CN111720085A - 一种逐级可调井眼修整器 - Google Patents

Abstract

本发明的一种逐级可调井眼修整器属于石油作业设备技术领域，是由上接头、壳体和下接头构成，其上接头、壳体和下接头依次螺纹连接，壳体内置有芯轴，芯轴外周自上而下依次安装有上盖、外径调节总成、碟簧后盖、刀体总成和活塞总成；所述的外径调节总成是在芯轴的上端套装着碟簧，碟簧外周自上而下依次套装着三级碟簧筒、二级碟簧筒、一级碟簧筒。本发明的一种逐级可调井眼修整器，结构设计新颖合理、使用操作方便，工具外径可进行调节，能够满足对井壁进行修整，扩大井径的需要，在膏盐层钻井中，能够中途对井壁进行修复，然后继续恢复钻进，解决了目前同类工具无法实现此功能的问题，适应更高的作业要求。

Description

一种逐级可调井眼修整器

技术领域

本发明属于石油作业设备技术领域，特别涉及一种逐级可调井眼修整器。

背景技术

在钻井过程中，有时需要对井壁进行修整，扩大井径，但一般常规的井径扩大工具外径不可变，无法对技术套管以下的井径进行修复、扩大，有的或无法调节扩径尺寸，并且有时由于扩径尺寸较大，大块井径岩块掉落至钻头处堆积，造成卡钻等井下复杂事故。在膏盐层钻井中，常需中途对井壁修复，然后继续恢复钻进，目前同类工具无法实现此功能。

发明内容

本发明旨在于克服现有技术的不足，而提供的一种逐级可调井眼修整器。

本发明的一种逐级可调井眼修整器，是由上接头、壳体和下接头构成，所述的上接头、壳体和下接头依次螺纹连接，壳体内置有芯轴，芯轴外周自上而下依次安装有上盖、外径调节总成、碟簧后盖、刀体总成和活塞总成；所述的外径调节总成是在芯轴的上端套装着碟簧，碟簧外周自上而下依次套装着三级碟簧筒、二级碟簧筒、一级碟簧筒，三级碟簧筒和二级碟簧筒通过三级销钉固定、二级碟簧筒和一级碟簧筒通过二级销钉固定，在一级碟簧筒的外端设有碟簧后盖与其相配合；刀体总成由自上而下依次套装在芯轴上的止推环、刀块和驱动盘组成，刀块的上、下两端分别与止推环和驱动盘相抵，刀体总成处的壳体上设有两个以上的开口槽、刀块周向均匀分布在开口槽内；活塞总成是由套装在芯轴下部的活塞和下芯轴、尾端安装的端盖构成，活塞上端抵于驱动盘上，下芯轴尾端依次安装有球座二和球座止动套，球座二内设有球座一，球座二和球座止动套之间安装有剪切销钉，下芯轴和球座止动套上均设有直通水眼。

作为本发明的进一步改进，刀块上均设有辊筒，辊筒上镶有合金保径，刀块侧面有斜向槽，与壳体上的开口槽内的斜导向槽相配合。

作为本发明的进一步改进，开口槽下方部的壳体上均设有水眼。

作为本发明的进一步改进，壳体内芯轴的前端安装有球导，球导与芯轴丝扣连接，漏斗状，上端通径大于上接头内径，下端与芯轴内径一致。

本发明的一种逐级可调井眼修整器，结构设计新颖、使用操作方便，工具外径可进行调节，在钻井过程中，能够满足对井壁进行修整，扩大井径的需要，解决了对技术套管以下的井径进行修复、扩大，扩径尺寸误差小，避免了现有装置精度相对较差使得施工时扩径尺寸较大，造成大块井径岩块掉落至钻头处堆积，卡钻等井下复杂事故。在膏盐层钻井中，能够中途对井壁进行修复，然后继续恢复钻进，解决了目前同类工具无法实现此功能的问题，适应更高的作业要求。

