CN108343381A - 一种液力式伸缩随钻扩眼装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井工具，尤其是涉及一种液力式伸缩随钻扩眼装置。该随钻扩眼装置,包括随钻体、接短接、切削总成和伸缩调节总成，在连接短接和切削总成之间设有伸缩调节总成，钻井液通过伸缩调节总成带动刀翼展开或收缩，扩大或缩小切削半径；在塞杆上端的凸缘台和下端塞杆头之间设有弹簧，弹簧上端顶靠在凸缘台的下端面上，下端顶靠在随钻体内孔壁的凸缘上，塞杆头驱动刀翼运动，结构简单，运动可靠，实现了刀翼切削半径的调节；在连接短接和凸缘台上端面之间设置液流芯，在塞杆的中部设置中空流道，有效降低整体压降，减轻钻井作业泵的负担，可以适应大排量钻井的工况。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井工具，尤其是涉及一种液力式伸缩随钻扩眼装置。
背景技术
随着对油气藏认识的深化和油气田开发的深入，钻井遇到的问题越来越复杂，这些复杂问题的解决也越来越依赖于工具的发展和手段的完善，随钻扩眼技术正是基于这种背景提出和发展的；所谓随钻扩眼技术就是采用随钻扩眼工具和常规钻头程序，在全面钻进的同时扩大井眼的一种钻井技术。实践表明，随钻扩眼技术在处理井下复杂情况、降低钻井综合成本、提高建井质量和安全性等方面具有显著的优势，随钻扩眼工具正逐渐成为一种重要的石油钻井配套工具；在钻井过程中常会出现盐膏层或易缩径地层，由于地层压力原因，导致钻井过程中井眼不断缩颈，采用普通钻井工具极易卡阻，严重影响钻井效率。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种液力式伸缩随钻扩眼装置，该随钻扩眼装置能有效避免钻井过程中的卡阻问题，钻井效率高，井壁质量好。
本发明采用的技术方案是：一种液力式伸缩随钻扩眼装置,包括随钻体、设置在随钻体上端的连接短接和设置在随钻体下部的切削总成，其特征在于：所述连接短接和切削总成之间设有伸缩调节总成，所述伸缩调节总成包括设置在随钻体内孔内的塞杆和弹簧，所述塞杆上端设有与随钻体内孔配合的凸缘台，下端设有驱动切削总成运动的塞杆头，中部设有供钻井液流通的中空流道；所述弹簧套设在塞杆外，处于塞杆上端的凸缘台和下端的塞杆头之间，所述弹簧上端顶靠在凸缘台的下端面上，下端顶靠在随钻体内孔壁的凸缘上；所述连接短接和凸缘台上端面之间设有固定在随钻体内孔内的液流芯，所述液流芯下端设有固定在中空流道上端的喷嘴。
作为优选，所述切削总成包括若干片沿随钻体周向分布的刀翼，所述若干片刀翼内侧与塞杆下端的塞杆头配合，外侧伸出随钻体外用于切削岩石。
进一步的，所述若干片刀翼的上端均设有连接部，下端均设有切削部；所述连接部内侧设有与塞杆头配合的卡接凸台，外侧设有与随钻体外壁配合的连接孔，所述连接孔通过连接销与随钻体外壁连接；所述切削部呈外窄内宽的结构，且切削部上设有若干用于镶嵌碳化钨复合片的镶嵌孔。
作为优选，所述切削总成包括三片沿随钻体周向分布的刀翼。
进一步的，所述液流芯包括固定在随钻体内孔内的固定盘、固定设置在固定盘上端的上引流柱和固定设置在固定盘下端的下引流柱，所述固定盘设置在连接短接和塞杆上端面之间，所述固定盘的盘面上均匀设有若干过流通孔，所述上引流柱伸入到连接短接的内孔内，所述下引流柱伸入到中空流道内，所述喷嘴套设在下引流柱外，且喷嘴内孔与下引流柱外壁之间设有供钻井液流通的间隙。
更进一步的，所述随钻体上设有限制刀翼轴向运动的上刀翼固定块和下刀翼固定块，所述上刀翼固定块和下刀翼固定块均通过螺栓固定在随钻体外壁上。
作为优选，所述塞杆上端的凸缘台与随钻体内孔壁之间设有Y型密封圈。
作为优选，所述连接短接与随钻体内孔壁之间设有O型密封圈。
本发明取得的有益效果是：在连接短接和切削总成之间设有伸缩调节总成，通过钻井液通过伸缩调节总成带动切削总成的刀翼展开或收缩，根据井下切削状况，扩大或缩小切削半径；在塞杆上端的凸缘台和下端塞杆头之间设有弹簧，弹簧上端顶靠在凸缘台的下端面上，下端顶靠在随钻体内孔壁的凸缘上，塞杆头驱动刀翼运动，结构简单，运动可靠，有效的实现了刀翼切削半径的调节；在连接短接和凸缘台上端面之间设置液流芯，在塞杆的中部设置中空流道，有效降低整体压降，减轻钻井作业泵的负担，可以适应大排量钻井的工况，同时对钻井液的密度也没有任何的限制，使用于任何工况钻井液的情况下。
