CN114059932B - 一种石油天然气钻井的随钻动力扩眼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻井装置技术领域，具体涉及一种石油天然气钻井的随钻动力扩眼器；包括外壳体、传动轴、扩壁组件、支撑板和复位组件，外壳体滑动套装于所述传动轴上；外壳体的内壁开设有环形槽，环形槽的槽底开设有连通外部的扩壁孔，扩壁孔开设有台阶槽；扩壁组件包括扩壁刀和第一弹簧，所述扩壁刀滑动插装于所述扩壁孔内，扩壁刀的面向所述传动轴的一端为倾斜端，所述第一弹簧安装于所述台阶槽内，支撑板安装于所述环形槽内，支撑板的安装端与所述传动轴连接；复位组件套装于所述传动轴上，复位组件位于所述支撑板的顶端。本发明的目的是解决现有的扩眼器的刀翼在对井眼进行扩壁时，刀翼容易出现松动，使得井眼的扩壁不规整问题。
Description
技术领域
本发明涉及钻井装置技术领域，具体涉及一种石油天然气钻井的随钻动力扩眼器。
背景技术
扩眼器又称扩大器划眼钻头。是在石油钻井的钻进同时用来进行扩眼的工具。当下面钻头钻进时，上面扩眼器同时扩眼和修整井壁。
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和水平井眼缩小等问题。
目前，如中国公开号为CN109236189A公开的一种井下随钻扩眼器，包括上接头、本体和下接头。所述的上接头通过螺纹连接在本体上端，下接头通过螺纹连接在本体下端，当高压钻井液从中心管下部周向小孔进入到转位机构上端与下活塞b间的空腔中，在钻井液压力作用下，转位机构开启并向下移动，使钻井液能从中心管的周向小孔到达下活塞a下端，推动上活塞a向上运动，进而推动刀翼绕着销钉b向外转动，展开刀翼，然后在钻柱的旋转作用下，刀翼获得一个足够大的扭矩，从而进行扩眼作业。
以上的现有技术，扩眼器能够进行随钻扩眼，适宜在井眼缩径、井眼不规则或下套管周向空间窄小的情况下开展扩眼作业。然而，在钻井过程中或者起下钻时，扩眼的距离是固定的，使得扩眼器无法对井眼直径进行调整，需要频繁更换扩眼器，同时，现有的扩眼器的刀翼在对井眼进行扩壁时，刀翼容易出现松动，使得井眼的扩壁不规整，效果差的情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，以解决现有的扩眼器的刀翼在对井眼进行扩壁时，刀翼容易出现松动，使得井眼的扩壁不规整问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，包括外壳体和传动轴，所述外壳体滑动套装于所述传动轴上，还包括扩壁组件、支撑板和复位组件；
所述外壳体的内壁开设有环形槽，所述环形槽的槽口面向所述传动轴，所述环形槽的槽底开设有连通外部的扩壁孔，所述扩壁孔的面向所述传动轴的孔口端开设有台阶槽；
所述扩壁组件包括扩壁刀和第一弹簧，所述扩壁刀滑动插装于所述扩壁孔内，扩壁刀的面向所述传动轴的一端为倾斜端，所述倾斜端的倾斜面面向所述支撑板，所述第一弹簧安装于所述台阶槽内，第一弹簧的两端分别与所述扩壁刀和所述台阶槽的槽壁固定连接；
所述支撑板安装于所述环形槽内，支撑板的安装端与所述传动轴连接；
所述复位组件套装于所述传动轴上，复位组件位于所述支撑板的顶端，复位组件的两端分别与所述支撑板和所述环形槽的槽壁连接，弹簧压缩的状态下，支撑板能够推动所述扩壁刀的刀头伸出所述外壳体。
采用上述技术方案时，当传动轴带动外壳体转动时，高压钻井液挤压传动轴，使得传动轴向外壳体的底部向下移动，复位组件被挤压，传动轴带动支撑板在环形槽内滑动，支撑板与倾斜面接触，第一弹簧被挤压，使得支撑板推动扩壁刀向外部移动，增加高压钻井液的压力，从而实现对扩壁刀的距离进行调整，从而通过扩壁刀实现对井眼进行更好地扩壁。
优选的，所述复位组件包括第二弹簧，所述第二弹簧套装于所述传动轴上，第二弹簧的两端分别与所述支撑板和所述环形槽的槽壁连接。
