CN114562210B - 一种油气井随钻扩眼器 - Google Patents
一种油气井随钻扩眼器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114562210B CN114562210B CN202210220965.6A CN202210220965A CN114562210B CN 114562210 B CN114562210 B CN 114562210B CN 202210220965 A CN202210220965 A CN 202210220965A CN 114562210 B CN114562210 B CN 114562210B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pull rod
- mandrel
- hole
- valve body
- reamer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 107
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 40
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 claims description 29
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 28
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 15
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 10
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/28—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
- E21B10/32—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools
- E21B10/322—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools cutter shifted by fluid pressure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
- E21B10/32—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools
- E21B10/325—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools the cutter being shifted by a spring mechanism
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/10—Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种油气井随钻扩眼器，包括上筒体、回收拉杆、下筒体和芯轴，所述上筒体的下端与下筒体的上端通过螺纹连接，所述回收拉杆与上筒体间设有回收弹簧，所述芯轴与下筒体间设有弹簧座、浮动块和固定座，浮动块可沿芯轴小径段上下移动从而使浮动块上下的流体压力相同，所述芯轴大径段下端面与弹簧座间设有复位弹簧，在所述下筒体上设有扩眼刀翼，扩眼刀翼可绕销轴转动；当钻井液循环时，高压钻井液使芯轴向下移动并带动扩眼刀翼向外伸出，停泵时扩眼刀翼收缩；当扩眼刀翼被卡住时，则向钻柱内投入憋压球使回收拉杆下移并将芯轴上提，钻井液则通过上筒体旁通孔与井眼环空连通。本发明装置可实现不限次数循环及扩眼刀翼被卡时强制收回。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下钻井工具，具体是一种可通过地面进行扩眼刀翼伸出与收缩控制的油气井随钻扩眼器，属于钻井装备技术领域。
背景技术
