一種水力擴張式隨鉆擴眼器的制造方法
【專利摘要】本實用新型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3-5個均布的長形槽，長形槽的側邊開設條形斜向滑道溝槽10，刀翼12嵌入本體1長形槽內，自身側面滑道溝槽結構與斜向滑道溝槽10形成限位滑動配合；刀翼12上方的本體1內設置回位機構，刀翼12下方的本體1內設置擴張機構。這種結構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，具有結構簡單，操作方便的優點。
【專利說明】一種水力擴張式隨鉆擴眼器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油天然氣鉆井作業工具領域，更具體的說是一種用于鉆井作業水力擴張式井下隨鉆擴眼器。
【背景技術】
[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展，面臨的鉆井情況越來越復雜，隨鉆擴眼技術作為處理井下井眼縮徑等復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空間隙，有利于套管和膨脹管的下入，增加水泥環的厚度，提高目的層固井質量。
[0003]目前應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，通過銷軸刀翼旋轉一定角度擴張，其優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，會導致刀翼收不回來或者銷軸斷裂刀翼落井，產生井下事故；另外一種為滑塊式隨鉆擴眼器，其刀翼可以在本體滑道內滑動，可以避免刀翼落井，但其結構上由于刀翼擴張時，水眼與刀翼距離增加，水眼對刀翼沖洗冷卻不及時，難以發揮PDC片的高效破巖效果，影響擴眼效率。
【發明內容】
[0004]本實用新型目的是克服現有技術中的不足，提供一種在擴眼完成后利用彈簧力實現刀翼自動收回，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]本實用新型的技術方案:
[0006]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3-5個均布的長形槽，長形槽的側邊開設條形斜向滑道溝槽10，刀翼12嵌入本體I長形槽內，自身側面滑道溝槽結構與斜向滑道溝槽10形成限位滑動配合；刀翼12上方的本體I內設置回位機構，刀翼12下方的本體I內設置擴張機構。
[0007]上述方案還包括:所述的回位機構是在本體I上部至刀翼12上端面之間依次設置彈簧座6和彈簧7，回位機構與本體I連接；所述的擴張機構是在刀翼12下方的本體I內設置活塞17，在本體I貫穿有中心管2，中心管2上部與回位機構連接，中心管2下部設有與活塞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內壁滑動密封配合。
[0008]上述方案進一步包括:所述的回位機構還包括上壓套5、防護擋板8和止動環11，其中，上壓套5設在彈簧座6，并通過上壓套5實現回位機構與本體I和中心管2的連接，止動環11設在刀翼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11連接，彈簧7通過止動環11作用在刀翼12上端面；所述的擴張機構還包括驅動環13、鎖緊塊14、導向套20和下壓套19，其中，導向套20連接在中心管2的下端部，中心管2下部的過流孔設在導向套20上，下壓套19連接在導向套20和本體I之間并實現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，驅動環13設在活塞17和刀翼12下端面之間，鎖緊塊14通過卡槽卡住活塞17與驅動環13。
[0009]驅動環13上裝有水眼噴嘴，活塞17上設有細長壓降噴孔，中心管2通過導向套20上的過流孔和驅動環13的水眼噴嘴以及活塞17上的噴孔與井眼環空相通。
[0010]所述防護擋板8與止動環11通過螺釘9連接，所述驅動環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和導向套20均通過螺紋連接。
[0011]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。
[0012]本實用新型用于鉆井作業中隨鉆擴眼作業，具有結構簡單，操作方便，安全可靠的優點。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。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型一種實施例的結構示意圖。
[0014]圖2為圖1所示一種實施例刀翼張開狀態的結構示意圖。
[0015]圖3為刀翼收縮時刀翼處A-A剖視圖
[0016]圖4為刀翼張開時刀翼處B-B剖視圖
[0017]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，12刀翼，13驅動環，14鎖緊塊，15螺釘，16彈簧墊，17活塞，18密封圈，19下壓套，20導向套。
【具體實施方式】
[0018]下面結合說明書附圖和【具體實施方式】，對本實用新型作進一步描述。
[0019]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、驅動環