优选的，所述支撑板的自由端的底端安装有推动柱，所述推动柱能够与所述倾斜端呈可滑动的抵紧配合。
优选的，所述倾斜面的底部开设有抵紧槽，所述推动柱能够插入所述抵紧槽内。
优选的，还包括抵紧组件，所述抵紧组件包括压力调节阀和单向泄压阀；所述外壳体的顶端设有连通所述台阶槽的压力孔，所述台阶槽的槽壁设有与外部连通的泄压孔，所述推动柱能够封闭和打开所述泄压孔，所述压力调节阀固定安装于所述外壳体上，压力调节阀的入口面与外壳体的顶端面齐平，压力调节阀的出口端与所述压力孔密封连通，所述单向泄压阀安装于所述泄压孔内。
优选的，所述抵紧组件还包括压力管道，所述压力管道固定安装于所述压力孔内，压力管道的两端分别与所述压力调节阀的出口端和所述台阶槽连通。
优选的，还包括伸长组件，所述伸长组件包括副刀、滑动板和拉绳；所述扩壁刀内设有滑动腔，所述滑动腔设有与扩壁刀的刀头的轴向连通的安装孔，且滑动腔设有与所述台阶槽连通的加压通道，所述副刀滑动插装于所述安装孔内，所述滑动板滑动安装于所述滑动腔内，所述滑动板与所述副刀固定连接，所述滑动板能够推动所述副刀伸出安装孔，所述拉绳一端与所述支撑板的底端，拉绳的另一端穿过所述加压通道与所述滑动板固定连接。
优选的，所述外壳体的内壁上安装有密封圈，所述密封圈与所述传动轴滑动连接。
本方案产生的有益效果是：
1、通过扩壁组件、支撑板和复位组件的设置，高压钻井液推动传动轴向下移动，使得传动轴带动支撑板向下移动，支撑板推动扩壁刀向外部移动，支撑板对扩壁刀进行抵紧，从而通过扩壁刀实现对井眼进行更好地扩壁。
2、打开压力调节阀，高压钻井液依次通过压力调节阀和压力孔进入到泄压台阶槽内，高压钻井液对倾斜面进行挤压，从而避免扩壁刀在扩壁的时候出现松动，实现扩壁刀能够更好的对井眼进行扩壁。
3、通过副刀、滑动板和拉绳的设置，当扩壁刀的扩壁直径小于井眼的扩壁直径时，台阶槽内的高压钻井液穿过进入到滑动腔内，高压钻井液推动滑动板在滑动腔内移动，使得滑动板推动副刀伸出安装孔，使得副刀增长的扩壁刀的扩壁直径，从而通过副刀实现对井眼进行扩壁。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一种石油天然气钻井的随钻动力扩眼器的正剖的结构示意图；
图2为图1中A-A方向的结构示意图；
图3为图1中B处的局部放大示意图；
图4为本发明一种石油天然气钻井的随钻动力扩眼器中扩壁组件的正剖图；
图5为图4中C-C方向的示意图。
附图标记：
外壳体1、传动轴2、扩壁组件3、扩壁刀31、倾斜端32、第一弹簧33、抵紧槽34、支撑板4、推动柱41、第二弹簧5、抵紧组件6、压力调节阀61、单向泄压阀62、压力管道63、伸长组件7、副刀71、滑动板72、拉绳73、密封圈8。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
请参阅图1-图5，一种石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，包括外壳体1、传动轴2、扩壁组件3、支撑板4和复位组件。外壳体1滑动套装于传动轴2上，使得传动轴2能够沿外壳体1的高度方向滑动。
同时，外壳体1的内壁上安装有密封圈8，密封圈8与传动轴2滑动连接。密封圈8为环形的形状，密封圈8对外壳体1与传动轴2之间的间隙进行密封，避免高压钻井液进入到传动轴2的外表面。
外壳体1的内壁开设有环形槽，环形槽的槽口面向传动轴2，环形槽的槽底开设有连通外部的扩壁孔，扩壁孔的面向传动轴2的孔口端开设有台阶槽。
请一并参阅图1和图3，扩壁组件3包括扩壁刀31和第一弹簧33，扩壁刀31滑动插装于扩壁孔内，扩壁刀31的面向传动轴2的一端为倾斜端32，倾斜端32的倾斜面面向支撑板4，倾斜面的底部开设有抵紧槽34。第一弹簧33安装于台阶槽内，第一弹簧33的两端分别与扩壁刀31和台阶槽的槽壁固定连接。本实施例中，第一弹簧33套装在扩壁刀31上。