附图说明

图1为本发明的纵向剖视图；

图2是外径调节总成的结构示意图；

图3是活塞总成的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本发明的一种逐级可调井眼修整器，作进一步说明。

实施例1

本发明的一种逐级可调井眼修整器，是由上接头1、壳体2和下接头21构成，所述的上接头1、壳体2和下接头21依次螺纹连接，壳体2内置有芯轴5，芯轴5外周自上而下依次安装有上盖4、外径调节总成、碟簧后盖12、刀体总成和活塞总成。在壳体2内芯轴5的前端安装有球导3，球导3与芯轴5丝扣连接，呈漏斗状，上端通径大于上接头内径，下端与芯轴5内径一致。

所述的外径调节总成是在芯轴5的上端套装着碟簧7，碟簧7外周自上而下依次套装着三级碟簧筒6、二级碟簧筒9、一级碟簧筒11，三级碟簧筒6和二级碟簧筒9通过三级销钉8固定、二级碟簧筒9和一级碟簧筒11通过二级销钉10固定，在一级碟簧筒11的外端设有碟簧后盖12与其相配合。

所述的刀体总成由自上而下依次套装在芯轴5上的止推环13、刀块14和驱动盘15组成，碟簧7座于止推环13上的凹台上，刀块14的上、下两端分别与止推环13和驱动盘15相抵，在刀块14上均设有辊筒26，辊筒26上镶有合金保径，刀块14侧面有斜向槽，与壳体2上的开口槽27内的斜导向槽相配合，开口槽27下方部的壳体2上均设有水眼17。

所述的活塞总成是由套装在芯轴5下部的活塞16和下芯轴18、尾端安装的端盖19构成，活塞16上端抵于驱动盘15上，活塞16和下芯轴18间有环形间隙，下芯轴18尾端依次安装有球座二24和球座止动套20，球座二24内设有球座一25，球座二24和球座止动套20之间安装有剪切销钉22，下芯轴18和球座止动套20上均设有直通水眼23。

实施例2

本发明的一种逐级可调井眼修整器，上接头1、壳体2、下接头21均为筒体、螺纹连接，满足钻具组合传动强度要求，壳体2上布有水眼17，用于泥浆通过冲洗冷却刀块14、携带岩屑。球导3与芯轴5丝扣连接，漏斗状，上端通径大于上接头内径，下端与芯轴5内径一致，便于投球通过、引导投球顺利进入芯轴。芯轴5与碟簧7及外径调节总成螺纹连接，碟簧7及外径调节总成与芯轴5螺纹连接，其在芯轴5上的位置在装配时可调，不同的位置决定了刀块14伸出本体后不同外径，外径无级可调，满足现场对可调式井眼修整器修整井壁时的不同外径要求。碟簧及外径调节总成由碟簧7及碟簧筒及外径调节总成构成。碟簧筒及外径调节总成由上盖4、三级碟簧筒6、二级碟簧筒9、一级碟簧筒11、三级销钉8、二级销钉10、碟簧后盖12构成。当止推环13抵达一级碟簧筒11对应一级外径；提高压力剪切二级销钉10，一级碟簧筒11抵达二级碟簧筒9，扩大至二级外径；继续提高压力剪切三级销钉8，二级碟簧筒9抵达三级碟簧筒6，扩大至三级外径。刀体总成由止推环13、刀块14、驱动盘15、辊筒26组成，刀块14一般在周向均匀分布3个，可以按需求调整刀块14数量，每个刀块14侧面有斜向槽，与壳体2上的斜导向槽相配合，供刀块14在开口槽27内沿导向槽运动伸出壳体2或缩入壳体2。辊筒26上镶有合金保径，装在刀块14里的轴上，可灵活转动。在压力的作用下，活塞16作用于驱动盘15，驱动盘15推动刀块14沿壳体2导向槽伸出壳体2。活塞总成由活塞16、下芯轴18、端盖19、球座止动套20、剪切销钉22、直通水眼23、球座二24、球座一25组成。本装置中碟簧及外径调节总成由三级碟簧筒组成，外径每增大一级需要增大一级压力，实现逐级增大井眼修整器的外径，碟簧的使用更加方便各级剪切销钉压力的设计；刀块总成中，使用了辊筒，可更加保证修整井眼井壁平滑、压实；活塞总成中设计了直通水眼，使得一部分泥浆从钻头处流出，清洁因上部扩眼器扩眼时掉落在钻头上部的岩屑，避免岩屑在钻头与扩眼器中间堆积，造成井下安全事故；设计了双球座，扩眼时，首先使用球座一，若球座一因冲蚀严重不能憋压剪切时，投入较大的投球，使用球座二坐封。

