过程中一面合金可以完全切割整个内部油管和套管。两面合金板焊接过中心保证在切削过程中平稳，无切削死区，提高该复合磨鞋的使用寿命。
在领眼磨鞋本体1上部设计有一个主液流通道3，其在下部分支为两个分支液流通道5，在打捞作业修理过程中，钻井液通过该主液流通道3进入两个分支的分支液流流道5，冷却液体通过横向磨铣板6冲洗带走磨铣工程中的碎屑，同时冷却整个硬质合金10，使硬质合金10处于较好的工作环境。钻井液通过外部领眼套筒4和内套管之间的间隙进套筒下部，冷却外部领眼套筒4下部的硬质合金10同时参与携带碎屑，再由外部领眼套筒4外部的流道向上返回到井口。
在一个更优选的具体实施例中，领眼磨鞋主体1在加工过程中，上部加工有能够保持密封连接的内部连接螺纹2，中间加工有内部深孔(主液流通道)3，内部深孔3的下部与两个分支孔(分支液流流道)5相连。领眼磨鞋主体1的下部向下延伸出横向磨铣板6。横向磨铣板6与外部领眼套筒4通过焊接安装在一起，横向磨铣板6纵向插接在外部领眼套筒4上。外部领眼套筒4在外部设计有水槽7。在外部领眼套筒4的下部焊接有刀翼刮削齿8，刀翼刮削齿8上焊接有硬质合金。横向磨铣板6为等强度结构设计，在上部钎焊有整块硬质合金10，并且焊接要过中心。
本发明的该复合磨鞋工具是针对油管和套管一起腐蚀，且形成穿孔结构而设计的。该复合磨鞋工具位于整套磨铣管柱的最下端，外部定位于技术套管内壁。
该复合磨鞋工具下到落鱼顶部，开始磨铣作业。当该复合磨鞋正转，外部领眼套筒4下部的刀翼刮削齿8先与下部污垢碎屑接触，进行磨铣。随着进尺，将整个套管和油管定位在外部领眼套筒4内。再向下进尺，横向磨铣板6开始磨铣腐蚀的油管和套管。横向磨铣板6上部焊接有整块硬质合金10，采用双面焊接，同时参与磨铣内部的腐蚀套管和油管。
钻井液通过中间加工深孔3进入磨鞋下部的两个分支孔5，再进入外部领眼套筒4内，对横向磨铣板6进行冲洗，并且带走横向磨铣板6磨铣过程中产生的铁屑和杂质。钻井液和铁屑通过外部领眼套筒4上的水槽9返回到地面。
在整个磨铣过程中该复合磨鞋工具采用外部领眼套筒4与技术套管内壁进行定位，使整个复合磨鞋工具处于平稳的磨铣状态，内部的横向磨铣板6采用纵向上的渐变等强度设计，硬质合金10焊接于横向磨铣板6上，处于负的前角，在磨铣过程中，合金更耐冲击，可以延长合金的使用寿命，提高单筒的工作时效。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