该随钻扩眼装置，采用液力作用，在钻井液的作用下推动变径塞杆在弹簧的作用下调节刀翼的伸缩直径，通过不同流量的钻井液来调节不同尺寸的扩眼外径，使得该装置可以在钻井的过程中使用，减少通井的次数，并且可以确保套管固井施工的质量，并且使用方便结构简单，加工成本低，便于大批量推广使用。
附图说明
图1为发明的结构示意图；
图2为图1的内部结构示意图；
图3为塞杆的结构示意图；
图4为刀翼的结构示意图；
图5为上刀翼固定块的结构示意图；
图6为下刀翼固定块的结构示意图；
图7为液流芯的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1-2所示，本发明的一种液力式伸缩随钻扩眼装置,包括随钻体1、连接短接2、切削总成3和伸缩调节总成，随钻体1作为整个扩眼装置的承载装置，随钻体1为中空的结构，连接短接2设置在随钻体1的上端，下端通过螺纹与随钻体1上端内壁连接，下端通过螺纹与钻杆连接；切削总成3设置在随钻体1的下部，切削总成3的刀翼31伸出随钻体1外，用于切削岩石，伸缩调节总成设置在连接短接2和切削总成3之间，处于随钻体1的内孔中，在钻井液的冲击下，用于调节切削总成3的刀翼31的切削半径。
如图2-3所示，在本实施例中，伸缩调节总成包括设置在随钻体内孔内的塞杆41和弹簧42，塞杆41上端设有与随钻体1内孔配合的凸缘台411，下端设有驱动切削总成3运动的塞杆头412，中部设有供钻井液流通的中空流道413；弹簧套设在塞杆41外，处于塞杆41上端的凸缘台411和下端的塞杆头412之间，弹簧42上端顶靠在凸缘台411的下端面上，下端顶靠在随钻体1内孔壁的凸缘上，连接短接2和凸缘台411上端面之间设有固定在随钻体1内孔内的液流芯5，液流芯5下端设有固定在中空流道413上端的喷嘴6。钻井液从液流芯5流入，对塞杆41进行冲击，驱动塞杆41在随钻体1内孔内向下运动，弹簧42被压缩，塞杆41通过下端的塞杆头412带动切削总成3的刀翼31展开，切削半径增大；钻井液压力变小时，弹簧42伸展，驱动塞杆41在随钻体1内孔内向上运动，塞杆41通过下端的塞杆头412带动切削总成3的刀翼31收缩，切削半径减小。
在一实施例中，结合图4所示，切削总成3包括若干片沿随钻体1周向分布的刀翼31，若干片刀翼31内侧与塞杆41下端的塞杆头411配合，外侧伸出随钻体1外用于切削岩石。本实施例中，切削总成3包括三片沿随钻体1周向分布的刀翼31。在刀翼31的上端设有连接部311，下端均设有切削部312；连接部311内侧设有与塞杆头411配合的卡接凸台3111，外侧设有与随钻体1外壁配合的连接孔3112，连接孔3112通过连接销7与随钻体1外壁连接，塞杆41在随钻体1内孔内上下运动，塞杆头411通过卡接凸台3111带动连接部311运动，刀翼31整体沿着连接销7转动(类似伞的展开或收起)，完成收缩或展开，进一步对切削半径进行调节；切削部312呈外窄内宽的结构，且切削部312上设有若干用于镶嵌碳化钨复合片的镶嵌孔3121(本实施例中采用八个碳化钨复合片)。该刀翼31结构，可以较好的切削岩石，切削效率高，对于井壁不均匀的情况都有较好的切削效果，且切削出的井壁均匀光滑，切削效果好。
在一实施例中，结合图5-6所示，随钻体1上设有限制刀翼31轴向运动的上刀翼固定块32和下刀翼固定块33，上刀翼固定块32和下刀翼固定块33均通过螺栓固定在随钻体1外壁上，且与刀翼31接触的面均采用仿形结构，既能限制刀翼31的轴向窜动，又不影响刀翼31的转动(展开或收缩)。