其中，支撑板4安装于环形槽内，支撑板4的安装端与传动轴2通过焊接的方式固定连接。本实施例中，支撑板4的自由端与环形槽的槽壁接触，且与环形槽的槽壁呈滑动配合。以便于对支撑板4进行更好地限位。
同时，支撑板4的自由端的底端安装有推动柱41，推动能够与倾斜端32呈可滑动的抵紧配合。推动柱41能够插入抵紧槽34内。通过推动柱41能够更好地推动扩壁刀31向外移动，同时，推动柱41插入到抵紧槽34内时，增加了与扩壁刀31的接触面积，当推动柱41向上移动时，也能使得推动柱41对扩壁刀31进行抵紧，表面扩壁刀31在扩壁时，减小扩壁刀31出现退刀的出现。
复位组件套装于传动轴2上，复位组件位于支撑板4的顶端，复位组件的两端分别与支撑板4和环形槽的槽壁连接，弹簧压缩的状态下，支撑板4能够推动扩壁刀31的刀头伸出外壳体1。
本实施例中，复位组件为第二弹簧5，第二弹簧5套装于传动轴2上，第二弹簧5的两端分别与支撑板4和环形槽的槽壁连接。第二弹簧5蓄力后，第二弹簧5能够更好地带动支撑板4和传动轴2一起向上移动。
以上的技术方案，传动轴2伸入到井眼进行工作时，向传动轴2的顶部流入高压钻井液，传动轴2受到高压钻井液的挤压，使得传动轴2向外壳体1的底部向下移动，传动轴2带动支撑板4在环形槽内向下滑动，第二弹簧5被拉长蓄力，使得推动柱41与扩壁刀31的倾斜面接触，第一弹簧33被挤压蓄力，推动柱41推动扩壁刀31向外部移动。当扩壁完成时，，从而通过扩壁刀31实现对井眼进行更好地扩壁和平整。
在实施例一的基础上，本实施例中，请一并参阅图1和图2，还包括抵紧组件6，抵紧组件6包括压力调节阀61和单向泄压阀62。压力调节阀61和单向泄压阀62均可选用现有钻井用的电动的压力调节阀61和电动的单向泄压阀62。
具体的，外壳体1的顶端设有连通台阶槽的压力孔，台阶槽的槽壁设有与外部连通的泄压孔，泄压孔与推动柱41相对，使得推动柱41能够封闭和打开泄压孔，压力调节阀61固定安装于外壳体1上，压力调节阀61的入口面与外壳体1的顶端面齐平，压力调节阀61的出口端与压力孔密封连通。本实施例中，压力调节阀61安装于外壳体1与传动轴2之间。单向泄压阀62安装于泄压孔内。
打开压力调节阀61，高压钻井液依次流过压力调节阀61和压力孔进入到台阶槽，从而使得高压钻井液对扩壁刀31的倾斜面进行挤压，扩壁刀31扩壁完成后，打开单向泄压阀62，台阶槽内的高压钻井液从泄压孔流出。从而增强对扩壁刀31的抵紧力，避免扩壁刀31能更好的对井眼进行扩壁。
同时，抵紧组件6还包括压力管道63，压力管道63固定安装于压力孔内，压力管道63的两端分别与压力调节阀61的出口端和台阶槽连通。高压钻进液进入到压力管道63，从而减轻高压钻井液对压力孔的冲击。
实施例三
在以上实施例一和实施例二的基础上，本实施例中，请一并参阅图4和图5，还包括伸长组件7，伸长组件7包括副刀71、滑动板72和拉绳73。扩壁刀31内设有滑动腔，滑动腔设有与扩壁刀31的刀头的轴向连通的安装孔，滑动腔设有与台阶槽连通的加压通道，副刀71滑动插装于安装孔内，滑动板72密封的滑动安装于滑动腔内，滑动板72与副刀71通过焊接的方式固定连接，滑动板72能够推动副刀71伸出安装孔，拉绳73一端与支撑板4的底端，拉绳73的另一端穿过加压通道与滑动板72固定连接，且拉绳73与加油通道存在间隙。
当井眼的扩壁直径需要增大时，高压钻井液进入到台阶槽内后，高压钻井液进入到加压通道内，高压钻井液推动滑动板72滑动，从而使得滑动板72推动副刀71移动，进而使得副刀71伸出安装孔，从而通过副刀71增长扩壁刀31的扩壁距离，当扩壁完成后，支撑板4拉动拉绳73向上移动，从而通过拉绳73拉动滑动板72和副刀71复位，从而实现扩壁刀31对井眼进行更好的扩壁。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，包括外壳体(1)和传动轴(2)，所述外壳体(1)滑动套装于所述传动轴(2)上，其特征在于，还包括扩壁组件(3)、支撑板(4)和复位组件；
