一種水力擴張式隨鉆擴眼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油天然氣鉆井作業(yè)工具領(lǐng)域，更具體的說是一種用于鉆井作業(yè)水力擴張式井下隨鉆擴眼器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油天然氣鉆完井向著大位移井和米用膨脹管完井方向發(fā)展，面臨的鉆井情況越來越復(fù)雜，隨鉆擴眼技術(shù)作為處理井下井眼縮徑等復(fù)雜情況一種非常有效的手段，通過井眼直徑的擴大增加套管環(huán)空間隙，有利于套管和膨脹管的下入，增加水泥環(huán)的厚度，提高目的層固井質(zhì)量。
[0003]目前應(yīng)用比較多的隨鉆擴眼器為臂式擴眼器，即刀翼類似人體手臂伸開擴展回旋半徑，刀翼與本體靠銷軸連接，通過銷軸刀翼旋轉(zhuǎn)一定角度擴張，其優(yōu)點是可以擴眼半徑較大，其缺點為在井下長段擴眼或井斜較大時，由于泥漿固相含量高和受力不均勻，會導(dǎo)致刀翼收不回來或者銷軸斷裂刀翼落井，產(chǎn)生井下事故；另外一種為滑塊式隨鉆擴眼器，其刀翼可以在本體滑道內(nèi)滑動，可以避免刀翼落井，但其結(jié)構(gòu)上由于刀翼擴張時，水眼與刀翼距離增加，水眼對刀翼沖洗冷卻不及時，難以發(fā)揮PDC片的高效破巖效果，影響擴眼效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種在擴眼完成后利用彈簧力實現(xiàn)刀翼自動收回，采用滑道鎖塊限制刀翼，防止刀翼落井的水力擴張式隨鉆擴眼器。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種水力擴張式隨鉆擴眼器，包括本體I和刀翼12，其中:本體I中部沿軸向開設(shè)3-5個均布的長形槽，長形槽的側(cè)邊開設(shè)條形斜向滑道溝槽10，刀翼12嵌入本體I長形槽內(nèi)，自身側(cè)面滑道溝槽結(jié)構(gòu)與斜向滑道溝槽10形成限位滑動配合；刀翼12上方的本體I內(nèi)設(shè)置回位機構(gòu)，刀翼12下方的本體I內(nèi)設(shè)置擴張機構(gòu)。
[0006]上述方案還包括:所述的回位機構(gòu)是在本體I上部至刀翼12上端面之間依次設(shè)置彈簧座6和彈簧7，回位機構(gòu)與本體I連接；所述的擴張機構(gòu)是在刀翼12下方的本體I內(nèi)設(shè)置活塞17，在本體I貫穿有中心管2，中心管2上部與回位機構(gòu)連接，中心管2下部設(shè)有與活塞17的活塞腔貫通的過流孔，活塞17上部與刀翼12對接，活塞17下部本體I內(nèi)壁滑動密封配合。
[0007]上述方案進一步包括:所述的回位機構(gòu)還包括上壓套5、防護擋板8和止動環(huán)11，其中，上壓套5設(shè)在彈簧座6，并通過上壓套5實現(xiàn)回位機構(gòu)與本體I和中心管2的連接，止動環(huán)11設(shè)在刀翼12上端面，防護擋板8上部與彈簧座6套接，防護擋板8下部與止動環(huán)11連接，彈簧7通過止動環(huán)11作用在刀翼12上端面；所述的擴張機構(gòu)還包括驅(qū)動環(huán)13、鎖緊塊14、導(dǎo)向套20和下壓套19，其中，導(dǎo)向套20連接在中心管2的下端部，中心管2下部的過流孔設(shè)在導(dǎo)向套20上，下壓套19連接在導(dǎo)向套20和本體I之間并實現(xiàn)三者之間的固定連接，下壓套19上部與活塞17對接并共同組成活塞腔，驅(qū)動環(huán)13設(shè)在活塞17和刀翼12下端面之間，鎖緊塊14通過卡槽卡住活塞17與驅(qū)動環(huán)13。
[0008]驅(qū)動環(huán)13上裝有水眼噴嘴，活塞17上設(shè)有細長壓降噴孔，中心管2通過導(dǎo)向套20上的過流孔和驅(qū)動環(huán)13的水眼噴嘴以及活塞17上的噴孔與井眼環(huán)空相通。
[0009]所述防護擋板8與止動環(huán)11通過螺釘9連接，所述驅(qū)動環(huán)13與鎖緊塊14通過螺釘15連接；所述本體I與上壓套5和下壓套19均由螺紋連接，中心管2與上壓套5和導(dǎo)向套20均通過螺紋連接。
[0010]本體I與上壓套5之間、中心管2與上壓套5和活塞17之間、以及本體I與活塞17之間均安裝密封圈。
[0011]本發(fā)明用于鉆井作業(yè)中隨鉆擴眼作業(yè)，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全可靠的優(yōu)點。在擴眼時使水眼同刀翼一起移動，一直保持泥漿通過水眼對刀翼進行冷卻清洗，在擴眼完成后利用彈簧力實現(xiàn)刀翼自動收回，采用滑道鎖塊限制刀翼，防止刀翼落井的水力擴張式隨鉆擴眼器。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為圖1所示一種實施例刀翼張開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為刀翼收縮時刀翼處A-A剖視圖圖4為刀翼張開時刀翼處B-B剖視圖
