CN105909176B - 一种三刀翼随钻扩眼工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻井工程中用于井壁修复和井眼扩张的三刀翼随钻扩眼工具。它解决井下井眼缩径等复杂的井下状况，实现井壁修复和井眼扩张等技术目标。其技术方案是：锥面筒体下端和主筒体上端丝扣连接；连杆一端和刀翼下端凹槽铰接，连杆另一端和滑套上端铰支座铰接；滑套套入主筒体外圆，三个刀翼分别安装在锥面筒体外圆下部三个凹槽内，箍簧安装在三个刀翼外侧下部的圆弧凹槽内；弹簧安装在主筒体外圆中部凸起台阶下部；滑销大端和封盖螺纹孔丝扣连接，滑销小端插入主筒体外圆下部轨道凹槽内。本发明可以有效对井壁进行扩眼作业，对不圆整的井眼进行二次刮削和修复；三刀翼结构保证本发明径向受力均匀，可靠性高。

Description

一种三刀翼随钻扩眼工具
技术领域
本发明涉及一种钻井工程中用于井壁修复和井眼扩张的三刀翼随钻扩眼工具。
背景技术
在钻井工程中，定向钻井技术运用越发广泛，而钻井过程中面临的情况也越来越复杂，套管开窗侧钻、老井加深、小井眼钻进等技术应用已经成为油气藏开采的必要手段。随钻扩眼技术作为处理井下井眼缩径、井壁修复等复杂工况的一种有效的途径，在钻井过程中越来越受重视，应用也愈加广泛。随钻扩眼技术在工程应用中可以大幅降低钻井成本，提高油气井质量，解决井下多种复杂情况。目前得到应用的扩眼工具主要分为臂式扩眼器和块式扩眼器，臂式扩眼器刀翼强度低，容易受到破坏；而块式扩眼器的扩径范围较小，但一般也能满足作业要求。然而目前使用的两种类别的扩眼工具大多结构复杂，零件过多，且很少有锁定装置的设计。
发明内容
本发明的目的是：为了解决井下井眼缩径等复杂的井下状况，实现井壁修复和井眼扩张等技术目标，特提供一种三刀翼随钻扩眼工具。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种三刀翼随钻扩眼工具，是由锥面筒体、刀翼、箍簧、连杆、滑套、弹簧、弹簧座、轴承内套、推力轴承、轴承外套、封盖、滑销和主筒体构成；其结构特征是：锥面筒体上端和上部钻柱丝扣连接，主筒体下端和下部钻柱丝扣连接，锥面筒体下端和主筒体上端丝扣连接；锥面筒体外圆下部周向均匀设置三个底部为锥面的凹槽，锥面锥度为10°～15°；主筒体外圆中部设置一圈凸起台阶，凸起台阶上设置有密封槽，凸起台阶上方周向均匀设置四个通孔连通主筒体内外腔，主筒体外圆下部设置有一圈轨道凹槽，轨道凹槽上部设置有长轨道和短轨道，长轨道和短轨道相互间隔；刀翼外侧两端设置为圆锥面，刀翼外侧设置有单向分布的切削齿，刀翼外侧下部设置有圆弧凹槽，刀翼下端设置一凹槽，凹槽两侧设置有通孔，刀翼内侧设置为圆弧面，刀翼内侧上部设置有锥度；滑套上端周向均匀设置三个铰支座，滑套内腔上部设置一圈凸起内缘，凸起内缘上设置一圈密封槽，滑套下部周向均匀设置四个通孔连通内外腔；连杆一端和刀翼下端凹槽铰接，连杆另一端和滑套上端铰支座铰接；滑套套入主筒体外圆，三个刀翼分别安装在锥面筒体外圆下部三个凹槽内，箍簧安装在三个刀翼外侧下部的圆弧凹槽内；弹簧安装在主筒体外圆中部凸起台阶下部，弹簧座上端和滑套下端丝扣连接，弹簧座下端和轴承内套上端丝扣连接；轴承内套下端设置一圈凸起外缘，轴承外套内腔设置一圈凸起台阶；两个推力轴承分别安装在轴承外套内腔凸起台阶的上部和下部；轴承外套下端和封盖上端丝扣连接；滑销大端设置为丝扣，滑销小端设置为光轴，滑销大端和封盖螺纹孔丝扣连接，滑销小端插入主筒体外圆下部轨道凹槽内。
