專利名稱：鉆井液壓擴(kuò)孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油、氣鉆完井技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種鉆井液壓擴(kuò)孔裝置。
背景技術(shù)：
在公知的鉆完井領(lǐng)域中，由于某些地層中巖石自身性質(zhì)、地應(yīng)カ及泥漿浸泡等原因，地層可能會(huì)發(fā)生滑移、井眼縮徑、井壁崩塊或坍塌等復(fù)雜情況，為避免或減緩縮徑及坍塌等帶來(lái)的不良影響，目前，國(guó)內(nèi)外已在使用且具有一定工作成效的隨鉆擴(kuò)孔工具。上述擴(kuò)孔工具主要分為兩類，其一，為固定式結(jié)構(gòu)，固定式擴(kuò)孔器類似穩(wěn)定器，在繼續(xù)鉆進(jìn)的過(guò)程中可有效切削井壁，起到保徑的作用，但如果起鉆時(shí)上部井段井眼縮徑則會(huì)導(dǎo)致卡鉆事故。其ニ，為擴(kuò)張式擴(kuò)孔器，它的特點(diǎn)是可通過(guò)調(diào)節(jié)泵壓實(shí)現(xiàn)刀翼的擴(kuò)張和收縮，刀翼經(jīng)過(guò)特殊的設(shè)計(jì)可使其張開最大外徑等于鉆頭直徑，并且可更換。 在使用擴(kuò)張式擴(kuò)孔器過(guò)程中尚存在諸多問(wèn)題由于擴(kuò)眼工具的刀翼單邊受力，扭矩大、憋跳嚴(yán)重，對(duì)鉆頭和鉆柱易造成不同程度的損壞；當(dāng)井眼為螺旋型井眼且井身質(zhì)量較差時(shí)，無(wú)法判斷刀翼是否達(dá)到預(yù)定外徑，在刀翼張開到位后沒(méi)有鎖定機(jī)構(gòu)，刀翼隨著壓力的變化其外徑易發(fā)生變化，進(jìn)而難以保證擴(kuò)孔的孔徑；如果發(fā)生泥包，由于擴(kuò)眼工具彈簧的推カ不夠，使刀翼不能收回；在水眼處未設(shè)置單流閥，容易造成水眼堵塞。由于目前尚未有一種結(jié)構(gòu)合理、工作質(zhì)量高且非常成熟的液壓擴(kuò)孔工具，因此使得鉆完井作業(yè)過(guò)程中的液壓擴(kuò)孔作業(yè)比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供ー種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、適用于鉆完井作業(yè)，尤其適用于需要進(jìn)行裸眼礫石充填防砂作業(yè)的井中，可進(jìn)行倒劃眼、正劃眼和隨鉆擴(kuò)眼作業(yè)，是ー種有效的提高鉆井效率、固井質(zhì)量和鉆井安全性的鉆井液壓擴(kuò)孔裝置。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是鉆井液壓擴(kuò)孔裝置，包括依次連接的上接頭、殼體、下殼體和下接頭、設(shè)置在上接頭與殼體內(nèi)的芯軸、設(shè)置在下殼體內(nèi)與芯軸密封連接的密封管、安裝在殼體上的刀翼，其特征在于所述殼體與芯軸之間裝有活塞，活塞一端通過(guò)緊固件連接有鎖定解鎖機(jī)構(gòu)，所述鎖定解鎖機(jī)構(gòu)一端連接擋塊，所述芯軸與殼體之間還設(shè)有其一端裝有擋塊的刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，位于鎖定解鎖機(jī)構(gòu)與刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的兩擋塊之間安裝有刀翼，所述芯軸一端與上接頭、殼體之間裝有懸掛接頭，在芯軸該端內(nèi)部通過(guò)緊固件設(shè)有上球座，所述密封管一端內(nèi)通過(guò)緊固件裝有下球座。本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)方案所述鎖定解鎖機(jī)構(gòu)是由鎖定彈爪、解鎖套、頂套和小彈簧構(gòu)成，所述鎖定彈爪和解鎖套通過(guò)螺釘與活塞上端連接，頂套、鎖定彈爪與解鎖套插裝，頂套與解鎖套之間裝有小彈簧。所述刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是由復(fù)位頂套、調(diào)節(jié)套和大彈簧構(gòu)成，復(fù)位頂套一端與擋塊固定，另一端連接調(diào)節(jié)套，調(diào)節(jié)套裝有大彈簧。所述殼體位于滑塊套和調(diào)節(jié)套之間還制有用于限定滑塊行程位置的限位槽。