一种水力扩张式随钻扩眼器 |
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| 申请号 | CN201310750280.3 | 申请日 | 2013-12-31 | 公开(公告)号 | CN104747082A | 公开(公告)日 | 2015-07-01 |
| 申请人 | 中国石油化工集团公司; 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院; | 发明人 | 张辉; 吴仲华; 唐志军; 聂云飞; 于文涛; 王朝平; 梁海明; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种 水 力 扩张式随钻扩眼器，包括本体1和刀翼12，其中：本体1中部沿轴向开设3-5个均布的长形槽，长形槽的侧边开设条形斜向滑道沟槽10，刀翼12嵌入本体1长形槽内，自身侧面滑道沟槽结构与斜向滑道沟槽10形成限位滑动配合；刀翼12上方的本体1内设置回位机构，刀翼12下方的本体1内设置扩张机构。这种结构的水力扩张式随钻扩眼器可以及时清洗冷却刀翼，本体承受 扭矩 ，增强了钻井安全性方面的要求，具有结构简单，操作方便的优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种水力扩张式随钻扩眼器，包括本体（1）和刀翼（12），其特征在于：本体（1）中部沿轴向开设3-5个均布的长形槽，长形槽的侧边开设条形斜向滑道沟槽（10），刀翼（12）嵌入本体（1）长形槽内，并通过自身侧面滑道沟槽结构与斜向滑道沟槽（10）形成限位滑动配合；刀翼（12）上方的本体（1）内设置回位机构，刀翼（12）下方的本体（1）内设置扩张机构。 |
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| 说明书全文 | 一种水力扩张式随钻扩眼器技术领域背景技术[0002] 随着石油天然气钻完井向着大位移井和采用膨胀管完井方向发展，面临的钻井情况越来越复杂，随钻扩眼技术作为处理井下井眼缩径等复杂情况一种非常有效的手段，通过井眼直径的扩大增加套管环空间隙，有利于套管和膨胀管的下入，增加水泥环的厚度，提高目的层固井质量。 [0003] 目前应用比较多的随钻扩眼器为臂式扩眼器，即刀翼类似人体手臂伸开扩展回旋半径，刀翼与本体靠销轴连接，通过销轴刀翼旋转一定角度扩张，其优点是可以扩眼半径较大，其缺点为在井下长段扩眼或井斜较大时，由于泥浆固相含量高和受力不均匀，会导致刀翼收不回来或者销轴断裂刀翼落井，产生井下事故；另外一种为滑块式随钻扩眼器，其刀翼可以在本体滑道内滑动，可以避免刀翼落井，但其结构上由于刀翼扩张时，水眼与刀翼距离增加，水眼对刀翼冲洗冷却不及时，难以发挥PDC片的高效破岩效果，影响扩眼效率。 发明内容[0005] 本发明的技术方案：一种水力扩张式随钻扩眼器，包括本体1和刀翼12，其中：本体1中部沿轴向开设3-5个均布的长形槽，长形槽的侧边开设条形斜向滑道沟槽10，刀翼12嵌入本体1长形槽内，自身侧面滑道沟槽结构与斜向滑道沟槽10形成限位滑动配合；刀翼12上方的本体1内设置回位机构，刀翼12下方的本体1内设置扩张机构。 [0006] 上述方案还包括：所述的回位机构是在本体1上部至刀翼12上端面之间依次设置弹簧座6和弹簧7，回位机构与本体1连接；所述的扩张机构是在刀翼12下方的本体1内设置活塞17，在本体1贯穿有中心管2，中心管2上部与回位机构连接，中心管2下部设有与活塞17的活塞腔贯通的过流孔，活塞17上部与刀翼12对接，活塞17下部本体1内壁滑动密封配合。 [0007] 上述方案进一步包括：所述的回位机构还包括上压套5、防护挡板8和止动环11，其中，上压套5设在弹簧座6，并通过上压套5实现回位机构与本体1和中心管2的连接，止动环11设在刀翼12上端面，防护挡板8上部与弹簧座6套接，防护挡板8下部与止动环11连接，弹簧7通过止动环11作用在刀翼12上端面；所述的扩张机构还包括驱动环13、锁紧块14、导向套20和下压套19，其中，导向套20连接在中心管2的下端部，中心管2下部的过流孔设在导向套20上，下压套19连接在导向套20和本体1之间并实现三者之间的固定连接，下压套19上部与活塞17对接并共同组成活塞腔，驱动环13设在活塞17和刀翼12下端面之间，锁紧块14通过卡槽卡住活塞17与驱动环13。 [0010] 本体1与上压套5之间、中心管2与上压套5和活塞17之间、以及本体1与活塞17之间均安装密封圈。 [0011] 本发明用于钻井作业中随钻扩眼作业，具有结构简单，操作方便，安全可靠的优点。在扩眼时使水眼同刀翼一起移动，一直保持泥浆通过水眼对刀翼进行冷却清洗，在扩眼完成后利用弹簧力实现刀翼自动收回，采用滑道锁块限制刀翼，防止刀翼落井的水力扩张式随钻扩眼器。附图说明 [0012] 图1为本发明一种实施例的结构示意图。 [0013] 图2为图1所示一种实施例刀翼张开状态的结构示意图。 [0014] 图3为刀翼收缩时刀翼处A-A剖视图图4为刀翼张开时刀翼处B-B剖视图 图中：1 本体，2 中心管，3密封圈，4 密封圈，5 上压套，6 弹簧座，7 弹簧，8 防护挡板，9 螺钉，10斜向滑道沟槽，11 止动环，12 刀翼，13 驱动环，14 锁紧块，15 螺钉，16 弹簧垫，17 活塞，18 密封圈，19 下压套，20 导向套。 具体实施方式[0016] 参照附图1，一种水力扩张式随钻扩眼器，包括本体1、刀翼12、中心管2、驱动环13、止动环11、防护挡板8、锁紧块14、导向套20、上压套5、下压套19、弹簧座6、弹簧7、活塞17和密封圈3、4、18。本体1上开有三个均布的长槽形两端半圆形窗口（即长形槽），窗口侧边开有条形斜向滑道沟槽10；本体1内孔上端由螺纹连接上压套5，本体1下端由螺纹连接下压套19，中心管2与导向套20通过螺纹分别与上压套5、下压套19连接，构成工具内通径，为钻井过程中泥浆流道；上压套5下方装有弹簧座6，下压套19上方装有活塞17，活塞17上通过卡槽卡住驱动环13，驱动环13附加锁紧块14通过螺钉15与活塞17连接，弹簧座6内装有弹簧7，弹簧7使刀翼12自动收缩进入本体1，弹簧座6外部附有防护挡板8，防护挡板8与止动环11通过螺钉9连接；刀翼12通过自身侧面滑道沟槽结构与本体1斜向滑道沟槽10结构结合（例如刀翼12两侧的限位块与本体上的斜向滑道沟槽10结合）嵌入本体1，防护挡板8附加止动环11与驱动环13附加锁紧块14夹紧刀翼12；导向套20上设有过流孔，活塞17内环上设有细长压降喷孔，驱动环13上设有水眼；本体1内孔上端与上压套5间设有密封圈3，本体下端与下压套间设有密封圈18，上压套与中心管间设有密封圈4，活塞与本体及中心管间设有密封圈4、18。 [0017] 钻井作业中，将本发明的水力扩张式随钻扩眼器连接在井底领眼钻头之上，下部钻具组合中，在进行随钻扩眼作业时，钻井液通过钻具进入水力扩张式随钻扩眼器，一部分钻井液通过下部钻具进入钻头，为钻头提供钻井液，另一部分通过中心管进入导向套，导向套上设有过流孔，钻井液经过流孔进入活塞和下压套与导向套和中心管之间环空，高压钻井液推动活塞环形面积，活塞内环上细长压降喷孔同井眼环空相通，钻井液流过细长压降喷孔产生压降，作用在活塞环形面积上产生压力，推动活塞向上移动。活塞上卡有驱动环，驱动环与止动环之间夹紧刀翼，活塞向上运动带动驱动环推动刀翼沿着本体斜向滑道沟槽向外扩张，接触到井壁，钻具旋转运动带动随钻扩眼器进行破岩扩眼作业。在随钻扩眼过程中，刀翼逐渐扩张至最大，止动环压缩弹簧座与中心管之间的弹簧；驱动环上装有水眼喷嘴，驱动环驱动刀翼移动时，水眼始终跟随刀翼移动，钻井液通过水眼对刀翼PDC片进行清洗冷却。在随钻扩眼完成后，降低钻井液压力，压缩弹簧产生力会推动止动环向下运动，刀翼回沿着自身与本体斜向滑道沟槽自动收回到本体之中。这种结构的水力扩张式随钻扩眼器可以及时清洗冷却刀翼，因此可以提高破岩的能力，同时提高了井底领眼钻头的效率，不仅提高了钻井速度也增加了井眼的扩大率，在扩眼完成后利用弹簧力实现刀翼自动收回，采用滑道锁块限制刀翼，由于扩眼时刀翼限制在本体内，本体承受扭矩，避免使用销轴结构，销轴受力容易断，有效防止了刀翼落井，增强了钻井安全性方面的要求。 |
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