所述外壳体(1)的内壁开设有环形槽，所述环形槽的槽口面向所述传动轴(2)，所述环形槽的槽底开设有连通外部的扩壁孔，所述扩壁孔的面向所述传动轴(2)的孔口端开设有台阶槽；
所述扩壁组件(3)包括扩壁刀(31)和第一弹簧(33)，所述扩壁刀(31)滑动插装于所述扩壁孔内，扩壁刀(31)的面向所述传动轴(2)的一端为倾斜端(32)，所述倾斜端(32)的倾斜面面向所述支撑板(4)，所述第一弹簧(33)安装于所述台阶槽内，第一弹簧(33)的两端分别与所述扩壁刀(31)和所述台阶槽的槽壁固定连接；
所述支撑板(4)安装于所述环形槽内，支撑板(4)的安装端与所述传动轴(2)连接；
所述复位组件套装于所述传动轴(2)上，复位组件位于所述支撑板(4)的顶端，复位组件的两端分别与所述支撑板(4)和所述环形槽的槽壁连接，弹簧压缩的状态下，支撑板(4)能够推动所述扩壁刀(31)的刀头伸出所述外壳体(1)。
2.根据权利要求1所述的石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，其特征在于，所述复位组件包括第二弹簧(5)，所述第二弹簧(5)套装于所述传动轴(2)上，第二弹簧(5)的两端分别与所述支撑板(4)和所述环形槽的槽壁连接。
3.根据权利要求2所述的石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，其特征在于，所述支撑板(4)的自由端的底端安装有推动柱(41)，所述推动柱(41)能够与所述倾斜端(32)呈可滑动的抵紧配合。
4.根据权利要求3所述的石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，其特征在于，所述倾斜面的底部开设有抵紧槽(34)，所述推动柱(41)能够插入所述抵紧槽(34)内。
5.根据权利要求4所述的石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，其特征在于，还包括抵紧组件(6)，所述抵紧组件(6)包括压力调节阀(61)和单向泄压阀(62)；
所述外壳体(1)的顶端设有连通所述台阶槽的压力孔，所述台阶槽的槽壁设有与外部连通的泄压孔，所述推动柱(41)能够封闭和打开所述泄压孔，所述压力调节阀(61)固定安装于所述外壳体(1)上，压力调节阀(61)的入口面与外壳体(1)的顶端面齐平，压力调节阀(61)的出口端与所述压力孔密封连通，所述单向泄压阀(62)安装于所述泄压孔内。
6.根据权利要求5所述的石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，其特征在于，所述抵紧组件(6)还包括压力管道(63)，所述压力管道(63)固定安装于所述压力孔内，压力管道(63)的两端分别与所述压力调节阀(61)的出口端和所述台阶槽连通。
7.根据权利要求6所述的石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，其特征在于，还包括伸长组件(7)，所述伸长组件(7)包括副刀(71)、滑动板(72)和拉绳(73)；
所述扩壁刀(31)内设有滑动腔，所述滑动腔设有与扩壁刀(31)的刀头的轴向连通的安装孔，且滑动腔设有与所述台阶槽连通的加压通道，所述副刀(71)滑动插装于所述安装孔内，所述滑动板(72)滑动安装于所述滑动腔内，所述滑动板(72)与所述副刀(71)固定连接，所述滑动板(72)能够推动所述副刀(71)伸出安装孔，所述拉绳(73)一端与所述支撑板(4)的底端，拉绳(73)的另一端穿过所述加压通道与所述滑动板(72)固定连接。
8.根据权利要求1或7所述的石油天然气钻井的随钻动力扩眼器，其特征在于，所述外壳体(1)的内壁上安装有密封圈(8)，所述密封圈(8)与所述传动轴(2)滑动连接。
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