CN108756753B - 一种可反复伸缩的随钻扩孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可反复伸缩的随钻扩孔装置，属石油天然气井下工具技术领域。它由上壳体、下壳体、滚筒、球篮和球座构成，上壳体内通过定位套活动设置有滚筒，滚筒下方的下壳体内活动设置有球篮，球篮对应的下壳体圆周上均布有多个扩孔钻头，扩孔钻头与球篮滑动接触连接，定位套与球篮之间设置有球座，上壳体上设置有定位销，定位销通过导向定位槽与上壳体滑动连接。该装置通过投掷堵塞球压迫滚筒和球蓝下行，压迫扩孔钻头径向伸出，由此使其在钻井的同时对井眼进行扩孔，解决了现有井眼扩孔时，需要多次起下钻更换工具，在使用过程有诸多不便，不能钻眼扩孔同时进行，严重影响工作效率的问题，对提高钻井效率具有积极的意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种可反复伸缩的随钻扩孔装置，属石油天然气井下工具技术领域。背景技术
目前，国内石油天然气井是在钻井完成后进行扩眼（孔），较为成熟的扩眼器主要是双中心钻头，偏心扩孔钻头等，在使用过程有诸多不便，需要多次起下钻更换工具，不能钻井扩眼同时进行，严重影响工作效率，并且部分井段扭矩较大，且单边受力，对钻杆寿命有很大的影响。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种钻井的同时即可对井眼进行扩孔，以解决现有不能钻井扩眼同时进行，严重影响工作效率的钻井随钻扩孔装置。
本发明的技术方案是：
一种钻井随钻扩孔装置，它由上壳体、下壳体、滚筒、球篮和球座构成，其特征在于：上壳体和下壳体之间相互螺纹连接，上壳体顶部螺纹安装有上接头，下壳体底部螺纹安装有下接头，下接头上固装有钻井钻头，上壳体内通过定位套活动设置有滚筒，滚筒下方的下壳体内活动设置有球篮，球篮对应的下壳体圆周上均布有多个扩孔钻头，扩孔钻头与球篮滑动接触连接，定位套与球篮之间设置有球座，所述的上壳体上设置有定位销，滚筒上设置有与定位销对应的导向定位槽，定位销通过导向定位槽与上壳体滑动连接。
所述的滚筒顶部螺纹安装有密封头，密封头与上壳体之间设置有密封圈。
所述的导向定位槽由轴向槽和环槽构成，滚筒的圆周上设置有连续人字形的环槽，环槽下方的滚筒圆周上均布有三个轴向槽，轴向槽与环槽连通。
所述的定位套由上套、下套和连接块构成，上套和下套之间通过连接块螺纹连接，下套和连接块与滚筒之间设置有滚珠。
所述的下套上设置有卡凹，球座上设置有与卡凹对应的凸起，球座通过凸起与卡凹的配合与下套活动卡接。
所述的球篮与下壳体之间设置有复位弹簧，复位弹簧上端一侧的下壳体内壁上设置有球座凹。
所述的球篮为筒状体，球篮底部呈锥形，锥形的球篮底部圆周上设置有多个过流孔，过流孔上方的球篮上设置有连通孔。
所述的扩孔钻头呈扇形，扩孔钻头通过销钉安装在下壳体上，扩孔钻头的底部安装有回位弹簧，回位弹簧的一端与下壳体连接。
所述的扩孔钻头上设置有钻井液流道。
本发明的有益效果在于：
该钻井随钻扩孔装置通过投掷堵塞球压迫滚筒和球蓝下行，通过球蓝的下行压迫扩孔钻头径向伸出，由此使其在钻井的同时对井眼进行扩孔，不需起下钻，节约成本，不需要扩孔时，只需要再次投掷堵塞球就可以使扩孔钻头缩回，简单方便，节约时间。解决了现有井眼扩孔时，需要多次起下钻更换工具，在使用过程有诸多不便，不能钻眼扩孔同时进行，严重影响工作效率的问题，对提高钻井效率具有积极的意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的堵塞球的工作示意图；
图3为图1中的A处放大结构示意图；
图4为图1中的B处放大结构示意图；
图5为本发明的定位销的工作示意图。
图中：1、上壳体，2、下壳体，3、滚筒，4、球篮，5、球座，6、上接头，7、下接头，8、钻井钻头，9、密封头，10、过流孔，11、扩孔钻头，12、销钉，13、回位弹簧，14、钻井液流道，15、复位弹簧，16、球座凹，17、上套，18、下套，19、连接块，20、滚珠，21、卡凹，22、凸起，23、定位销，24、轴向槽，25、环槽，26、连通孔，27、弯折点，28、堵塞球。
具体实施方式
该钻井随钻扩孔装置由上壳体1、下壳体2、滚筒3、球篮4和球座5构成，上壳体1和下壳体2之间相互螺纹连接，上壳体1顶部螺纹安装有上接头6，下壳体2底部螺纹安装有下接头7，下接头7上固装有钻井钻头8。上壳体1内通过定位套活动设置有滚筒3，定位套与滚筒3之间相互卡接。滚筒3顶部螺纹安装有密封头9，密封头9与上壳体1之间设置有密封圈，以防止工作过程中钻井液进入至上壳体1与滚筒3之间。
滚筒3下方的下壳体2内活动设置有球篮4，球篮4为筒状体，球篮4底部呈锥形，锥形的球篮4底部圆周上设置有多个过流孔10，工作过程中用于钻井液流过；过流孔10上方的球篮4上设置有连通孔26.