13、止動環11、防護擋板8、鎖緊塊14、導向套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),窗口側邊開有條形斜向滑道溝槽10 ;本體I內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與導向套20通過螺紋分別與上壓套5、下壓套19連接，構成工具內通徑，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上通過卡槽卡住驅動環13，驅動環13附加鎖緊塊14通過螺釘15與活塞17連接，彈簧座6內裝有彈簧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11通過螺釘9連接；刀翼12通過自身側面滑道溝槽結構與本體I斜向滑道溝槽10結構結合(例如刀翼12兩側的限位塊與本體上的斜向滑道溝槽10結合)嵌入本體1，防護擋板8附加止動環11與驅動環13附加鎖緊塊14夾緊刀翼12 ;導向套20上設有過流孔，活塞17內環上設有細長壓降噴孔，驅動環13上設有水眼；本體I內孔上端與上壓套5間設有密封圈3，本體下端與下壓套間設有密封圈18，上壓套與中心管間設有密封圈4，活塞與本體及中心管間設有密封圈4、18。
[0020]鉆井作業中，將本實用新型的水力擴張式隨鉆擴眼器連接在井底領眼鉆頭之上，下部鉆具組合中，在進行隨鉆擴眼作業時，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向套，導向套上設有過流孔，鉆井液經過流孔進入活塞和下壓套與導向套和中心管之間環空，高壓鉆井液推動活塞環形面積，活塞內環上細長壓降噴孔同井眼環空相通，鉆井液流過細長壓降噴孔產生壓降，作用在活塞環形面積上產生壓力，推動活塞向上移動。活塞上卡有驅動環，驅動環與止動環之間夾緊刀翼，活塞向上運動帶動驅動環推動刀翼沿著本體斜向滑道溝槽向外擴張，接觸到井壁，鉆具旋轉運動帶動隨鉆擴眼器進行破巖擴眼作業。在隨鉆擴眼過程中，刀翼逐漸擴張至最大，止動環壓縮彈簧座與中心管之間的彈簧；驅動環上裝有水眼噴嘴，驅動環驅動刀翼移動時，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，壓縮彈簧產生力會推動止動環向下運動，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。這種結構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，本體承受扭矩，避免使用銷軸結構，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。
【權利要求】
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3-5個均布的長形槽，長形槽的側邊開設條形斜向滑道溝槽(10)，刀翼(12)嵌入本體(I)長形槽內，并通過自身側面滑道溝槽結構與斜向滑道溝槽(10)形成限位滑動配合；刀翼(12)上方的本體(I)內設置回位機構，刀翼(12)下方的本體(I)內設置擴張機構。
2.根據權利要求1所述的水力擴張式隨鉆擴眼器，其特征在于:所述的回位機構是在本體(I)上部至刀翼(12)上端面之間依次設置彈簧座(6)和彈簧(7)，回位機構與本體(I)連接；所述的擴張機構是在刀翼(12)下方的本體(I)內設置活塞(17)，在本體(I)貫穿有中心管(2)，中心管(2)上部與回位機構連接，中心管(2)下部設有與活塞(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)內壁滑動密封配合。
3.根據權利要求2所述的水力擴張式隨鉆擴眼器，其特征在于:所述的回位機構還包括上壓套(5)、防護擋板(8)和止動環(11)，其中，上壓套(5)設在彈簧座(6)，并通過上壓套(5)實現回位機構與本體(I)和中心管(2)的連接，止動環(11)設在刀翼(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(11)連接，彈簧(7 )通過止動環(11)作用在刀翼(12)上端面；所述的擴張機構還包括驅動環(13)、鎖緊塊(14)、導向套(20)和下壓套(19)，其中，導向套(20)連接在中心管(2)的下端部，中心管(2)下部的過流孔設在導向套(20 )上，下壓套(19 )連接在導向套(20 )和本體(I)之間并實現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，驅動環(13)設在活塞(17)和刀翼(12)下端面之間，鎖緊塊(14)通過卡槽卡住活塞(17)與驅動環(13)。
4.根據權利要求3所述的水力擴張式隨鉆擴眼器，其特征在于:驅動環(13)上裝有水眼噴嘴，活塞(17)上設有細長壓降噴孔，中心管(2)通過導向套(20)上的過流孔和驅動環(13)的水眼噴嘴以及活塞(17)上的噴孔與井眼環空相通。
5.根據權利要求3或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(11)通過螺釘(9)連接，所述驅動環(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)和導向套(20)均通過螺紋連接。
6.根據權利要求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。
【文檔編號】E21B10/32GK203756034SQ201320889256
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】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