所述上球座與芯軸之間插裝有鎖塊，上球座上制有用于限定鎖塊行程的凹槽。所述刀翼兩側(cè)沿其張開路徑上開有導(dǎo)向槽。所述活塞軸向上制有防止巖屑卡住刀翼的內(nèi)置噴嘴。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是由于本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，將本液壓擴(kuò)孔裝置安放在MWD之上，先進(jìn)行正常鉆進(jìn)，刀翼處于收縮狀態(tài)。鉆進(jìn)到井底后，投小球憋壓，利用壓差推動(dòng)活塞使刀翼張開，刀翼張開到位后，鎖定彈爪與芯軸嚙合，將刀翼鎖定，進(jìn)行擴(kuò)眼作業(yè)。擴(kuò)眼結(jié)束后，停泵放壓，小彈簧使鎖定彈爪解鎖，通過(guò)大彈簧的彈力將刀翼自動(dòng)收回。若刀翼不能自動(dòng)收回，再投大球憋壓，使芯軸向下運(yùn)動(dòng)，解除鎖定彈爪的鎖定，同時(shí)導(dǎo)通活塞流體通道，芯軸推動(dòng)活塞使刀翼收回，且刀翼收回后不影響正常循環(huán)。
本裝置適用于鉆完井過(guò)程，尤其適用于需要進(jìn)行裸眼礫石充填防砂的井中，可以進(jìn)行倒劃眼、正劃眼和隨鉆擴(kuò)眼作業(yè)，本裝置在使用過(guò)程中，可有效擴(kuò)大井眼直徑，提高鉆井效率；可增加套管與井壁的環(huán)空間隙，提高固井質(zhì)量；尤其在需要進(jìn)行裸眼礫石充填防砂作業(yè)的井中，可大幅提高防砂質(zhì)量和泄油面積。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作業(yè)安全性高且便于操作。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明鎖定解鎖機(jī)構(gòu)鎖定彈爪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是本發(fā)明鎖定解鎖機(jī)構(gòu)解鎖套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的A-A剖視圖；圖6是本發(fā)明鎖定解鎖機(jī)構(gòu)頂套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6的俯視圖；圖8是本發(fā)明滑塊套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8的B-B剖視圖；圖10是本發(fā)明刀翼的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明刀翼強(qiáng)行收回示意圖；圖12是本發(fā)明刀翼張開示意圖。圖中1、上接頭；2、殼體；3、下殼體；4、下接頭；5、噴嘴；6、密封管；7、下球座；8、剪切銷釘；9、活塞；9-1、內(nèi)置噴嘴；10、鎖定彈爪；11、解鎖套；12、頂套；12-1、內(nèi)置孔；13、小彈簧；14A、擋塊；14B、擋塊；15、刀翼；15-1、導(dǎo)向槽；16、復(fù)位頂套；17、調(diào)節(jié)套；18、大彈簧；19、滑塊套；20、滑塊；21、懸掛接頭；22、芯軸；22-1、傳壓孔；23、鎖塊；24、上球座；24-1、限位槽;25、小球；26、大球。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一歩了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下
請(qǐng)參閱圖I-圖10，完井液壓擴(kuò)孔裝置，包括依次通過(guò)螺紋扣連接的上接頭I、殼體
2、下殼體3和下接頭4，在上接頭與殼體內(nèi)設(shè)置有芯軸22，在下接頭4側(cè)面上制有三個(gè)噴嘴5，在下殼體內(nèi)設(shè)置有與芯軸22密封連接的密封管6，密封管6上制有傳壓孔。所述殼體與芯軸之間裝有活塞9，所述活塞軸向上制有防止巖屑卡住刀翼的內(nèi)置噴嘴9-1?；钊欢送ㄟ^(guò)緊固件連接有鎖定解鎖機(jī)構(gòu)，本實(shí)施例中，所述緊固件優(yōu)選為剪切銷釘8。在本實(shí)施例中，所述鎖定解鎖機(jī)構(gòu)是由鎖定彈爪10、解鎖套11、頂套12和小彈簧13構(gòu)成，所述鎖定彈爪10、解鎖套11與頂套12插裝，所述頂套上制有內(nèi)置孔12-1，在頂套12與解鎖套11之間裝有小彈簧13，小彈簧套裝在芯軸外部。所述鎖定解鎖機(jī)構(gòu)一端連接擋塊14B，即頂套12 —端外部通過(guò)螺釘固裝ー擋塊14B。