CN113585977A - 一种扩径钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩径钻头，属于油田开钻采技术领域，包括本体，一端设置有连接部，其相对的另一端侧壁上周向设置有若干刀槽，且若干刀槽向本体的中轴方向延伸构成公共腔；接头，设置在连接部处；推腔，设置在本体内，与连接部连通，其内滑动设置有推杆，推杆的一端位于公共腔内；扩径刀翼，设置在刀槽内，其部分位于公共腔内，与本体铰接，且还与本体通过复位件连接；其中，推杆与扩径刀翼适配，钻井液经接头进入推腔，推动推杆滑动，推杆推动扩径刀翼向本体的外侧探出，并随着本体的转动实现扩径，扩径结束后，扩径刀翼经复位件返回本体的内侧。本发明提供了一种扩径钻头，其结构简单，操作安全、方便，工作效率高，能实现快速扩径。

Description

一种扩径钻头

技术领域

本发明涉及油田钻采技术领域，尤其涉及一种扩径钻头。

背景技术

在石油天然气的开发钻井过程中，钻井的深度逐步加深，钻井面临越来越多的复杂井身结构和复杂地层结构，遇到的问题也越来越复杂。由于井壁不稳和受地层挤压等原因，经常会遇到井眼直径缩小，导致钻井过程难以继续与水平井眼缩小等问题。

目前，钻井的扩径修复主要是采用偏心原理，需要调整扩径钻头的偏心轴，再分别下入井道，其工作效率低；并且大直径偏心扩径钻头的径向尺寸接近井道内径时，在起下过程中容易阻卡，多次调整也导致工作劳动强度较大，影响施工效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种扩径钻头，通过钻井液推动推杆滑动，推杆推动扩径刀翼向本体的外侧探出，随着本体的转动，实现扩径工作，扩径结束后，扩径刀翼经复位件返回本体的内侧，该扩径钻头的结构简单，操作安全、方便，工作效率高，能实现快速扩径。

本发明采用的技术方案是：

本体，一端设置有连接部，其相对的另一端侧壁上周向设置有若干刀槽，且若干所述刀槽向所述本体的中轴方向延伸构成公共腔；

接头，设置在所述连接部处；

推腔，形成在所述本体内，与所述连接部连通，其内滑动设置有推杆，所述推杆的一端位于所述公共腔内；

扩径刀翼，设置在所述刀槽内，其部分位于所述公共腔内，与所述本体铰接，且还与所述本体通过复位件连接；

其中，所述推杆与所述扩径刀翼适配，钻井液经所述接头进入推腔，推动所述推杆滑动，所述推杆推动所述扩径刀翼向所述本体的外侧探出，并随着本体的转动实现扩径，扩径结束后，所述扩径刀翼经所述复位件返回所述本体的内侧。

