CN106639882A - 一种滑动钻进模式下的随钻微扩眼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滑动钻进模式下的随钻微扩眼器井下工具包括液驱马达、挡销及垫片、齿轮轴密封圈、壳体上密封圈、微扩眼器本体、齿轮轴上轴承、齿轮轴、扭矩传递齿轮、微扩眼器壳体、齿轮轴下轴承以及壳体下密封圈。上部通过液驱马达轴进行动力输出，下部通过马达轴外沿的齿轮与扭矩传递齿轮拟合，两个周向均布的扭矩传递齿轮由齿轮轴固定于微扩眼器本体上，齿轮轴上部采用带垫片的挡销固定于微扩眼器本体内，扭矩传递齿轮的外部与微扩眼器壳体内部的齿轮拟合。微扩眼器壳体采用偏心设计，在旋转时可以对井眼进行微扩，同时破坏岩屑床，降低定向井、水平井钻进及下套管的施工风险，提高施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井作业工具领域，是一种滑动钻进模式下的随钻微扩眼器，可以应用于定向井、水平井、大位移井等需要滑动钻进模式的情况。
背景技术
钻井过程中，有多种原因可能导致井眼直径小于钻头的理论直径，如泥页岩的吸水膨胀；砂岩易形成很厚的泥饼发生缩径；盐膏层的蠕动；地质构造应力及断层引起的缩径；液柱压力降低造成的缩径；钻井液密度低、失水高造成的缩径；钻头保径磨损造成的缩径；工艺技术措施不当造成的缩径等等。同时，岩屑床、微狗腿、微台阶等也可能造成井眼直径小于钻头直径。井眼有效直径变小给钻井带来的直接危害是起下钻困难、下钻产生激动压力导致井眼漏失、起钻的产生抽吸压力导致井涌甚或井喷。
传统的解决缩径问题的方法主要从钻井工艺方面考虑，包括：依据造成井眼缩径的因素和情况优化井眼设计方案、采取合适的液柱压力、选用不同的钻井液体系并保持稳定良好的钻井液性能、采取定进尺划眼并强化短程起下钻等工程辅助措施。目前尚未有专门解决缩颈问题的井下工具。尤其是在定向井、水平井等常用的滑动钻井模式下，缺乏扩大缩颈同时破坏岩屑床的井下工具。直接导致处理该类问题的时间增多，钻井风险提高的同时造成钻井周期增长，钻井费用大幅提高。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种具有在钻进或定向钻进的同时修整井眼的功能的滑动钻进模式下的随钻微扩眼器。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种滑动钻进模式下的随钻微扩眼器，由液驱马达和微扩眼器两部分连接构成，其中：微扩眼器包括本体和套装在本体外的壳体；本体周边沿轴向开设一个或多个齿轮轴孔和扭矩传递齿轮槽，与之对应的齿轮轴和扭矩传递齿轮分别置于齿轮轴孔和扭矩传递齿轮槽内并保持联动，壳体外部设有刀翼，壳体内部设有与扭矩传递齿轮配合的环形凹槽，环形凹槽内壁设有与扭矩传递齿轮齿合的锯齿；液驱马达的输出轴周边设有与扭矩传递齿轮齿合的锯齿，壳体上下端部内表面与本体结合部为旋转密封配合。
上述方案进一步包括：
齿轮轴自由端通过挡销和齿轮轴密封圈与本体构成限位和密封配合，在扭矩传递齿轮两个轴端与本体结合部均设有轴承，壳体上下端部内表面与本体结合部设有多级密封圈。
齿轮轴和扭矩传递齿轮为两组，并均布在本体和壳体周边。
壳体外部的刀翼为微偏心刀翼，并在刀翼上设有切削齿。
本发明滑动钻进模式下的随钻微扩眼器，液驱马达的马达轴下部通过外沿的齿轮与扭矩传递齿轮拟合，两个周向均布的扭矩传递齿轮由齿轮轴固定于微扩眼器本体上，外部与微扩眼器壳体内部的齿轮拟合。齿轮轴和微扩眼器壳体处均有密封圈来实现密封钻井液压力。当有钻井液流经井下马达时，带动马达芯轴顺时针转动，马达轴通过齿轮带动扭矩传递齿轮逆时针转动，扭矩传递齿轮通过齿轮带动微扩眼器壳体顺时针转动。因此即使在滑动钻进模式，只要有钻井液通过本工具，微扩眼器壳体它采用马达带动偏心扩眼壳体的设计结构，实现滑动钻进模式的同时进行随钻井眼微扩，破坏键槽及岩屑床，实现了在钻进或定向钻进的同时修整井眼的功能。即可顺时针转动，达到随钻微扩的目的。