在一实施例中，结合图7所示，液流芯5包括固定盘51、上引流柱52和下引流柱53，固定盘51设置在连接短接2和塞杆41上端面之间，通过螺纹固定在随钻体1内孔内，固定盘51的盘面上均匀设有若干过流通孔511(本实施例中共设有六个过流通孔)；上引流柱52上端呈锥形，伸入到连接短接2的内孔内，下端通过螺纹固定在固定盘51的中间；下引流柱53设置在中空流道413内，上端通过螺纹与上引流柱52下端固定连接，喷嘴6套设在下引流柱53外，且喷嘴6内孔与下引流柱53外壁之间设有供钻井液流通的间隙。钻井液通过固定盘51上的过流通孔511对塞杆41上端面进行冲击，在冲击力的作用下，塞杆41在随钻体1内孔内下运动，固定盘51与塞杆41上端面分离，钻井液从过流通孔511进入到喷嘴6与下引流柱53的间隙之间，进一步从喷嘴6中喷出，沿着中空流道413进一步向下流动。以上结构可以使工作时的整体压降降低，减轻钻井作业泵的负担，可以适应大排量钻井的工况，同时对钻井液的密度也没有任何的限制，适用于任何工况钻井液的情况下。
在一实施例中，塞杆41上端的凸缘台411与随钻体1内孔壁之间设有Y型密封圈9，在连接短接2与随钻体1内孔壁之间设有O型密封圈8，进一步降低整体压降。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种液力式伸缩随钻扩眼装置,包括随钻体(1)、设置在随钻体(1)上端的连接短接(2)和设置在随钻体(1)下部的切削总成(3)，其特征在于：所述连接短接(2)和切削总成(3)之间设有伸缩调节总成，所述伸缩调节总成包括设置在随钻体(1)内孔内的塞杆(41)和弹簧(42)，所述塞杆(41)上端设有与随钻体(1)内孔配合的凸缘台(411)，下端设有驱动切削总成(3)运动的塞杆头(412)，中部设有供钻井液流通的中空流道(413)；所述弹簧(42)套设在塞杆(41)外，处于塞杆(41)上端的凸缘台(411)和下端的塞杆头(412)之间，所述弹簧(42)上端顶靠在凸缘台(411)的下端面上，下端顶靠在随钻体(1)内孔壁的凸缘上；所述连接短接(2)和凸缘台(411)上端面之间设有固定在随钻体(1)内孔内的液流芯(5)，所述液流芯(5)下端设有固定在中空流道(413)上端的喷嘴(6)。
2.根据权利要求1所述的液力式伸缩随钻扩眼装置，其特征在于：所述切削总成(3)包括若干片沿随钻体(1)周向分布的刀翼(31)，所述若干片刀翼(31)内侧与塞杆(41)下端的塞杆头(412)配合，外侧伸出随钻体(1)外用于切削岩石。
3.根据权利要求2所述的液力式伸缩随钻扩眼装置，其特征在于：所述若干片刀翼(31)的上端均设有连接部(311)，下端均设有切削部(312)；所述连接部(311)内侧设有与塞杆头(412)配合的卡接凸台(3111)，外侧设有与随钻体(1)外壁配合的连接孔(3112)，所述连接孔(3112)通过连接销(7)与随钻体(1)外壁连接；所述切削部(312)呈外窄内宽的结构，且切削部(312)上设有若干用于镶嵌碳化钨复合片的镶嵌孔(3121)。
4.根据权利要求2或3所述的液力式伸缩随钻扩眼装置，其特征在于：所述切削总成(3)包括三片沿随钻体周向分布的刀翼(31)。
5.根据权利要求4所述的液力式伸缩随钻扩眼装置，其特征在于：所述液流芯(5)包括固定在随钻体(1)内孔内的固定盘(51)、固定设置在固定盘(51)上端的上引流柱(52)和固定设置在固定盘(51)下端的下引流柱(53)，所述固定盘(51)设置在连接短接(2)和塞杆(41)上端面之间，所述固定盘(51)的盘面上均匀设有若干过流通孔(511)，所述上引流柱(51)伸入到连接短接(2)的内孔内，所述下引流柱(53)伸入到中空流道(513)内，所述喷嘴(6)套设在下引流柱(53)外，且喷嘴(6)内孔与下引流柱(53)外壁之间设有供钻井液流通的间隙。
6.根据权利要求5所述的液力式伸缩随钻扩眼装置，其特征在于：所述随钻体(1)上设有限制刀翼(31)轴向运动的上刀翼固定块(32)和下刀翼固定块(33)，所述上刀翼固定块(32)和下刀翼固定块(33)均通过螺栓固定在随钻体(1)外壁上。
7.根据权利要求1所述的液力式伸缩随钻扩眼装置，其特征在于：所述塞杆(41)上端的凸缘台(411)与随钻体(1)内孔壁之间设有Y型密封圈(9)。
8.根据权利要求1所述的液力式伸缩随钻扩眼装置，其特征在于：所述连接短接(2)与随钻体(1)内孔壁之间设有O型密封圈(8)。
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