本发明的有益效果是：(1)本发明可以有效对井壁进行扩眼作业，对不圆整的井眼进行二次刮削和修复；(2)本发明的刀翼是块式结构，强度高，不易损坏，三刀翼结构保证本发明径向受力均匀，可靠性高；(3)本发明采用钻井液控制刀翼的伸出和收回，操作简单，控制可靠；(4)本发明刀翼在切削过程中有扩张的趋势，不存在撑开力小而不足以撑开刀翼的情况和切削过程中刀翼收回的情况。
附图说明
图1是本发明一种三刀翼随钻扩眼工具刀翼撑开状态的结构示意图；
图2是本发明一种三刀翼随钻扩眼工具刀翼收回状态的结构示意图；
图3是本发明一种三刀翼随钻扩眼工具钻井液停止循环状态的结构示意图；
图4是本发明锥面筒体和主筒体的三维结构示意图；
图5是本发明滑套的三维结构示意图；
图6是本发明刀翼的三维结构示意图；
图7是本发明主筒体轨道滑槽圆周展开的示意图；
图中：1.锥面筒体、2.刀翼、3.箍簧、4.连杆、5.滑套、6.弹簧、7.弹簧座、8.轴承内套、9.推力轴承、10.轴承外套、11.封盖、12.滑销、13.主筒体。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明一种三刀翼随钻扩眼工具，是由锥面筒体1、刀翼2、箍簧3、连杆4、滑套5、弹簧6、弹簧座7、轴承内套8、推力轴承9、轴承外套10、封盖11、滑销12和主筒体13构成；其结构特征是：锥面筒体1上端和上部钻柱丝扣连接，主筒体13下端和下部钻柱丝扣连接，锥面筒体1下端和主筒体13上端丝扣连接；连杆4一端和刀翼2下端凹槽铰接，连杆4另一端和滑套5上端铰支座铰接；滑套5套入主筒体13外圆，三个刀翼2分别安装在锥面筒体1外圆下部三个凹槽内，箍簧3安装在三个刀翼2外侧下部的圆弧凹槽内；弹簧6安装在主筒体13外圆中部凸起台阶下部，弹簧座7上端和滑套5下端丝扣连接，弹簧座7下端和轴承内套8上端丝扣连接；轴承内套8下端设置一圈凸起外缘，轴承外套10内腔设置一圈凸起台阶；两个推力轴承9分别安装在轴承外套10内腔凸起台阶的上部和下部；轴承外套10下端和封盖11上端丝扣连接；滑销12大端设置为丝扣，滑销12小端设置为光轴，滑销12大端和封盖11的螺纹孔丝扣连接，滑销12小端插入主筒体13外圆下部轨道凹槽内。
如图1、图2、图3、图4和图7所示，锥面筒体1外圆下部周向均匀设置三个底部为锥面的凹槽，锥面锥度为10°～15°；主筒体13外圆中部设置一圈凸起台阶，凸起台阶上设置有密封槽，凸起台阶上方周向均匀设置四个通孔连通主筒体13内外腔，主筒体13外圆下部设置有一圈轨道凹槽，轨道凹槽上部设置有长轨道和短轨道，长轨道和短轨道相互间隔。
如图1、图2、图3和图5所示，滑套5上端周向均匀设置三个铰支座，滑套5内腔上部设置一圈凸起内缘，凸起内缘上设置一圈密封槽，滑套5下部周向均匀设置四个通孔连通内外腔。
