專利名稱：鉆井用擴(kuò)孔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆探技術(shù)，即鉆井用擴(kuò)孔器。
本發(fā)明可最有效地用于鉆探過(guò)程中，由于大量吸收鉆探泥漿和水泥泥漿、從鉆井的巖層向鉆井內(nèi)涌流液體或氣體，以及巖層塌陷的結(jié)果而造成的復(fù)雜區(qū)域的封閉。
在鉆探開(kāi)采石油或天然氣的深井時(shí)，常常會(huì)遇到鉆探條件彼此不一致的地層，如異常高或異常低的巖層壓力，以及有塌陷巖石的巖層。
為保證繼續(xù)鉆井而不致減小規(guī)定的孔徑，須將已鉆開(kāi)的鉆探條件復(fù)雜的巖層區(qū)內(nèi)的井段擴(kuò)鉆，并在擴(kuò)鉆的井段安裝一封閉器，例如一段異形管，通過(guò)在管內(nèi)加壓及隨后將其內(nèi)通道校準(zhǔn)到規(guī)定孔徑的方法，使管子緊貼到擴(kuò)孔區(qū)井壁上。
已知的鉆井?dāng)U孔器(蘇聯(lián)專利A874952)包括帶管接頭的殼體，活塞組件，帶鑿巖元件的可伸縮支架和支架伸縮限動(dòng)器。
另一種已知的鉆井?dāng)U孔器(美國(guó)專利A2630300)包括與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的轉(zhuǎn)接器，側(cè)壁上帶中心槽和徑向孔的空心殼體，裝在徑向孔內(nèi)的帶尾軸的可伸縮的齒輪鉆頭，以及從殼體徑向孔中推出鉆頭的機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)包括環(huán)形活塞和帶環(huán)形凸緣的定位器，均裝在殼體中并能限制軸向移動(dòng)。
上述兩種擴(kuò)孔器的主要缺點(diǎn)是齒輪鉆頭的鑿巖元件不能相對(duì)于鉆井壁自動(dòng)定心，因此所獲得的擴(kuò)孔區(qū)井壁表面與鉆井中心線距離不一致。結(jié)果導(dǎo)致巖層封閉質(zhì)量低劣和鉆孔過(guò)程復(fù)雜化，因?yàn)榉忾]器通道直徑不一致，阻礙了鉆孔工具正常下行。
已知擴(kuò)孔器的另一缺點(diǎn)是施工人員不能控制擴(kuò)孔器在鉆井中的工作情況，因?yàn)闆](méi)有指示齒輪鉆頭伸出至工作狀態(tài)的信號(hào)，結(jié)果導(dǎo)致擴(kuò)孔質(zhì)量不佳。
本發(fā)明的基本任務(wù)是提供一種鉆井?dāng)U孔器，其結(jié)構(gòu)能保證在擴(kuò)孔器相對(duì)于鉆井壁自動(dòng)定心的同時(shí)，可使齒輪鉆頭從殼體中完全伸出至工作狀態(tài)。
為解決提出的任務(wù)采取了下列措施在擴(kuò)孔器中安裝有可使其與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的轉(zhuǎn)接器，帶中心槽和其側(cè)壁上徑向孔的空心殼體，裝在殼體徑向孔中的帶尾軸的可伸縮齒輪鉆頭，從殼體徑向孔中推出齒輪鉆頭的機(jī)構(gòu)(包括環(huán)形活塞和鉆頭定位器)，按照本發(fā)明，活塞與殼體相連接，可與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)和與轉(zhuǎn)接器固定連接。而在活塞壁上制有徑向槽，用于活塞中心槽與活塞壁和殼體壁間形成的環(huán)形腔室的連接，這時(shí)齒輪鉆頭的定位器位于活塞與殼體的中心槽內(nèi)并帶有間隙，定位器具有環(huán)形凸緣。而且在活塞中心槽中安裝一鞍座，其位置適于與定位器的環(huán)形凸緣相互作用，而在定位器環(huán)形凸緣和殼體內(nèi)表面，在定位器與齒輪鉆頭相互作用處，制有連接活塞中心槽與殼體下部腔室的槽。
上述擴(kuò)孔器借助活塞與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，簡(jiǎn)化了工作狀態(tài)推出定位器的條件和便于齒輪鉆頭轉(zhuǎn)入運(yùn)輸狀態(tài)。
此外，由于在活塞中心槽內(nèi)安裝了帶間隙的齒輪鉆頭定位器，可保證齒輪鉆頭相對(duì)于井壁的自動(dòng)定心，消除擴(kuò)孔器工作時(shí)的擺動(dòng)，因而可防止齒輪鉆頭的不均勻磨損。由于消除了齒輪鉆頭對(duì)鉆井中心線的偏差，防止對(duì)巖層單面加工的現(xiàn)象，從而提高了鉆井?dāng)U鉆操作的質(zhì)量。此種效率的提高，還因?yàn)楦鶕?jù)擴(kuò)孔器中心槽與鉆探工作面之間的壓力降低，便可判斷齒輪鉆頭是否完全推出至工作狀態(tài)。這就避免了操作時(shí)鉆頭推出程度不夠和擴(kuò)鉆尺寸不足。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)詳見(jiàn)下列實(shí)例及所推薦的附圖，其中

