本發(fā)明涉及一種深井?dāng)U眼方法及pdc水力擴(kuò)眼器，屬于海上鉆井技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨鉆下套管工藝是近年來海上鉆井提出的一種全新的海上打井工藝，該工藝鉆井、下套管和固井一次完成，可節(jié)省大量起下鉆時(shí)間，每口井可節(jié)約幾百萬成本，而這項(xiàng)技術(shù)中最大的難點(diǎn)是一次鉆進(jìn)深度需要超過1500米，由于鉆頭的不斷發(fā)展，一次下井鉆井深度不斷提高，但傳統(tǒng)的水力擴(kuò)眼器擴(kuò)眼深度只能達(dá)到300～800米，擴(kuò)眼器受到結(jié)構(gòu)的限制擴(kuò)眼深度無法達(dá)到鉆頭的鉆進(jìn)深度，導(dǎo)致很多鉆井由于擴(kuò)眼器的磨損而起下鉆，增加了大量的工作量和鉆井時(shí)間，也導(dǎo)致隨鉆下套管工藝在國內(nèi)一直無法實(shí)現(xiàn)。

此外，目前國內(nèi)外的技術(shù)還無法實(shí)現(xiàn)單擴(kuò)眼器擴(kuò)眼深度1500米，雙擴(kuò)眼器擴(kuò)眼工藝需要對擴(kuò)眼器刀體多次解鎖。傳統(tǒng)的擴(kuò)眼器通?！安捎帽脡骸粱钊娣e＝推力”的方法計(jì)算擴(kuò)眼器的推力，但是這種方法計(jì)算很不準(zhǔn)確，因?yàn)檎麄€(gè)鉆柱中有很多工具會(huì)產(chǎn)生壓力降，泵壓傳遞到擴(kuò)眼器上時(shí)并不等于井口的泵壓，這樣就容易產(chǎn)生不解鎖或者誤解鎖現(xiàn)象，導(dǎo)致井下事故發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的擴(kuò)眼器鉆進(jìn)深度不夠以及解鎖力不精確的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種深井?dāng)U眼方法及pdc水力擴(kuò)眼器，從而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)眼深度與鉆進(jìn)深度一致，提高鉆井效率以及保證解鎖的成功率。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種深井?dāng)U眼方法，首先在鉆柱上安裝兩個(gè)pdc水力擴(kuò)眼器，上部pdc水力擴(kuò)眼器沒有安裝鎖定結(jié)構(gòu)，正常鉆井時(shí)在泥漿壓力的作用下上部pdc水力擴(kuò)眼器的刀體打開并開始擴(kuò)眼，下部pdc水力擴(kuò)眼器安裝有鎖定結(jié)構(gòu)，此時(shí)保持鎖定狀態(tài)，其刀體在本體內(nèi)不張開；當(dāng)鉆井深度達(dá)到750～850米或者鉆進(jìn)速度明顯變慢時(shí)停止鉆進(jìn)，將鉆柱上提5米，增大泥漿排量到大于50l/s，循環(huán)泥漿10分鐘，此時(shí)將下部pdc水力擴(kuò)眼器解鎖，使其刀體張開，恢復(fù)30l/s排量，下放鉆柱，利用下部pdc水力擴(kuò)眼器繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)眼作業(yè)；鉆井完成后停止打壓，上部和下部pdc水力擴(kuò)眼器的刀體會(huì)在彈簧的回彈力下自動(dòng)收回本體內(nèi)，上提鉆柱即可將擴(kuò)眼器從套管中取出，完成擴(kuò)眼作業(yè)。

進(jìn)一步，所述下部pdc水力擴(kuò)眼器通過限流閥流量的大小和排量的關(guān)系控制刀體的解鎖力。

同時(shí)，本發(fā)明還提供一種pdc水力擴(kuò)眼器，包括本體以及連接在本體兩端的上接頭和下接頭，在本體內(nèi)設(shè)置有連接在一起的上心軸和下心軸，且上心軸和下心軸可以同時(shí)在本體內(nèi)上下滑動(dòng)，上心軸的上端安裝有剪銷，剪銷的外端可在本體內(nèi)壁上的限位槽內(nèi)移動(dòng)，在下心軸的外壁上套有彈簧，上心軸的下端與彈簧彈性接觸；在本體的擴(kuò)眼段上均布有窗口，在窗口內(nèi)通過轉(zhuǎn)軸安裝有刀體。