所述芯軸與殼體之間還設(shè)有其一端裝有擋塊14A的刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是由復(fù)位頂套16、調(diào)節(jié)套17和大彈簧18構(gòu)成，擋塊14A與復(fù)位頂套16、調(diào)節(jié)套17套裝在殼體與芯軸之間，復(fù)位頂套一端與擋塊14A固定，另ー端連接調(diào)節(jié)套17，調(diào)節(jié)套內(nèi)裝有用于實(shí)現(xiàn)刀翼自動(dòng)收回的大彈簧18。所述調(diào)節(jié)套用于調(diào)節(jié)刀翼最大伸出行程，即擴(kuò)眼外徑。大彈簧上端與套裝在殼體與芯軸之間的滑塊套19接觸，下端與復(fù)位頂套16接觸?；瑝K套19內(nèi)插裝滑塊20，所述殼體位于滑塊套和調(diào)節(jié)套之間還 制有用于限定滑塊行程位置的限位槽。位于鎖定解鎖機(jī)構(gòu)擋塊14B與刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的擋塊14A之間安裝有刀翼15，刀翼兩側(cè)上制有用于提高其切削穩(wěn)定性的滑槽15-1。本實(shí)施例中，所述刀翼兩側(cè)沿其張開路徑上開有導(dǎo)向槽15-1。在所述芯軸一端與上接頭、殼體之間裝有懸掛接頭21，并與殼體螺紋連接。在芯軸該端內(nèi)部還安裝有上球座24并通過(guò)剪切銷釘與芯軸緊固，上球座24上制有用于限制鎖塊行程的限位槽24-1。所述密封管一端內(nèi)通過(guò)緊固件裝有下球座7。在上球座與芯軸之間插裝鎖塊23，小球25用于刀翼張開，大球26用于刀翼收回。本發(fā)明的工作原理為將本液壓擴(kuò)孔裝置安放在MWD之上，首先進(jìn)行正常鉆進(jìn)，刀翼15處于收縮狀態(tài)。如圖11所示，刀翼強(qiáng)行收回過(guò)程投大球26憋壓，剪切銷釘，使上球座24下移，鎖塊23滑向上球座上的限位槽24-1內(nèi)，這樣可將芯軸解鎖。繼續(xù)打壓，芯軸下移后與滑塊20接觸，并強(qiáng)行推動(dòng)調(diào)節(jié)套17，調(diào)節(jié)套推動(dòng)復(fù)位頂套16使刀翼15強(qiáng)行收回。當(dāng)?shù)兑硎栈睾?，滑塊套19與滑塊20繼續(xù)下移，使滑塊進(jìn)入殼體上的限位槽2-1內(nèi)，導(dǎo)致芯軸與滑塊套脫離，芯軸繼續(xù)下移，連通芯軸上下端的傳壓孔，液體繞過(guò)大球26，實(shí)現(xiàn)芯軸上下連通，循環(huán)壓井。如圖12所示，刀翼張開過(guò)程投小球25，切斷剪切銷釘8，使下球座7下移，液體產(chǎn)生壓カ降，其中一部分液體向下通過(guò)噴嘴5流向鉆頭，另一部分液體通過(guò)活塞9的內(nèi)置噴嘴
9-1和頂套12的內(nèi)置孔12-1流向刀翼，起到冷卻、清洗刀翼的作用。此時(shí)，在內(nèi)置噴嘴9-1和噴嘴5之間產(chǎn)生壓差，使擴(kuò)孔裝置壓カ不平衡，液體推動(dòng)活塞9上移，活塞推動(dòng)鎖定彈爪
10、解鎖套11和頂套12，并壓縮小彈簧13，頂套推動(dòng)擋塊14A向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)刀翼15沿滑槽向上向外張開，刀翼推動(dòng)擋塊14B，擋塊14B推動(dòng)復(fù)位頂套16，復(fù)位頂套推動(dòng)調(diào)節(jié)套17并壓縮大彈簧18，使調(diào)節(jié)套頂在滑塊套19上，刀翼張開，進(jìn)行擴(kuò)眼作業(yè)。在刀翼張開到位后，所述鎖定彈爪與芯軸嚙合，將刀翼鎖定，這樣不僅可保證刀翼張開到位，還可防止擴(kuò)眼過(guò)程中刀翼自動(dòng)縮回。刀翼自動(dòng)收回過(guò)程擴(kuò)眼結(jié)束后，通過(guò)停泵卸壓，使小彈簧13復(fù)位推動(dòng)解鎖套11，并使鎖定彈爪10張開，結(jié)束鎖定彈爪10與芯軸的鎖定，鎖定彈爪10與芯軸解鎖后，大彈簧 