本发明的逐级可调井眼修整器，是一种扩眼外径可根据现场要求无级预调，根据各井段对扩眼器的外径要求调整至需要的扩眼器外径，或使用时逐级提高井眼修整器外径，降低因井眼缩径造成的井眼修整难度，独特的刀块设计使得井壁更加平滑、结实，另外一部分泥浆流向钻头，规避了卡钻的井下风险。在初始状态时，因碟簧的推力，将刀块14推向导向槽的下端，即刀块14收缩于壳体2内，此时工具的外径最小。本工具随钻具组合入井，开泵时泥浆可通过中心通道直通出工具，建立正常的循环，侧喷嘴无泥浆喷出。当需要将水力扩眼器转换到井眼修整状态时，从顶部投入适合尺寸的钢球，当钢球到达球座一25时，暂时堵塞了泥浆循环通路，继续打压，当压力升高到一定值时，下芯轴18与球座连接的剪切销钉会被剪断，球座下落至底部球座止动套20处，此时下芯轴的旁通水眼被打开，泥浆通过旁通水眼进入下芯轴与活塞之间的环形空间，泥浆的压力向上作用于活塞16上部，推动活塞向上运动，活塞顶部的驱动盘15推动刀块14总成向上运动，在导向槽的作用下刀块14侧面逐渐伸出壳体2，碟簧被压缩，直到碟簧总成底部的止推环13与一级碟簧筒11底部接触后停止，此时刀块14总成伸出壳体2达到所设定的一级扩眼外径。提高排量，可剪切一级碟簧筒11和二级碟簧筒9的连接销钉，一级碟簧筒11上行至二级碟簧筒9限位处，刀块14伸出至二级扩眼外径。继续提高排量，可剪切二级碟簧筒9和三级碟簧筒6的连接销钉，二级碟簧筒9上行至三级碟簧筒6限位处，刀块14伸出至三级扩眼外径。泥浆通过因活塞上移而打开的侧喷嘴通道经3个水眼17喷出，对刀块14总成进行冲洗清洁，进行井壁修整，扩大井径的工作。另一部分泥浆通过直通水眼23流向钻头，清洁钻头和扩眼器中间的井段岩屑。

上接头1连接上部钻具，停泵后，助推刀块缩回至壳体内。连接三级弹簧筒与二级弹簧筒的三级销钉剪切后二级弹簧筒被推至三级弹簧筒限位处，对应刀块伸出壳体的中间级外径；连接二级弹簧筒与一级弹簧筒的二级销钉10剪切后一级弹簧筒被推至二级弹簧筒限位处。止动止推环，对应刀块伸出壳体的最小级外径保护弹簧腔，防止泥浆等进入弹簧腔，弹簧腔即是二级弹簧筒、三级弹簧筒与一级弹簧筒构成刀块伸出时，推动碟簧7收缩；刀块缩回时，碟簧7推动助力将刀块缩回壳体。刀块上焊有合金，修整井壁，扩大井径，驱动盘推动刀块伸出，或推动活塞复位。活塞在壳体活塞腔内往复运动，作用于驱动盘，推动刀块。泥浆流经水眼产生压差，作用于活塞，推动活塞上行，另外清洁、冷却刀块，携带岩屑、下芯轴上设有直通水眼，泥浆流经的通道，还有销钉，供剪切后进入工作状态，活塞上下活动，或开启关闭下芯轴上水眼，以及或开启关闭循环旁路。剪切销钉保证在不需要扩眼时球座封堵下芯轴上水眼，泥浆全部流向钻头，投球后在设计压力作用下剪断，直通水眼使得扩眼时仍有一部分泥浆流经钻头，确保井下安全。