進(jìn)一步，所述刀體上靠近轉(zhuǎn)軸端的內(nèi)側(cè)設(shè)置有不完全齒輪，不完全齒輪由2個(gè)以上數(shù)量的齒廓形狀齒組成。

進(jìn)一步，所述上心軸的外壁上設(shè)置有與刀體上的不完全齒輪配合齒槽。

進(jìn)一步，所述擴(kuò)眼段的外徑大于本體的兩端頭外徑，在擴(kuò)眼段的外壁上均布有凸起的硬質(zhì)合金球。

進(jìn)一步，所述下心軸的下端口部安裝有限流閥。

進(jìn)一步，所述窗口口部上方設(shè)置有限位塊。

進(jìn)一步，所述剪銷的外端與限位套連接，限位套可在本體內(nèi)壁上的限位槽內(nèi)移動(dòng)。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明將兩個(gè)或兩個(gè)以上的擴(kuò)眼器組合使用，并分段式逐步打開每個(gè)擴(kuò)眼器，解決單個(gè)擴(kuò)眼器無法滿足擴(kuò)眼深度的問題，大大提高了一次下井的擴(kuò)眼深度；

2、傳統(tǒng)擴(kuò)眼器刀體的刀柄在軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)占用的空間會(huì)變大，這就使得很多時(shí)候受到結(jié)構(gòu)的限制無法設(shè)計(jì)或者會(huì)犧牲某些部位的強(qiáng)度，而本發(fā)明擴(kuò)眼器上的刀體采用齒輪式漸開線結(jié)構(gòu)，節(jié)省了大量空間，提高了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；此外，傳統(tǒng)擴(kuò)眼器刀體在使用過程中容易出現(xiàn)卡死的情況，而且刀體的張開尺寸很難保證，本發(fā)明的刀體上的漸開線結(jié)構(gòu)傳遞推力更加可靠，張開尺寸更加準(zhǔn)確；

3、本發(fā)明采用限流閥控制流量的方式控制剪銷的剪斷力，使擴(kuò)眼器解鎖力更加準(zhǔn)確，使用更加安全可靠。同時(shí)，本發(fā)明由于采用多個(gè)擴(kuò)眼器組合在一起使用，需在不同的時(shí)候逐個(gè)解鎖，所以必須計(jì)算準(zhǔn)確，如果不解鎖或者誤解鎖都會(huì)導(dǎo)致井下事故發(fā)生，而排量在整個(gè)鉆柱中是相同的，因此，本發(fā)明通過限流閥的流量大小和排量的關(guān)系準(zhǔn)確地控制擴(kuò)眼器刀體的解鎖力；

4、擴(kuò)眼器外圓上鑲嵌硬質(zhì)合金，可防止由于外圓和井壁摩擦而損壞后使得刀體無法伸出的情況，同時(shí)在刀體未張開時(shí)可當(dāng)穩(wěn)定器使用；

綜上所述，本發(fā)明解決了單擴(kuò)眼器無法實(shí)現(xiàn)一次下井鉆井深度超過1500米的問題，并且采用先用上部擴(kuò)眼器擴(kuò)眼再用下部擴(kuò)眼器擴(kuò)眼的擴(kuò)眼方式，使得整個(gè)擴(kuò)眼過程中只需對擴(kuò)眼器解鎖一次，避免了先用下部擴(kuò)眼器再用上部擴(kuò)眼器需多次解鎖的問題，其次采用排量解鎖結(jié)構(gòu)，因?yàn)榕帕吭谡麄€(gè)鉆柱以及井眼中始終一致，而泵壓在鉆柱中每個(gè)位置都不一樣，因?yàn)橛泻芏喙ぞ邥?huì)產(chǎn)生壓力降，泵壓傳遞到擴(kuò)眼器上時(shí)并不等于壓力表上所顯示的值，采用排量解鎖結(jié)構(gòu)避免了泵壓解鎖不精確的問題。本發(fā)明不但可以用于隨鉆下套管工藝中，還可以用于各種需要擴(kuò)眼的鉆井作業(yè)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的c放大圖；