18復(fù)位，推動(dòng)復(fù)位頂套16使刀翼15收回，刀翼收回后不影響正常循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種鉆井液壓擴(kuò)孔裝置，包括依次連接的上接頭、殼體、下殼體和下接頭、設(shè)置在上接頭與殼體內(nèi)的芯軸、設(shè)置在下殼體內(nèi)與芯軸密封連接的密封管、安裝在殼體上的刀翼，其特征在干所述殼體與芯軸之間裝有活塞，活塞一端通過(guò)緊固件連接有鎖定解鎖機(jī)構(gòu)，所述鎖定解鎖機(jī)構(gòu)一端連接擋塊，所述芯軸與殼體之間還設(shè)有其一端裝有擋塊的刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，位于鎖定解鎖機(jī)構(gòu)與刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的兩擋塊之間安裝有刀翼，所述芯軸一端與上接頭、殼體之間裝有懸掛接頭， 在芯軸該端內(nèi)部通過(guò)緊固件設(shè)有上球座，所述密封管一端內(nèi)通過(guò)緊固件裝有下球座。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井液壓擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述鎖定解鎖機(jī)構(gòu)是由鎖定彈爪、解鎖套、頂套和小彈簧構(gòu)成，所述鎖定彈爪和解鎖套通過(guò)螺釘與活塞上端連接，頂套、鎖定彈爪與解鎖套插裝，頂套與解鎖套之間裝有小彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井液壓擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是由復(fù)位頂套、調(diào)節(jié)套和大彈簧構(gòu)成，復(fù)位頂套一端與擋塊固定，另一端連接調(diào)節(jié)套，調(diào)節(jié)套裝有大彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井液壓擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述殼體位于滑塊套和調(diào)節(jié)套之間還制有用于限定滑塊行程位置的限位槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井液壓擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述上球座與芯軸之間插裝有鎖塊，上球座上制有用于限定鎖塊行程的凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井液壓擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述刀翼兩側(cè)沿其張開路徑上開有導(dǎo)向槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井液壓擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述活塞軸向上制有防止巖屑卡住刀翼的內(nèi)置噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆井液壓擴(kuò)孔裝置，包括依次連接的上接頭、殼體、下殼體和下接頭、芯軸、與芯軸連接的密封管和刀翼，特征是殼體與芯軸之間裝有活塞，活塞連接鎖定解鎖機(jī)構(gòu)，鎖定解鎖機(jī)構(gòu)一端連接擋塊，芯軸與殼體之間還設(shè)有刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，刀翼復(fù)位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)一端連接擋塊，位于兩機(jī)構(gòu)上的兩擋塊之間安裝刀翼，芯軸一端與上接頭、殼體之間裝有懸掛接頭，在芯軸該端內(nèi)部設(shè)有上球座，密封管一端內(nèi)裝有下球座。優(yōu)點(diǎn)是適用于在鉆井過(guò)程中進(jìn)行倒劃眼、正劃眼和隨鉆擴(kuò)眼作業(yè)，有效擴(kuò)大井眼直徑，提高鉆井效率；還可增加套管與井壁的環(huán)空間隙，提高固井質(zhì)量；在需要進(jìn)行裸眼礫石充填防砂作業(yè)的井中，大幅提高防砂質(zhì)量和泄油面積。
文檔編號(hào)E21B7/28GK102654024SQ20121006561
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者于小龍, 劉禹銘, 劉貴遠(yuǎn), 左凱, 魏愛(ài)拴 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)分公司