本发明的优点：只要钻井泵工作，有钻井液通过井下马达，即可带动微扩眼器壳体转动工作，对井眼进行修整，而无需专门划眼，在钻进、循环钻井液等多种工况下均可起到同时微扩修整井壁的作用，从而提高了修整的时间，井眼更顺畅，使得起下钻及下套管作业顺利进行，降低作业风险的同时减少了作业周期。
附图说明
图1是随钻微扩眼器的整体结构示意图；
图2是图1在A-A的剖视图。
图中：1.液驱马达，2.挡销及垫片，3.齿轮轴密封圈，4.壳体上密封圈，5.微扩眼器本体，6.齿轮轴上轴承，7.齿轮轴，8.扭矩传递齿轮，9.微扩眼器壳体，10.齿轮轴下轴承，11.壳体下密封圈。
具体实施方式
下面结合附图说明中的图1、图2对本发明做进一步说明。
在图1中所示，一种滑动钻进模式下的随钻微扩眼器，包括液驱马达1，挡销2，齿轮轴密封圈3，壳体上密封圈4，微扩眼器本体（简称本体）5，齿轮轴上轴承6，齿轮轴7，扭矩传递齿轮8，微扩眼器壳体（简称壳体）9，齿轮轴下轴承10，壳体下密封圈11。
本体5上部和下部均为钻具常用扣型，上部通过液驱马达1进行动力输出，下部通过马达芯轴外沿的齿轮与扭矩传递齿轮8拟合，扭矩传递齿轮8由齿轮轴7固定于微扩眼器本体5上，齿轮轴上部采用挡销2固定于微扩眼器本体5内，扭矩传递齿轮8的外部与微扩眼器壳体9内部的齿轮拟合。
微扩眼器壳体9由井下马达1通过马达轴提供旋转所需动力，达到只要钻井液流过即可带动微扩眼器壳体9旋转进行微扩眼的目的。
扭矩传递齿轮8的齿轮轴7通过滚珠轴承6和10安装在微扩眼器本体5内，通过钻井液进行润滑与降温。
两个扭矩传递齿轮8由齿轮轴7周向均布的固定于微扩眼器本体上。
扭矩传递齿轮8的齿轮轴7通过齿轮轴密封圈3进行密封，壳体通过三道壳体上密封圈4和三道壳体下密封圈11进行密封。
采用容积式马达提供动力，采用齿轮传动系驱动扩眼壳体上的微偏心刀翼。
工具的所有活动部件均内置于工具本体内。
其工作原理和使用过程：微扩眼器本体5上部和下部均为钻具常用扣型，用以将工具连接在钻具中，使用时钻具上部通过液驱马达1进行动力输出，下部通过马达芯轴下部外沿的齿轮与扭矩传递齿轮8拟合，两个周向均布的扭矩传递齿轮8由齿轮轴7固定于微扩眼器本体上，齿轮轴上部采用带垫片的挡销2固定于微扩眼器本体5内，扭矩传递齿轮8的外部与微扩眼器壳体9内部的齿轮拟合。微扩眼器壳体9与扩眼器本体5采用三道上密封圈4和三道下密封圈11密封钻具内钻井液压力。当有钻井液流经井下马达时，带动马达芯轴顺时针转动，马达芯轴通过齿轮带动扭矩传递齿轮8逆时针转动，扭矩传递齿轮8通过齿轮带动微扩眼器壳体9顺时针转动。微扩眼器壳体采用偏心结构，如图2所示，在工具旋转时可以获得比井眼直径稍大的井眼，达到井眼微扩的目的。因此即使在滑动钻进模式，只要有钻井液通过本工具，微扩眼器壳体即可顺时针转动，达到随钻微扩眼的目的。
Claims (4)
1.一种滑动钻进模式下的随钻微扩眼器，由液驱马达和微扩眼器两部分连接构成，其特征是：微扩眼器包括本体和套装在本体外的壳体；本体周边沿轴向开设一个或多个齿轮轴孔和扭矩传递齿轮槽，与之对应的齿轮轴和扭矩传递齿轮分别置于齿轮轴孔和扭矩传递齿轮槽内并保持联动，壳体外部设有刀翼，壳体内部设有与扭矩传递齿轮配合的环形凹槽，环形凹槽内壁设有与扭矩传递齿轮齿合的锯齿；液驱马达的输出轴周边设有与扭矩传递齿轮齿合的锯齿，壳体上下端部内表面与本体结合部为旋转密封配合。
2. 根据权利要求1所述的滑动钻进模式下的随钻微扩眼器，其特征是：齿轮轴自由端通过挡销和齿轮轴密封圈与本体构成限位和密封配合，在扭矩传递齿轮两个轴端与本体结合部均设有轴承，壳体上下端部内表面与本体结合部设有多级密封圈。
3. 根据权利要求1或2所述的滑动钻进模式下的随钻微扩眼器，其特征是：齿轮轴和扭矩传递齿轮为两组，并均布在本体和壳体周边。
4. 根据权利要求1或2所述的滑动钻进模式下的随钻微扩眼器，其特征是：壳体外部的刀翼为微偏心刀翼，并在刀翼上设有切削齿。
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