在本申请公开的扩径钻头中，所述推腔的一端设置有喷嘴，其相对的另一端设置有第一贯通孔；

所述喷嘴与所述接头连通，所述第一贯通孔与所述公共腔连通。

在本申请公开的扩径钻头中，所述推腔内还设置有喷嘴托，所述喷嘴托滑动设置在所述推腔内，所述喷嘴托的外侧壁与所述推腔的腔体内侧壁相贴合；

所述喷嘴托的一端开设有第一孔，其相对的另一端开设有第二孔，所述第一孔与所述第二孔连通；

且所述第一孔与所述喷嘴连通，所述第二孔内固定设置有所述推杆。

在本申请公开的扩径钻头中，所述推杆的一端设置有第一外螺纹，通过所述第一外螺纹，所述推杆可旋接在所述第二孔内；

所述推杆的内部开设有第二贯通孔，所述第二贯通孔的一端与所述第一孔连通，另一端与所述公共腔连通。

在本申请公开的扩径钻头中，所述推杆远离所述喷嘴托的一端穿过所述第一贯通孔延伸至所述公共腔内；

所述推杆位于所述公共腔内的一端为球形结构，所述球形结构与所述扩径刀翼适配，且所述扩径刀翼与所述球形结构适配的一面为斜面；

所述推杆在钻井液的推动作用下，其球形结构推动所述扩径刀翼向本体的外侧探出。

在本申请公开的扩径钻头中，所述推腔内还设置有弹簧，所述弹簧套设于所述推杆。

在本申请公开的扩径钻头中，所述喷嘴托与所述推腔相贴合的外侧壁设置有O型圈。

在本申请公开的扩径钻头中，所述扩径刀翼具有复位部、安装部以及扩径部，所述安装部位于所述扩径部与复位部之间；

所述复位部与所述复位件连接；

所述安装部与所述本体铰接；

所述扩径部经安装部转动设置在所述刀槽的内外两侧。

在本申请公开的扩径钻头中，所述刀槽的槽壁上开设有安装槽，所述安装槽内固定设置有所述复位件；

所述复位件具有复位片，所述复位片延伸至所述安装槽的外侧；

所述复位部设置有复位槽，所述复位片的一端位于所述复位槽内；

所述扩径部向所述刀槽的外侧探出时，所述复位槽挤压所述复位片，当扩径结束后，复位片释放回复力，所述扩径部返回所述本体的内侧。

在本申请公开的扩径钻头中，所述接头的内部设置有第三贯通孔，所述第三贯通孔与所述喷嘴连通；

所述接头的一端设置有第二外螺纹，通过所述第二外螺纹，所述接头可旋接在所述本体上；

所述本体上还开设有贯通所述连接部的销钉孔，当所述销钉孔中适配销钉时，所述销钉可抵制所述接头松动。

本发明的有益效果是：

钻井液经喷嘴进入推腔，推动喷嘴托在推腔内滑动，带动推杆移动，推杆推动扩径刀翼向本体的外侧探出，并随着本体的转动，实现扩径，扩径结束后，扩径刀翼经复位件返回本体的内侧，其结构简单，操作安全、方便，工作效率高，能实现快速扩径。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的扩径钻头的结构示意图；

图2为本发明中所述本体的结构示意视图；

图3为图2的右视图；

图4为图2中的A-A剖视图；

图5为扩径刀翼的结构示意图；

图6为接头的结构示意图；

图7为推杆的结构示意图；

图8为喷嘴托的结构示意图；

图9为复位件的结构示意图；

图10为图9的俯视图。

附图标记：

1、本体；11、连接部；12、刀槽；13、公共腔；14、推腔；15、喷嘴；16、第一贯通孔；17、安装槽；18、销钉孔；

2、接头；21、第三贯通孔；22、第二外螺纹；23、第三外螺纹；

3、扩径刀翼；31、复位部；32、安装部；33、扩径部；34、斜面；35、复位槽；

4、喷嘴托；41、第一孔；42、第二孔；43、O型圈；

5、推杆；51、第一外螺纹；52、第二贯通孔；53、球形结构；

6、弹簧；

7、复位件；71、复位片。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

目前，钻井的扩径修复主要是采用偏心原理，需要调整扩径钻头的偏心轴，再分别下入井道，其工作效率低；并且大直径偏心扩径钻头的径向尺寸接近井道内径时，在起下过程中容易阻卡，多次调整也导致工作劳动强度较大，影响施工效率。

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种扩径钻头，其结构如附图1~10所示。该扩径钻头主要包括下述部件：

本体1，如附图2~4所示，一端设置有连接部11，该连接部11用于与其它部件形成连接关系，其相对的另一端侧壁上周向设置有若干刀槽12，且若干刀槽12向本体1的中轴线延伸构成公共腔13。其中，刀槽12的数量可以根据需要设置3个、4个或者6个，不作限制。为了便于扩径和节约成本，优选的数量为3个，如附图3所示，3个刀槽12周向均匀分布在本体1上，3个刀槽12向本体1的中心延伸构成公共腔13。