随着油气勘探开发向深部地层发展，地层构造和井身结构越趋复杂，钻井遇到的挑战也逐步增大，包括井眼尺寸小、岩石可钻性差、环空压耗大等。小井眼钻井能够降低油田勘探开发成本，边远探井或后勤供应困难的地区应用小井眼技术可节约钻井成本50％～75％。然而，小井眼由于井眼与套管柱之间的环空间隙小而无法加扶正器，井眼中的泥饼及井眼缩径使套管不易居中，造成水泥环薄，施工过程中环空压耗大，注水泥施工压力高，且易压漏地层，导致顶替效率低等问题，严重影响井眼的固井质量。因此，小井眼钻井往往需要将局部井段的井径扩大。
在现有技术中，常采用随钻扩眼器进行局部井段的扩大，例如分流压差式和投球式的随钻扩眼器。分流压差式随钻扩眼器中，流入钻柱的一部分钻井液经专门的流道，剪断销钉滑道移动打开流体连通孔用于驱动扩眼刀翼向外伸出。然而，这一结构的缺点在于无法多次使用。投球式随钻扩眼器是通过向钻柱中投入球进行憋压，然后使扩眼刀翼向外伸出。这一结构的不足在于，需要设专门的球袋用于收球，钻井液主流道比较小，同时这一结构也无法真正实现不限次数循环。
在当前的钻井工艺中，针对不同的地层及不同的钻井工艺，会使用不同类型的钻井工具。为丰富随钻扩眼工具的结构，使钻井作业人员有更多选择，需要设计具有不限循环次数及具有强制回收功能的随钻扩眼器。
发明内容
本发明的目的在于：提出一种油气井随钻扩眼器，用于在领眼钻头钻进后的井眼产生井眼缩径、盐膏层地层蠕变、固井水泥环间隙小等情形下使用扩眼刀翼将井眼尺寸扩大，从而实现钻具减少卡钻或提高固井质量等目的。
本发明采用的技术方案是：
一种油气井随钻扩眼器，包括上筒体、回收拉杆、下筒体和芯轴，所述上筒体的下端与下筒体的上端通过螺纹连接，所述回收拉杆设于上筒体内且二者同轴，所述芯轴设于下筒体内且二者同轴；所述上筒体内部的下端设有中空的上筒体内台阶，所述回收拉杆为阶梯状的中空杆，回收拉杆包括拉驱动锥面、杆大径段、拉杆小径段、拉杆爪体、拉杆槽、拉力作用面和导向锥面，所述驱动锥面设于拉杆大径段的内壁且上端直径大下端直径小，所述拉杆爪体设于拉杆小径段的下端，所述拉杆爪体间设有拉杆槽，所述拉杆爪体的下端设有凸块，所述拉杆爪体下端的凸块上设有导向锥面和拉力作用面；在所述拉杆大径段的下端与上筒体内台阶间设有回收弹簧，所述拉杆小径段穿过回收弹簧及上筒体内台阶；所述下筒体上设有销钉孔、下筒体厚壁段、刀翼安装孔、销轴安装孔和阀体连接螺纹，所述下筒体内设有弹簧座和固定座，所述弹簧座和固定座均通过固定销与销钉孔连接固定于下筒体内，所述弹簧座与固定座之间设有浮动块；所述芯轴为阶梯状的中空杆，芯轴包括芯轴大径段、芯轴小径段和芯轴齿轮槽，所述芯轴大径段的下端面与弹簧座之间设有复位弹簧；所述刀翼安装孔设于下筒体厚壁段内，所述刀翼安装孔内设有扩眼刀翼，所述扩眼刀翼上设有刀翼销轴孔，所述销轴穿过刀翼销轴孔和销轴安装孔并将扩眼刀翼安装于下筒体内，所述扩眼刀翼可绕销轴转动；在所述下筒体的阀体连接螺纹处连接有单向阀体，所述单向阀体内设有冲洗弹簧、钢珠和空心螺帽。
所述刀翼安装孔和销轴安装孔的数量均2个且沿下筒体厚壁段周向均匀分布；所述销轴安装孔的中心轴与下筒体的中心轴垂直。
所述拉杆大径段与上筒体内壁间、芯轴大径段与下筒体内壁间、浮动块与下筒体内壁间、浮动块与芯轴小径段外壁间、固定座与下筒体内壁间、固定座与芯轴小径段外壁间均设有密封圈。
进一步的，所述弹簧座和固定座的上端均设有螺纹盲孔，用于：所述随钻扩眼器在安装时，弹簧座和固定座与安装工装连接。
所述上筒体还包括上筒体旁通孔；当需要通过回收拉杆将芯轴强制上拉从而将扩眼刀翼收回时，所述随钻扩眼器还包括憋压球，所述憋压球的直径大于回收拉杆的驱动锥面下端内径，通过钻柱向所述随钻扩眼器内投入憋压球，憋压球将回收拉杆的流道堵住，钻井液憋压并向下驱动回收拉杆，钻井液则通过上筒体旁通孔与井眼环空连通。
进一步的，由于投入的投入憋压球将钻井液通道堵塞，当钻井泥浆憋压时容易造成井下压力事故，钻柱起钻时钻井泥浆也会溢至钻井台，设置的上筒体旁通孔可将钻柱内环空与井眼环空连通，避免因钻井液压力引起的事故。
所述下筒体还包括下筒体旁通孔和清洗流道，所述下筒体旁通孔将下筒体、芯轴、浮动块以及固定座间的腔体与井眼环空连通，所述下筒体旁通孔内设有滤板，所述清洗流道的作用为：冲刷扩眼刀翼防止扩眼刀翼上形成泥包。