圖3為圖1的e放大圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施時(shí)上部擴(kuò)眼器打開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施時(shí)上部擴(kuò)眼器與下部擴(kuò)眼器同時(shí)打開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1-上接頭，2-上心軸，3-剪銷，4-本體，5-限位塊，6-刀體，7-硬質(zhì)合金球，8-彈簧，9-下心軸，10-限流閥，11-下接頭，12-轉(zhuǎn)軸，13-擴(kuò)眼段，14-窗口，15-限位槽，16-限位套，17-齒槽，18-不完全齒輪。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明的實(shí)施例：深井?dāng)U眼方法及pdc水力擴(kuò)眼器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1～3所示，包括本體4以及連接在本體4兩端的上接頭1和下接頭11，在本體4內(nèi)設(shè)置有連接在一起的上心軸2和下心軸9，且上心軸2和下心軸9可以同時(shí)在本體4內(nèi)上下滑動(dòng)，上心軸2的上端安裝有剪銷3，所述剪銷3的外端與限位套16連接，限位套16可在本體4內(nèi)壁上的限位槽15內(nèi)移動(dòng)，在下心軸9的外壁上套有彈簧8，上心軸2的下端與彈簧8彈性接觸；在本體4的擴(kuò)眼段13上均布有窗口14，在窗口14內(nèi)通過轉(zhuǎn)軸12安裝有刀體6，并窗口14口部上方設(shè)置有限位塊5，防止刀體6上翻而失去擴(kuò)眼效果。在刀體6上靠近轉(zhuǎn)軸12端的內(nèi)側(cè)設(shè)置有不完全齒輪18，不完全齒輪18由2個(gè)以上數(shù)量的齒廓形狀齒組成，在上心軸2的外壁上設(shè)置有與不完全齒輪18配合齒槽17。所述擴(kuò)眼段13的外徑大于本體4的兩端頭外徑，在擴(kuò)眼段13的外壁上均布有凸起的硬質(zhì)合金球7，在擴(kuò)眼段13外圓上鑲嵌的硬質(zhì)合金球7，可防止由于擴(kuò)眼段13外圓和井壁摩擦而損壞后使得刀體6無法伸出的情況，同時(shí)在刀體6未張開時(shí)可當(dāng)穩(wěn)定器使用。所述下心軸9的下端口部安裝有限流閥10，由于排量在整個(gè)鉆柱中是相同的，因此通過限流閥10的大小和排量的關(guān)系準(zhǔn)確地控制擴(kuò)眼器上刀體6的解鎖力。

本發(fā)明的工作原理：參見圖4，首先在鉆柱上安裝兩個(gè)pdc水力擴(kuò)眼器，上部pdc水力擴(kuò)眼器沒有安裝鎖定結(jié)構(gòu)，正常鉆井時(shí)在泥漿壓力的作用下上部pdc水力擴(kuò)眼器的刀體打開并開始擴(kuò)眼，下部pdc水力擴(kuò)眼器安裝有鎖定結(jié)構(gòu)，此時(shí)保持鎖定狀態(tài)，其刀體6在本體內(nèi)不張開；參見圖5，當(dāng)鉆井深度達(dá)到750～850米或者鉆進(jìn)速度明顯變慢時(shí)停止鉆進(jìn)，將鉆柱上提5米，增大泥漿排量到大于50l/s，循環(huán)泥漿10分鐘，此時(shí)將下部pdc水力擴(kuò)眼器解鎖，使其刀體張開，恢復(fù)30l/s排量，下放鉆柱，利用下部pdc水力擴(kuò)眼器繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)眼作業(yè)；鉆井完成后停止打壓，上部和下部pdc水力擴(kuò)眼器的刀體(6)會(huì)在彈簧的回彈力下自動(dòng)收回本體內(nèi)，上提鉆柱即可將擴(kuò)眼器從套管中取出，完成擴(kuò)眼作業(yè)。