接头2，设置在连接部11处，如附图1、2所示。接头2用于连接扩径管柱（图中未示出），扩径管柱中的钻井液通过接头2进入本体1。扩径钻头经扩径管柱下放到需要扩径的位置。

推腔14，如附图1、2所示，形成在本体1内，与连接部11连通，扩径管柱中的钻井液经接头2上的第三贯通孔21能够进入推腔14内。如附图1~3所示，推腔14内滑动设置有推杆5，更为具体的是：推杆5一端的一部分位于所述推腔14内，另一端位于公共腔13内，当推杆5在钻井液的压力下于推腔14内滑动时，可带动推杆5的另一端在公共腔13内移动。

扩径刀翼3，设置在刀槽12内，如附图1所示。扩径刀翼3的刀背一侧部分位于公共腔13内。扩径刀翼3与本体1铰接，且还与本体1通过复位件7连接。扩径刀翼3通过铰接转动设置在本体1上，在外力作用下，可向本体1的外侧探出，从而可对井眼实现扩径。当外力被释放时，复位件7释放恢复力，扩径刀翼3可返回本体1的内侧。

其中，推杆5与扩径刀翼3适配，如附图1所示，钻井液经接头2进入推腔14，推动推杆5滑动，推杆5推动扩径刀翼3向本体1的外侧探出，并随着本体1的转动实现扩径，扩径结束后，扩径刀翼3经复位件7返回本体1的内部。

在一个实施例中，推腔14的一端设置有喷嘴15，其相对的另一端设置有第一贯通孔16，如附图1、2所示。喷嘴15与接头2连通，如附图2、3所示，第一贯通孔16与公共腔13连通。接头2中的钻井液通过喷嘴15进入推腔14中。

在一个实施例中，推腔14内还设置有喷嘴托4，喷嘴托4与推杆5相连接。如附图1所示，喷嘴托4滑动设置在推腔14内，喷嘴托4的外侧壁与推腔14的腔体内侧壁相贴合。喷嘴托4位于喷嘴15的一侧，接头2中的钻井液通过喷嘴15进入推腔14，推动喷嘴托4在推腔14中滑动。如附图8所示，喷嘴托4的一端开设有第一孔41，其相对的另一端开设有第二孔42，第一孔41与第二孔42连通，且第一孔41与喷嘴15连通，第二孔42内固定设置有推杆5。

在一个实施例中，推杆5的一端设置有第一外螺纹51，如附图7所示，通过第一外螺纹51，推杆5可旋接在第二孔42内。推杆5的内部开设有第二贯通孔52。第二贯通孔52的一端与第一孔41连通，另一端与公共腔13连通。接头2中的钻井液通过喷嘴15进入推腔14中，推动喷嘴托4滑动的同时，从第一孔41进入第二贯通孔52，再由第二贯通孔52进入公共腔13，通过公共腔13流出本体1。

在一个实施例中，推杆5远离喷嘴托4的一端穿过第一贯通孔16延伸至公共腔13内，如附图1所示。推杆5位于公共腔13内的一端为球形结构53，球形结构53与扩径刀翼3适配，且扩径刀翼3与球形结构53适配的一面为斜面34。推杆5在钻井液的推动作用下，推动扩径刀翼3向本体1外侧探出。推杆5的球形结构53推动扩径刀翼3的斜面34，实现扩径刀翼3向本体1的外侧探出。

在一个实施例中，推腔14内还设置有弹簧6，如附图1所示，弹簧6套设于推杆5。钻井液经喷嘴15的进入推腔14中推动喷嘴托4滑动，喷嘴托4带动推杆5移动，推杆5推动扩径刀翼3向本体1外侧探出，喷嘴托4在滑动过程中，挤压弹簧6，当扩径结束后，弹簧6释放回复力，带动喷嘴托4反向滑动，推杆5反向移动，扩径刀翼3返回本体1内侧。