进一步的，由钻柱外壁与井筒壁形成井眼环空，环空内的泥浆带有岩屑和砂石颗粒等，为避免砂粒等进入所述随钻扩眼器影响密封圈的性能，设置滤板用于避免大粒径砂粒进入。
进一步的，所述扩眼刀翼所在刀翼安装孔处的压力与井眼环空压力相同，由于所述随钻扩眼器下方还设有螺杆钻具和钻头等，该处压力小于随钻扩眼器内部压力，因此高压钻井液可通过清洗流道对扩眼刀翼进行清洗。
所述芯轴还包括上提台阶面，当拉杆爪体末端的导向锥面进入芯轴大径段内壁上内凹的环形腔时，拉力作用面与上提台阶面相互作用。
进一步的，当所述导向锥面受径向压缩时，拉杆爪体下端的凸块外径比芯轴大径段内径更大，由于拉杆爪体间设有拉杆槽，拉杆爪体可向中间收缩，因此拉杆爪体下端的凸块可进入芯轴大径段内壁上内凹的环形腔。
所述扩眼刀翼还包括刀翼光滑面、刀翼齿轮槽和钻齿孔，所述刀翼光滑面用于扩眼刀翼与刀翼安装孔间的密封，所述刀翼齿轮槽与芯轴齿轮槽配合从而用于芯轴驱动扩眼刀翼的旋转，所述钻齿孔用于安装硬质合金柱。
所述单向阀体包括阀体侧流孔、阀体轴向槽、阀体弹簧孔和螺帽台，所述阀体侧流孔的内径小于阀体弹簧孔的内径，所述阀体弹簧孔上设有阀体轴向槽；所述阀体弹簧孔内设有冲洗弹簧和钢珠，所述钢珠的直径略小于阀体弹簧孔的内径，在螺帽台上安装空心螺帽用于防止钢珠掉出且使高压钻井液进入阀体侧流道。
进一步的，流向所述芯轴下端的高压钻井液一部分流向钻头，另一部分流向单向阀体，流向单向阀体的高压钻井液通过螺帽台后推动钢珠并压缩冲洗弹簧，钻井液通过阀体轴向槽并流向阀体侧流孔，最终流过清洗流道并洗清扩眼刀翼。
所述芯轴大径段的下端面、浮动块的上端面、下筒体的内壁及芯轴的外壁所形成的腔体间注有润滑油，润滑油由销钉孔注入。
进一步的，当钻井泵向钻柱内循环钻井液时，钻井液经过所述上筒体和回收拉杆，高压钻井液作用于芯轴大径段的上端面，芯轴大径段的下端面则受润滑油压力作用，由于浮动块可沿芯轴小径段滑动，浮动块下方作用井眼环空的低压泥浆，因此在浮动块的调节下润滑油压力与井眼环空压力相同，即作用于芯轴大径段下端面的润滑油的压力小于作用于芯轴大径段上端面的钻井液压力，芯轴向下移动并压缩复位弹簧，芯轴向下的移动还将驱动扩眼刀翼绕销轴转动并将装有硬质合金部分露出下筒体外，实现扩眼刀翼协助领眼钻头破碎岩石。
进一步的，当钻井泵停泵时，钻井液停止循环，芯轴大径段上下端面压力差消失，芯轴在复位弹簧作用下向上移动，当扩眼刀翼因砂粒进入缝隙等原因被卡住时，存在无法收回的可能，为了将扩眼刀翼收回，向钻柱内投入憋压球并开启泥浆泵，憋压球将回收拉杆流道堵住并驱动回收拉杆向下移动，回收弹簧被压缩，拉杆爪体下端的凸块进入芯轴大径段内壁上内凹的环形腔，关停钻井泵，拉力作用面与上提台阶面相互作用，此时作用于芯轴的上提力包括复位弹簧和回收弹簧的轴向力。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：(1)现有技术中通过压差进行扩眼刀翼伸出的结构常需要将销钉剪断，无法重复，而投球式的随钻扩眼刀翼则无法进行无限次循环的伸出与收缩，本发明装置当钻井液流通时则可实现刀翼外扩；(2)当钻井液不循环时，扩眼刀翼自动收缩，避免伸出的刀翼向上刮切井壁，也可避免造成钻柱无法起钻的情形；(3)本装置设有强制收回机构，当复位弹簧无法向上推动芯轴时，可通过向装置内投入合金球使回收拉杆下移，当钻井泵关停后，回收拉杆将在回收弹簧作用下上提芯轴，从而进一步使扩眼刀翼收缩。
附图说明
图1为本发明一种油气井随钻扩眼器的结构示意图；
图2为图1中的A-A剖面示意图；
图3为图1中的B-B剖面示意图；
图4为图1中的C-C剖面示意图；
图5为图1中的D-D剖面示意图；
图6为本发明一种油气井随钻扩眼器的上筒体的结构示意图；
图7为本发明一种油气井随钻扩眼器的回收拉杆的结构示意图；
图8为本发明一种油气井随钻扩眼器的回收拉杆的另一结构示意图；
图9为本发明一种油气井随钻扩眼器的下筒体的结构示意图；
图10为本发明一种油气井随钻扩眼器的下筒体的另一结构示意图；
图11为本发明一种油气井随钻扩眼器的下筒体的另一结构示意图；
图12为本发明一种油气井随钻扩眼器的芯轴的结构示意图；
图13为本发明一种油气井随钻扩眼器的芯轴的另一结构示意图；
图14为本发明一种油气井随钻扩眼器的扩眼刀翼的结构示意图；