球篮4底部两侧的下壳体2圆周上通过装配孔呈120度均布有3个扩孔钻头11，扩孔钻头11呈扇形，扩孔钻头11通过销钉12安装在下壳体2的装配孔上，扩孔钻头11与装配孔之间为滑动密封连接。
扩孔钻头11的底部安装有回位弹簧13，回位弹簧13的一端与下壳体2连接。回位弹簧13的作用是保持扩孔钻头11的回缩状态。扩孔钻头11与球篮4滑动接触连接，扩孔钻头11上设置有钻井液流道14；钻井液流道14与过流孔10间歇连通。球篮4上设置有外凸台，下壳体2的内壁上设置有内凸台，球篮4与下壳体2之间通过外凸台和内凸台设置有复位弹簧15，复位弹簧15上端一侧的下壳体2内壁上设置有球座凹16。
该钻井随钻扩孔装置的定位套由上套17、下套18和连接块19构成，上套17和下套18之间通过连接块19螺纹连接，下套18和连接块19与滚筒3之间设置有滚珠20，以在工作中增加滚筒3的转动灵活性。定位套与下壳体2之间为滑动连接。
定位套与球篮4之间设置有球座5，定位套的下套18上设置有卡凹21，球座5上设置有与卡凹21对应的凸起22，球座5通过凸起22与卡凹21的配合与下套18活动卡接。
该钻井随钻扩孔装置的上壳体1上设置有定位销23，滚筒3上设置有与定位销23对应的导向定位槽，导向定位槽由轴向槽24和环槽25构成，滚筒3的圆周上设置有连续人字形的环槽25，环槽25下方的滚筒3圆周上均布有三个轴向槽24，轴向槽24与环槽25连通；定位销23通过导向定位槽与上壳体1滑动连接。
该钻井随钻扩孔装置工作时，在整体转动的同时，钻井液经上接头6进入，然后经滚筒3的中心孔、球座5进入球篮4，再经过流孔10作用至钻井钻头8上由此进行井眼的钻进，需要对井眼进行扩孔时，需要向该装置内投入堵塞球28，堵塞球28下落至球座5部位时，堵塞球28被卡住，从而形成憋压，随着憋压压力的增大，球座5压迫球篮4下行，由于球篮4底部呈锥形，且锥形的球篮4底部位于扩孔钻头11之间，球篮4下行过程中挤压扩孔钻头11以销钉12为轴心转动，由此使其在下壳体2径向伸出并与井眼壁接触，在随该钻井随钻扩孔装置整体转动的同时实现井眼扩孔的目的，球篮4下行的过程中同时压缩复位弹簧15，球座5下行至球座凹16时，球座5的径向限制力消失，在堵塞球28的挤压作用下，球座5之间的间隔距离变大，堵塞球28失去支撑掉落于球篮4底部，与此同时，连通孔24与钻井液流道14连通，球篮4内的部分钻井液经连通孔24和钻井液流道14作用至扩孔钻头11上，以辅助扩孔钻头11工作，另一部分钻井液经过流孔10作用至钻井钻头8上。
球座5压迫球篮4下行的同时，通过定位套带动滚筒3下行，初始阶段；定位销23位于轴向槽24的底部，滚筒3下行下行的过程中，定位销23沿轴向槽24上行并进入至环槽25的顶点被卡住，此时，堵塞球28失去支撑掉落于球篮4底部后，滚筒3的下行力消失，在复位弹簧15的作用下滚筒3上行，由于环槽25的弯折点27呈偏心设置，滚筒3上行的过程中，在弯折点27的导向作用下定位销23进入环槽25的底部被卡住，由此，扩孔钻头11的伸出状态被保持（参见图5）。
当不需要对井眼进行扩孔时，再次投入堵塞球28，堵塞球28落入球座5处，堵塞球28被卡住，从而形成憋压，随着憋压压力的增大，球座5压迫球篮4再次下行，此时，定位销23由环槽25的底部向环槽25的顶点移动并被卡住，此时，定位销23再次进入球座凹16内，球座5的径向限制力消失，在堵塞球28的挤压作用下，球座5之间的间隔距离变大，堵塞球28（第二个）失去支撑掉落于球篮4底部，