圖中:1本體，2中心管，3密封圈，4密封圈，5上壓套，6彈簧座，7彈簧，8防護擋板，9螺釘，10斜向滑道溝槽，11止動環(huán)，12刀翼，13驅(qū)動環(huán)，14鎖緊塊，15螺釘，16彈簧墊，17活塞，18密封圈，19下壓套，20導(dǎo)向套。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明作進一步描述。
[0016]參照附圖1，一種水力擴張式隨鉆擴眼器，包括本體1、刀翼12、中心管2、驅(qū)動環(huán)13、止動環(huán)11、防護擋板8、鎖緊塊14、導(dǎo)向套20、上壓套5、下壓套19、彈簧座6、彈簧7、活塞17和密封圈3、4、18。本體I上開有三個均布的長槽形兩端半圓形窗口(即長形槽),窗口側(cè)邊開有條形斜向滑道溝槽10 ;本體I內(nèi)孔上端由螺紋連接上壓套5，本體I下端由螺紋連接下壓套19，中心管2與導(dǎo)向套20通過螺紋分別與上壓套5、下壓套19連接，構(gòu)成工具內(nèi)通徑，為鉆井過程中泥漿流道；上壓套5下方裝有彈簧座6，下壓套19上方裝有活塞17，活塞17上通過卡槽卡住驅(qū)動環(huán)13，驅(qū)動環(huán)13附加鎖緊塊14通過螺釘15與活塞17連接，彈簧座6內(nèi)裝有彈簧7，彈簧7使刀翼12自動收縮進入本體1，彈簧座6外部附有防護擋板8，防護擋板8與止動環(huán)11通過螺釘9連接；刀翼12通過自身側(cè)面滑道溝槽結(jié)構(gòu)與本體I斜向滑道溝槽10結(jié)構(gòu)結(jié)合(例如刀翼12兩側(cè)的限位塊與本體上的斜向滑道溝槽10結(jié)合)嵌入本體1，防護擋板8附加止動環(huán)11與驅(qū)動環(huán)13附加鎖緊塊14夾緊刀翼12 ;導(dǎo)向套20上設(shè)有過流孔，活塞17內(nèi)環(huán)上設(shè)有細長壓降噴孔，驅(qū)動環(huán)13上設(shè)有水眼；本體I內(nèi)孔上端與上壓套5間設(shè)有密封圈3，本體下端與下壓套間設(shè)有密封圈18，上壓套與中心管間設(shè)有密封圈4，活塞與本體及中心管間設(shè)有密封圈4、18。
[0017]鉆井作業(yè)中，將本發(fā)明的水力擴張式隨鉆擴眼器連接在井底領(lǐng)眼鉆頭之上，下部鉆具組合中，在進行隨鉆擴眼作業(yè)時，鉆井液通過鉆具進入水力擴張式隨鉆擴眼器，一部分鉆井液通過下部鉆具進入鉆頭，為鉆頭提供鉆井液，另一部分通過中心管進入導(dǎo)向套，導(dǎo)向套上設(shè)有過流孔，鉆井液經(jīng)過流孔進入活塞和下壓套與導(dǎo)向套和中心管之間環(huán)空，高壓鉆井液推動活塞環(huán)形面積，活塞內(nèi)環(huán)上細長壓降噴孔同井眼環(huán)空相通，鉆井液流過細長壓降噴孔產(chǎn)生壓降，作用在活塞環(huán)形面積上產(chǎn)生壓力，推動活塞向上移動?；钊峡ㄓ序?qū)動環(huán)，驅(qū)動環(huán)與止動環(huán)之間夾緊刀翼，活塞向上運動帶動驅(qū)動環(huán)推動刀翼沿著本體斜向滑道溝槽向外擴張，接觸到井壁，鉆具旋轉(zhuǎn)運動帶動隨鉆擴眼器進行破巖擴眼作業(yè)。在隨鉆擴眼過程中，刀翼逐漸擴張至最大，止動環(huán)壓縮彈簧座與中心管之間的彈簧；驅(qū)動環(huán)上裝有水眼噴嘴，驅(qū)動環(huán)驅(qū)動刀翼移動時，水眼始終跟隨刀翼移動，鉆井液通過水眼對刀翼PDC片進行清洗冷卻。在隨鉆擴眼完成后，降低鉆井液壓力，壓縮彈簧產(chǎn)生力會推動止動環(huán)向下運動，刀翼回沿著自身與本體斜向滑道溝槽自動收回到本體之中。這種結(jié)構(gòu)的水力擴張式隨鉆擴眼器可以及時清洗冷卻刀翼，因此可以提高破巖的能力，同時提高了井底領(lǐng)眼鉆頭的效率，不僅提高了鉆井速度也增加了井眼的擴大率，在擴眼完成后利用彈簧力實現(xiàn)刀翼自動收回，采用滑道鎖塊限制刀翼，由于擴眼時刀翼限制在本體內(nèi)，本體承受扭矩，避免使用銷軸結(jié)構(gòu)，銷軸受力容易斷，有效防止了刀翼落井，增強了鉆井安全性方面的要求。
【主權(quán)項】