圖1為處于運(yùn)輸狀態(tài)的鉆井?dāng)U孔器全圖，部分以縱剖面示出;
圖2-沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ截面的剖面圖;
圖3-為處于工作狀態(tài)的鉆井?dāng)U孔器全圖，部分以縱剖面示出。
鉆井?dāng)U孔器(圖1)包括一個(gè)圓筒形空心殼體1，其側(cè)壁上有中心槽2和徑向孔3，徑向孔3中裝有可沿徑向伸出的尾軸4，其上有借助軸5固定的伸縮齒輪鉆頭6，鉆頭制成球截體形式。為防止尾軸4在孔3內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，將其用銷釘7固定住。在殼體1下部連接一個(gè)沖擊鉆頭8和一個(gè)帶凸緣10的聯(lián)管螺帽9。凸緣10位于齒輪鉆頭6的下面，供擴(kuò)孔器在鉆井內(nèi)定中心和防止齒輪鉆頭6在升、降過(guò)程中受損傷用。用螺釘11鎖定聯(lián)管螺帽9，以防松動(dòng)。
殼體1的上部制成聯(lián)管螺帽12的形式，并借助螺紋13連接到其主體部分，而在殼體1主體部分的內(nèi)壁上制有縱向鍵槽14。
在殼體1中心槽2內(nèi)安裝一個(gè)伸縮齒輪鉆頭6的機(jī)構(gòu)(圖中未示出)，它包括裝于聯(lián)管螺帽12內(nèi)帶中心槽16的環(huán)形活塞15及尾軸4的定位器17。
為使擴(kuò)孔器與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未示出)連接，在其上部裝有與環(huán)形活塞15固定連接的帶中心槽19的轉(zhuǎn)接器18。轉(zhuǎn)接器18上的中心槽19連接環(huán)形活塞15上的中心槽16，并通過(guò)縱向槽20與活塞上面的環(huán)形腔室21連接。環(huán)形活塞15的下部制出外花鍵22，可與殼體1上的鍵槽14相互作用。定位器17的下部有一錐面23，而且定位器17在活塞15的中心槽16內(nèi)的布置留有間隙，并有帶縱向槽25的環(huán)形凸緣24，它可以與活塞15中心槽16內(nèi)的鞍座26相互作用。此外，定位器17還有一個(gè)可與殼體1上環(huán)形座28相互作用的環(huán)形凸緣27。在殼體1的內(nèi)表面，位于齒輪鉆頭6與定位器17相互作用處，制有縱向槽29(圖2)，以便使活塞15的中心槽16(圖1)與殼體1下部的腔室30連接。
轉(zhuǎn)接器18配有緊固螺帽31，以保證其與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更可靠地連接。
鉆井?dāng)U孔器的工作方式如下擴(kuò)孔器借助轉(zhuǎn)接器18與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如裝在鉆探管柱(圖中未示出)上的工作面電動(dòng)機(jī)(渦輪鉆機(jī)、電鉆)相連接，并下降至需擴(kuò)鉆的規(guī)定井位范圍(圖3)。然后開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)鉆探管柱(圖中未示出)，同時(shí)往管柱中供送鉆探泥漿，后者經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)接器18的中心槽19和活塞15的中心槽16往下流，經(jīng)過(guò)環(huán)形凸緣24內(nèi)的縱向槽25、定位器17和殼體1上的槽2和29流入沖擊鉆頭8的沖洗孔中(圖中未示出)。