在一个实施例中，喷嘴托4与推腔14相贴合的外侧壁设置有O型圈43，如附图1所示。O型圈43用于保证喷嘴托4外侧壁与推腔14腔体内侧壁之间的密封性。

在一个实施例中，扩径刀翼3具有复位部31、安装部32以及扩径部33，如附图1、5所示。安装部32位于扩径部33与复位部31之间。复位部31与复位件7连接，安装部32与本体1铰接，扩径部33经安装部32转动设置在本体1的内外两侧。扩径操作时，推杆5推动斜面34，使得扩径部33经安装部32转动，向本体1的外侧探出，复位部31挤压复位件7，扩径结束后，复位件7释放回复力，扩径部33经安装部32反向转动，返回本体1的内侧。

在一个实施例中，刀槽12的槽壁上开设有安装槽17，如附图1、2所示，安装槽17内固定设置有复位件7。如附图9所示，复位件7具有复位片71，复位片71延伸至安装槽17的外侧。如附图1所示，复位部31设置有复位槽35，复位片71的一端位于复位槽35内。扩径部33向本体1的外侧探出时，复位槽35挤压复位片71，当扩径结束后，复位片71释放回复力，扩径部33返回本体1的内侧。在一个具体的实施场景中，复位件7可以是蝶形弹簧。

可以理解的是：扩径刀翼3的端部设置有钻齿，钻齿的种类可以是“硬质合金齿，聚晶金刚石齿，PDC齿等”。钻齿的形状“圆形、椭圆形、方形、三角形、楔形等”。钻齿的作用是“切削地层、磨铣井底等”。

在一个实施例中，接头2的内部设置有第三贯通孔21，如附图1所示，第三贯通孔21与喷嘴15连通。如附图6所示，接头2的一端设置有第二外螺纹22，通过第二外螺纹22，接头2可旋接在本体1上。如附图1所示，本体1上还开设有贯通连接部11的销钉孔18，当销钉孔18中适配销钉时，销钉可抵制接头2松动。如附图6所示，接头2的另一端还设置有第二外螺纹23，通过第二外螺纹23，接头2可旋接在扩径管柱上，扩径钻头经接头2安装在扩径管柱上。

本发明的扩径钻头的工作方式：

工作时，将接头2旋接在扩径管柱的最下部，扩径钻头随扩径管柱下井。当扩径钻头到达预定位置时，扩径管柱中的钻井液进入接头2，由喷嘴15进入推腔14，推动喷嘴托4滑动，带动推杆5移动，推杆5的球形结构53推动扩径刀翼3的斜面34，使得扩径刀翼3的扩径部33向本体1的外侧探出。同时，喷嘴托4在滑动过程中，挤压弹簧6，扩径部33向本体1外侧探出时，复位槽35挤压复位片71。在本体1的转动下，扩径部33对井道进行扩径。钻井液经喷嘴托4进入第二贯通孔52，由第二贯通孔52流入公共腔13内，再由公共腔13经刀槽12向本体1的外部流出。扩径结束后，钻井液停止进入接头2，弹簧6释放回复力，喷嘴托4向反方向滑动，带动推杆5向反方向滑动，复位片71释放回复力，扩径刀翼3返回本体1的内侧。

需要说明的是，喷嘴15具有一个较小的孔径 ，喷嘴15可以起到一个类似节流的作用。当钻井液经接头2上的第三贯通孔21进入到推腔14的一侧时，钻井液的压力可以足以推动喷嘴托4在推腔14内滑动，同时，少部分钻井液经喷嘴15、喷嘴托4上的第一孔41和第二孔42及推杆5上的第三贯通孔52向刀槽12流动。

基于上述各实施例，本发明实施例的扩径钻头具有以下优点：钻井液经喷嘴15进入推腔14，推动活塞体4在推腔14内滑动，带动推杆5移动，推杆5推动扩径刀翼3向本体1的外侧探出，并随着本体1的转动，实现扩径，扩径结束后，扩径刀翼3经复位件7返回本体1的内侧，其结构简单，操作安全、方便，工作效率高，能实现快速扩径。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扩径钻头，其特征在于，包括：