1.一種水力擴張式隨鉆擴眼器，包括本體(I)和刀翼(12)，其特征在于:本體(I)中部沿軸向開設(shè)3-5個均布的長形槽，長形槽的側(cè)邊開設(shè)條形斜向滑道溝槽(10)，刀翼(12)嵌入本體(I)長形槽內(nèi)，并通過自身側(cè)面滑道溝槽結(jié)構(gòu)與斜向滑道溝槽(10)形成限位滑動配合；刀翼(12)上方的本體(I)內(nèi)設(shè)置回位機構(gòu)，刀翼(12)下方的本體(I)內(nèi)設(shè)置擴張機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力擴張式隨鉆擴眼器，其特征在于:所述的回位機構(gòu)是在本體(I)上部至刀翼(12)上端面之間依次設(shè)置彈簧座(6)和彈簧(7)，回位機構(gòu)與本體(I)連接；所述的擴張機構(gòu)是在刀翼(12)下方的本體(I)內(nèi)設(shè)置活塞(17)，在本體(I)貫穿有中心管(2)，中心管(2)上部與回位機構(gòu)連接，中心管(2)下部設(shè)有與活塞(17)的活塞腔貫通的過流孔，活塞(17)上部與刀翼(12)對接，活塞(17)下部本體(I)內(nèi)壁滑動密封配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力擴張式隨鉆擴眼器，其特征在于:所述的回位機構(gòu)還包括上壓套(5)、防護擋板(8)和止動環(huán)(11)，其中，上壓套(5)設(shè)在彈簧座(6)，并通過上壓套(5)實現(xiàn)回位機構(gòu)與本體(I)和中心管(2)的連接，止動環(huán)(11)設(shè)在刀翼(12)上端面，防護擋板(8 )上部與彈簧座(6 )套接，防護擋板(8 )下部與止動環(huán)(11)連接，彈簧(7 )通過止動環(huán)(11)作用在刀翼(12)上端面；所述的擴張機構(gòu)還包括驅(qū)動環(huán)(13)、鎖緊塊(14)、導(dǎo)向套(20)和下壓套(19)，其中，導(dǎo)向套(20)連接在中心管(2)的下端部，中心管(2)下部的過流孔設(shè)在導(dǎo)向套(20 )上，下壓套(19 )連接在導(dǎo)向套(20 )和本體(I)之間并實現(xiàn)三者之間的固定連接，下壓套(19)上部與活塞(17)對接并共同組成活塞腔，驅(qū)動環(huán)(13)設(shè)在活塞(17)和刀翼(12)下端面之間，鎖緊塊(14)通過卡槽卡住活塞(17)與驅(qū)動環(huán)(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水力擴張式隨鉆擴眼器，其特征在于:驅(qū)動環(huán)(13)上裝有水眼噴嘴，活塞(17)上設(shè)有細長壓降噴孔，中心管(2)通過導(dǎo)向套(20)上的過流孔和驅(qū)動環(huán)(13)的水眼噴嘴以及活塞(17)上的噴孔與井眼環(huán)空相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4所述的水力擴張式隨鉆擴眼器，其特征在于:所述防護擋板(8 )與止動環(huán)(11)通過螺釘(9 )連接，所述驅(qū)動環(huán)(13 )與鎖緊塊(14 )通過螺釘(15 )連接；所述本體(I)與上壓套(5)和下壓套(19)均由螺紋連接，中心管(2)與上壓套(5)和導(dǎo)向套(20)均通過螺紋連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水力擴張式隨鉆擴眼器，其特征在于:本體(I)與上壓套(5)之間、中心管(2)與上壓套(5)和活塞(17)之間、以及本體(I)與活塞(17)之間均安裝密封圈。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種水力擴張式隨鉆擴眼器，包括本體1和刀翼12，其中：本體1中部沿軸向開設(shè)3-5個均布的長形槽，長形槽的側(cè)邊開設(shè)條形斜向滑道溝槽10，刀翼12嵌入本體1長形槽內(nèi)，自身側(cè)面滑道溝槽結(jié)構(gòu)與斜向滑道溝槽10形成限位滑動配合；刀翼12上方的本體1內(nèi)設(shè)置回位機構(gòu)，刀翼12下方的本體1內(nèi)設(shè)置擴張機構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的水力擴張式隨鉆擴眼器可以及時清洗冷卻刀翼，本體承受扭矩，增強了鉆井安全性方面的要求，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的優(yōu)點。
【IPC分類】E21B10-32, E21B7-28
【公開號】CN104747082
【申請?zhí)枴緾N201310750280
【發(fā)明人】張輝, 吳仲華, 唐志軍, 聶云飛, 于文濤, 王朝平, 梁海明
【申請人】中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月31日