本发明的一种逐级可调井眼修整器，采用创新的三级碟簧筒的设计，可逐级提高修整器外径，避免其外径突然增加较大造成切削的岩屑较大，作业效率低，增加了井下复杂的风险，如大块岩屑掉落至钻头处造成卡钻等。采用创新的刀块设计，刀块上设计了辊筒，可在扩眼时滚动压实井壁，更加保证修整井眼井壁平滑、结实。采用创新的直通水眼设计，活塞总成中设计了直通水眼，使得一部分泥浆从钻头处流出，清洁因上部扩眼器扩眼时掉落在钻头上部的岩屑，避免岩屑在钻头与扩眼器中间堆积，造成卡钻等安全事故。即使出现井下安全事故，因钻头处仍有流体通过，更有利于事故的处理。采用创新的双球座设计。由于泥浆中含砂等原因，对球座往往冲蚀较大，扩眼时，首先使用球座一，若球座一因冲蚀严重不能憋压剪切是，投入较大的投球，使用球座二坐封，确保工具能正常使用。

Claims (4)

1.一种逐级可调井眼修整器，是由上接头（1）、壳体（2）和下接头（21）构成，其特征在于上接头（1）、壳体（2）和下接头（21）依次螺纹连接，壳体（2）内置有芯轴（5），芯轴（5）外周自上而下依次安装有上盖（4）、外径调节总成、碟簧后盖（12）、刀体总成和活塞总成；所述的外径调节总成是在芯轴（5）的上端套装着碟簧（7），碟簧（7）外周自上而下依次套装着三级碟簧筒（6）、二级碟簧筒（9）、一级碟簧筒（11），三级碟簧筒（6）和二级碟簧筒（9）通过三级销钉（8）固定、二级碟簧筒（9）和一级碟簧筒（11）通过二级销钉（10）固定，在一级碟簧筒（11）的外端设有碟簧后盖（12）与其相配合；刀体总成由自上而下依次套装在芯轴（5）上的止推环（13）、刀块（14）和驱动盘（15）组成，刀块（14）的上、下两端分别与止推环（13）和驱动盘（15）相抵，刀体总成处的壳体（2）上设有两个以上的开口槽（27）、刀块（14）周向均匀分布在开口槽（27）内；活塞总成是由套装在芯轴（5）下部的活塞（16）和下芯轴（18）、尾端安装的端盖（19）构成，活塞（16）上端抵于驱动盘（15）上，下芯轴（18）尾端依次安装有球座二（24）和球座止动套（20），球座二（24）内设有球座一（25），球座二（24）和球座止动套（20）之间安装有剪切销钉（22），下芯轴（18）和球座止动套（20）上均设有直通水眼（23）。

2.如权利要求1所述的一种逐级可调井眼修整器，其特征在于刀块（14）上均设有辊筒（26），辊筒（26）上镶有合金保径，刀块（14）侧面有斜向槽，与壳体（2）上的开口槽（27）内的斜导向槽相配合。

3.如权利要求1或2所述的一种逐级可调井眼修整器，其特征在于开口槽（27）下方部的壳体（2）上均设有水眼（17）。

4.如权利要求1或2所述的一种逐级可调井眼修整器，其特征在于壳体（2）内芯轴（5）的前端安装有球导（3），球导（3）与芯轴（5）丝扣连接，呈漏斗状，上端通径大于上接头内径，下端与芯轴（5）内径一致。

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