本体，一端设置有连接部，其相对的另一端侧壁上周向设置有若干刀槽，且若干所述刀槽向所述本体的中轴方向延伸构成公共腔；

接头，设置在所述连接部处；

推腔，形成在所述本体内，与所述连接部连通，其内滑动设置有推杆，所述推杆的一端位于所述公共腔内；

扩径刀翼，设置在所述刀槽内，其部分位于所述公共腔内，与所述本体铰接，且还与所述本体通过复位件连接；

其中，所述推杆与所述扩径刀翼适配，当该扩径钻头处于工作状态时，钻井液经所述接头进入推腔，推动所述推杆滑动，所述推杆推动所述扩径刀翼向所述本体的外侧探出，并随着本体的转动实现扩径，扩径结束后，所述扩径刀翼经所述复位件返回所述本体的内侧。

2.根据权利要求1所述的扩径钻头，其特征在于：

所述推腔的一端设置有喷嘴，其相对的另一端设置有第一贯通孔；

所述喷嘴与所述接头连通，所述第一贯通孔与所述公共腔连通。

3.根据权利要求2所述的扩径钻头，其特征在于：

所述推腔内还设置有喷嘴托，所述喷嘴托滑动设置在所述推腔内，所述喷嘴托的外侧壁与所述推腔的腔体内侧壁相贴合；

所述喷嘴托的一端开设有第一孔，其相对的另一端开设有第二孔，所述第一孔与所述第二孔连通；

且所述第一孔与所述喷嘴连通，所述第二孔内固定设置有所述推杆。

4.根据权利要求3所述的扩径钻头，其特征在于：

所述推杆的一端设置有第一外螺纹，通过所述第一外螺纹，所述推杆可旋接在所述第二孔内；

所述推杆的内部开设有第二贯通孔，所述第二贯通孔的一端与所述第一孔连通，另一端与所述公共腔连通。

5.根据权利要求4所述的扩径钻头，其特征在于：

所述推杆远离所述喷嘴托的一端穿过所述第一贯通孔延伸至所述公共腔内；

所述推杆位于所述公共腔内的一端为球形结构，所述球形结构与所述扩径刀翼适配，且所述扩径刀翼与所述球形结构适配的一面为斜面；

所述推杆在钻井液的推动作用下，其球形结构推动所述扩径刀翼向本体的外侧探出。

6.根据权利要求1或5所述的扩径钻头，其特征在于，所述推腔内还设置有弹簧，所述弹簧套设于所述推杆。

7.根据权利要求2或5所述的扩径钻头，其特征在于，所述喷嘴托与所述推腔相贴合的外侧壁设置有O型圈。

8.根据权利要求1所述的扩径钻头，其特征在于：

所述扩径刀翼具有复位部、安装部以及扩径部，所述安装部位于所述扩径部与复位部之间；

所述复位部与所述复位件连接；

所述安装部与所述本体铰接；

所述扩径部经安装部转动设置在所述刀槽的内外两侧。

9.根据权利要求8所述的扩径钻头，其特征在于：

所述刀槽的槽壁上开设有安装槽，所述安装槽内固定设置有所述复位件；

所述复位件具有复位片，所述复位片延伸至所述安装槽的外侧；

所述复位部设置有复位槽，所述复位片的一端位于所述复位槽内；

所述扩径部向所述刀槽的外侧探出时，所述复位槽挤压所述复位片，当扩径结束后，复位片释放回复力，所述扩径部返回所述本体的内侧。

10.根据权利要求2所述的扩径钻头，其特征在于：

所述接头的内部设置有第三贯通孔，所述第三贯通孔与所述喷嘴连通；

所述接头的一端设置有第二外螺纹，通过所述第二外螺纹，所述接头可旋接在所述本体上；

所述本体上还开设有贯通所述连接部的销钉孔，当所述销钉孔中适配销钉时，所述销钉可抵制所述接头松动。

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