如图1、图2、图3和图6所示，刀翼2外侧两端设置为圆锥面，刀翼2外侧设置有单向分布的切削齿，刀翼2外侧下部设置有圆弧凹槽，刀翼2下端设置一凹槽，凹槽两侧设置有通孔，刀翼2内侧设置为圆弧面，刀翼2内侧上部设置有锥度。
本发明一种三刀翼随钻扩眼工具的工作原理是：下入本发明至设计井深位置，本发明的状态如图3所示，此时滑销12位于主筒体13轨道凹槽下部极限位置；开泵循环钻井液，钻柱内压力高于环空压力，滑套5在钻井液压力作用下轴向上移，若滑销12位于主筒体13轨道凹槽上部的短轨道位置，则本发明的状态如图2所示，此时滑销12位于主筒体13轨道凹槽上部短轨道极限位置；若滑销12位于主筒体13轨道凹槽上部的长轨道位置，则刀翼2径向撑开，本发明的状态如图1所示，可实现随钻扩眼功能，此时滑销12位于主筒体13轨道凹槽上部长轨道极限位置；若要实现滑销12在主筒体13轨道凹槽内长轨道和短轨道的位置切换，先停泵阻止钻井液循环，再上提钻柱一段行程，然后再次开泵循环钻井液即可。

Claims (3)

1.一种三刀翼随钻扩眼工具，是由锥面筒体(1)、刀翼(2)、箍簧(3)、连杆(4)、滑套(5)、弹簧(6)、弹簧座(7)、轴承内套(8)、推力轴承(9)、轴承外套(10)、封盖(11)、滑销(12)和主筒体(13)构成；其特征在于：锥面筒体(1)上端和上部钻柱丝扣连接，主筒体(13)下端和下部钻柱丝扣连接，锥面筒体(1)下端和主筒体(13)上端丝扣连接；锥面筒体(1)外圆下部周向均匀设置三个底部为锥面的凹槽，锥面锥度为10°～15°；滑套(5)上端周向均匀设置三个铰支座，滑套(5)内腔上部设置一圈凸起内缘，凸起内缘上设置一圈密封槽，滑套(5)下部周向均匀设置四个通孔连通内外腔；连杆(4)一端和刀翼(2)下端凹槽铰接，连杆(4)另一端和滑套(5)上端铰支座铰接；滑套(5)套入主筒体(13)外圆，三个刀翼(2)分别安装在锥面筒体(1)外圆下部三个凹槽内，箍簧(3)安装在三个刀翼(2)外侧下部的圆弧凹槽内；弹簧(6)安装在主筒体(13)外圆中部凸起台阶下部，弹簧座(7)上端和滑套(5)下端丝扣连接，弹簧座(7)下端和轴承内套(8)上端丝扣连接；轴承内套(8)下端设置一圈凸起外缘，轴承外套(10)内腔设置一圈凸起台阶；两个推力轴承(9)分别安装在轴承外套(10)内腔凸起台阶的上部和下部；轴承外套(10)下端和封盖(11)上端丝扣连接；滑销(12)大端设置为丝扣，滑销(12)小端设置为光轴，滑销(12)大端和封盖(11)的螺纹孔丝扣连接，滑销(12)小端插入主筒体(13)外圆下部轨道凹槽内。
2.根据权利要求1所述的三刀翼随钻扩眼工具，其特征是：所述主筒体(13)外圆中部设置一圈凸起台阶，凸起台阶上设置有密封槽，凸起台阶上方周向均匀设置四个通孔连通主筒体(13)内外腔，主筒体(13)外圆下部设置有一圈轨道凹槽，轨道凹槽上部设置有长轨道和短轨道，长轨道和短轨道相互间隔。
3.根据权利要求1所述的三刀翼随钻扩眼工具，其特征是：所述刀翼(2)外侧两端设置为圆锥面，刀翼(2)外侧设置有单向分布的切削齿，刀翼(2)外侧下部设置有圆弧凹槽，刀翼(2)下端设置一凹槽，凹槽两侧设置有通孔，刀翼(2)内侧设置为圆弧面，刀翼(2)内侧上部设置有锥度。
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