最初，齒輪鉆頭6不超過(guò)殼體1的外廓尺寸，而定位器17的環(huán)形凸緣24抵住活塞15的鞍座26。在經(jīng)過(guò)徑向槽20作用到活塞15上端面的壓差作用下，聯(lián)管螺帽12與殼體1的其余部分一起向上移動(dòng)。此時(shí)，來(lái)自轉(zhuǎn)接器18和活塞15的扭力矩借助于活塞15上的花鍵22與殼體1上的鍵槽14的嚙合，而傳遞到殼體1上去。當(dāng)殼體1向上移動(dòng)時(shí)，尾軸4同定位器17相互作用，開(kāi)始從殼體1的徑向孔3中伸出，而齒輪鉆頭6則對(duì)井壁進(jìn)行擴(kuò)鉆。在繼續(xù)擴(kuò)鉆的過(guò)程中，定位器17的圓筒形部分處于尾軸4之間，使其可靠地固定，因而相對(duì)于殼體1來(lái)說(shuō)，齒輪鉆頭6處于伸出位置。此時(shí)，殼體1的鞍座28與定位器17的環(huán)形凸緣27相接觸，而使定位器17上升至其環(huán)形凸緣24高于活塞15的鞍座26。由于定位器17環(huán)形凸緣24的下端面與活塞15的鞍座26之間有間隙形成，故泵入的壓力減小，可用壓力表(圖中未示出)測(cè)出該壓力值。壓力的降低證明，齒輪鉆頭6已完全伸出并已鉆入井壁，擴(kuò)大了其設(shè)計(jì)直徑。降下擴(kuò)孔器，進(jìn)行擴(kuò)鉆，在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)將鉆井?dāng)U至所需直徑尺寸。在軸向載荷作用下，齒輪鉆頭6的鑿巖元件(圖中未示出)進(jìn)入巖層并將其粉碎。此時(shí)齒輪鉆頭6就如同校準(zhǔn)元件(圖中未示出)一樣將井壁修勻。擴(kuò)鉆結(jié)束后，停止泵送鉆探泥漿，并將擴(kuò)孔器升至井面。殼體1由于自身重量作用而下降，而定位器17從尾軸4中伸出，此時(shí)由于鉆井井筒未擴(kuò)鉆部分的反作用力，使齒輪鉆頭6與尾軸4一起縮入殼體1內(nèi)。這樣，鉆井?dāng)U孔器便返回到運(yùn)輸狀態(tài)。
權(quán)利要求
鉆井用擴(kuò)孔器，包括它與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接用的轉(zhuǎn)接器(18)，帶中心槽(2)和其側(cè)壁上徑向孔(3)的空心殼體(1)，裝于殼體(1)的徑向孔(3)中帶尾軸(4)的可伸縮齒輪鉆頭(6)，以及從殼體(1)的徑向孔(3)中推出齒輪鉆頭(6)的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)本身包括環(huán)形活塞(15)和齒輪鉆頭(6)的定位器(17)，其特征是活塞(15)與殼體(1)相連接，能與殼體(1)一起轉(zhuǎn)動(dòng)和與轉(zhuǎn)接器(18)固定連接，而在活塞(15)的壁上制有徑向槽(20)，用于使其中心槽(16)與活塞(15)和殼體(1)二者壁間形成的環(huán)形腔室(21)連接，同時(shí)齒輪鉆頭(6)的定位器(17)在活塞(15)和殼體(1)的中心槽(16，2)內(nèi)的配置留有間隙，并具有環(huán)形凸緣(24)，而且在活塞(15)的中心槽(16)中安裝有鞍座(26)，其位置使其能與定位器(17)的環(huán)緣凸緣(24)相互作用，而在定位器(17)的環(huán)形凸緣(24)和殼體(1)的內(nèi)表面上，在定位器(17)與齒輪鉆頭(6)相互作用處，制有縱向槽(29)，以便使活塞(15)的中心槽(16)和殼體(1)下部腔室(30)連接。
全文摘要
鉆井用擴(kuò)孔器，包括連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用的轉(zhuǎn)接器，空心殼體，裝于殼體的徑向孔中帶尾軸的可伸縮齒輪鉆頭，以及由環(huán)形活塞和齒輪鉆頭的定位器組成的可推出齒輪鉆頭的機(jī)構(gòu)。活塞能與殼體一起轉(zhuǎn)動(dòng)和與轉(zhuǎn)接器固定連接，其壁上有徑向槽，使其中心槽與由活塞和殼體的壁間形成的環(huán)形腔室連接。齒輪鉆頭定位器在活塞及殼體中心槽內(nèi)的配置留有間隙，并具有環(huán)形凸緣?；钊闹行牟蹆?nèi)裝有鞍座，能與定位器的環(huán)形凸緣相互作用。
文檔編號(hào)E21B7/28GK1050075SQ89107058
公開(kāi)日1991年3月20日 申請(qǐng)日期1989年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月22日
發(fā)明者加布拉欣·索·阿布德拉希姆諾夫, 阿爾伯特·木·阿胡諾夫, 阿爾伯特·加·柴奴林, 康斯坦丁·維·馬林, 羅夫·努·拉赫馬諾夫, 亞厲山大·彼·巴蘭丁, 亞厲山大·阿·普扎諾夫, 伊利亞斯·安·烏拉茲吉爾丁, 阿爾馬茲·哈·哈基莫夫, 阿爾馬茲·阿·姆哈麥特辛, 安塔納斯·阿·亞沙斯, 露特西亞·米·那利辛娜 申請(qǐng)人:韃靼國(guó)立石油工業(yè)科學(xué)研究所設(shè)計(jì)院