堵塞球28失去支撑掉落于球篮4底部后，滚筒3的下行力消失，在复位弹簧15的作用下滚筒3上行，定位销23由环槽25的顶点向另一轴向槽24内移动，进入轴向槽24内的定位销23恢复初始状态，如此循环，实现扩孔钻头11的伸缩。
该钻井随钻扩孔装置通过投掷堵塞球28压迫滚筒3和球蓝4下行，通过球蓝4的下行压迫扩孔钻头11径向伸出，由此使其在钻井的同时对井眼进行扩孔，不需起下钻，节约成本，不需要扩孔时，只需要再次投球就可以使扩孔钻头11缩回，简单方便，节约时间。解决了现有井眼扩孔时，需要多次起下钻更换工具，在使用过程有诸多不便，不能钻眼扩孔同时进行，严重影响工作效率的问题，对提高钻井效率具有积极的意义。
Claims (4)
1.一种钻井随钻扩孔装置，它由上壳体（1）、下壳体（2）、滚筒（3）、球篮（4）和球座（5）构成，上壳体（1）和下壳体（2）之间相互螺纹连接，上壳体（1）顶部螺纹安装有上接头（6），下壳体（2）底部螺纹安装有下接头（7），下接头（7）上固装有钻井钻头（8），其特征在于：上壳体（1）内通过定位套活动设置有滚筒（3），滚筒（3）下方的下壳体（2）内活动设置有球篮（4），球篮（4）对应的下壳体（2）圆周上均布有多个扩孔钻头（11），扩孔钻头（11）与球篮（4）滑动接触连接，定位套与球篮（4）之间设置有球座（5），所述的上壳体（1）上设置有定位销（23），滚筒（3）上设置有与定位销（23）对应的导向定位槽，定位销（23）通过导向定位槽与上壳体（1）滑动连接；
所述的定位套由上套（17）、下套（18）和连接块（19）构成，上套（17）和下套（18）之间通过连接块（19）螺纹连接，下套（18）和连接块（19）与滚筒（3）之间设置有滚珠（20）；所述的下套（18）上设置有卡凹（21），球座（5）上设置有与卡凹（21）对应的凸起（22），球座（5）通过凸起（22）与卡凹（21）的配合与下套（18）活动卡接；所述的球篮（4）与下壳体（2）之间设置有复位弹簧（15），复位弹簧（15）上端一侧的下壳体（2）内壁上设置有球座凹（16）；所述的球篮（4）为筒状体，球篮（4）底部呈锥形，锥形的球篮（4）底部圆周上设置有多个过流孔（10），过流孔（10）上方的球篮（4）上设置有连通孔（26）；所述的扩孔钻头（11）呈扇形，扩孔钻头（11）通过销钉（12）安装在下壳体（2）上，扩孔钻头（11）的底部安装有回位弹簧（13），回位弹簧（13）的一端与下壳体（2）连接；
工作中，该装置通过投掷堵塞球压迫滚筒和球篮下行，通过球篮的下行压迫扩孔钻头径向伸出，由此使其在钻井的同时对井眼进行扩孔，不需起下钻。
2.根据权利要求1所述的一种钻井随钻扩孔装置，其特征在于：所述的滚筒（3）顶部螺纹安装有密封头（9），密封头（9）与上壳体（1）之间设置有密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种钻井随钻扩孔装置，其特征在于：所述的导向定位槽由轴向槽（24）和环槽（25）构成，滚筒（3）的圆周上设置有连续人字形的环槽（25），环槽（25）下方的滚筒（3）圆周上均布有三个轴向槽（24），轴向槽（24）与环槽（25）连通。
4.根据权利要求1所述的一种钻井随钻扩孔装置，其特征在于：所述的扩孔钻头（11）上设置有钻井液流道（14）。
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