图15为本发明一种油气井随钻扩眼器的扩眼刀翼的另一结构示意图；
图16为本发明一种油气井随钻扩眼器的单向阀体的结构示意图；
图17为本发明一种油气井随钻扩眼器的单向阀体的另一结构示意图；
图18为本发明一种油气井随钻扩眼器因钻井液流动使芯轴下移并带动扩眼刀翼伸出时的结构示意图；
图19为本发明一种油气井随钻扩眼器当需要强制收回扩眼刀翼时，投入憋压球并使回收拉杆将芯轴向上提时的结构示意图；
图中：1-上筒体，1a-上筒体旁通孔，1b-上筒体内台阶，2-回收拉杆，2a-驱动锥面，2b-拉杆大径段，2c-拉杆小径段，2d-拉杆爪体，2e-拉杆槽，2f-拉力作用面，2g-导向锥面，3-密封圈，4-回收弹簧，5-下筒体，5a-销钉孔，5b-下筒体旁通孔，5c-下筒体厚壁段，5d-刀翼安装孔，5e-销轴安装孔，5f-清洗流道，5g-阀体连接螺纹，6-芯轴，6a-芯轴大径段，6b-芯轴小径段，6c-芯轴齿轮槽，6d-上提台阶面，7-复位弹簧，8-弹簧座，9-固定销，10-浮动块，11-滤板，12-固定座，13-扩眼刀翼，13a-刀翼光滑面，13b-刀翼齿轮槽，13c-刀翼销轴孔，14-销轴，15-单向阀体，15a-阀体侧流孔，15b-阀体轴向槽，15c-阀体弹簧孔，15d-螺帽台，16-冲洗弹簧，17-钢珠，18-空心螺帽，19-憋压球。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例：
如图1-17所示，一种油气井随钻扩眼器，包括上筒体1、回收拉杆2、下筒体5和芯轴6，所述上筒体1的下端与下筒体5的上端通过螺纹连接，所述回收拉杆2设于上筒体1内且二者同轴，所述芯轴6设于下筒体5内且二者同轴；所述上筒体1内部的下端设有中空的上筒体内台阶1b，所述回收拉杆2为阶梯状的中空杆，回收拉杆2包括驱动锥面2a、拉杆大径段2b、拉杆小径段2c、拉杆爪体2d、拉杆槽2e、拉力作用面2f和导向锥面2g，所述驱动锥面2a设于拉杆大径段2b的内壁且上端直径大下端直径小，所述拉杆爪体2d设于拉杆小径段2c的下端，所述拉杆爪体2d间设有拉杆槽2e，所述拉杆爪体2d的下端设有凸块，所述拉杆爪体2d下端的凸块上设有导向锥面2g和拉力作用面2f；在所述拉杆大径段2b的下端与上筒体内台阶1b间设有回收弹簧4，所述拉杆小径段2c穿过回收弹簧4及上筒体内台阶1b；所述下筒体5上设有销钉孔5a、下筒体厚壁段5c、刀翼安装孔5d、销轴安装孔5e和阀体连接螺纹5g，所述下筒体5内设有弹簧座8和固定座12，所述弹簧座8和固定座12均通过固定销9与销钉孔5a连接固定于下筒体5内，所述弹簧座8与固定座12之间设有浮动块10；所述芯轴6为阶梯状的中空杆，芯轴6包括芯轴大径段6a、芯轴小径段6b和芯轴齿轮槽6c，所述芯轴大径段6a的下端面与弹簧座8之间设有复位弹簧7；所述刀翼安装孔5d设于下筒体厚壁段5c内，所述刀翼安装孔5d内设有扩眼刀翼13，所述扩眼刀翼13上设有刀翼销轴孔13c，所述销轴14穿过刀翼销轴孔13c和销轴安装孔5e并将扩眼刀翼13安装于下筒体5内，所述扩眼刀翼13可绕销轴14转动；在所述下筒体5的阀体连接螺纹5g处连接有单向阀体15，所述单向阀体15内设有冲洗弹簧16、钢珠17和空心螺帽18。
如图9-11所示，所述刀翼安装孔5d和销轴安装孔5e的数量均2个且沿下筒体厚壁段5c周向均匀分布；所述销轴安装孔5e的中心轴与下筒体5的中心轴垂直。
所述拉杆大径段2b与上筒体1内壁间、芯轴大径段6a与下筒体5内壁间、浮动块10与下筒体5内壁间、浮动块10与芯轴小径段6b外壁间、固定座12与下筒体5内壁间、固定座12与芯轴小径段6b外壁间均设有密封圈3。
进一步的，所述弹簧座8和固定座12的上端均设有螺纹盲孔，用于：所述随钻扩眼器在安装时，弹簧座8和固定座12与安装工装连接。
如图6所示，所述上筒体1还包括上筒体旁通孔1a；当需要通过回收拉杆2将芯轴6强制上拉从而将扩眼刀翼13收回时，所述随钻扩眼器还包括憋压球19，所述憋压球19的直径大于回收拉杆2的驱动锥面2a下端内径，通过钻柱向所述随钻扩眼器内投入憋压球19，憋压球19将回收拉杆2的流道堵住，钻井液憋压并向下驱动回收拉杆2，钻井液则通过上筒体旁通孔1a与井眼环空连通。
进一步的，由于投入的投入憋压球19将钻井液通道堵塞，当钻井泥浆憋压时容易造成井下压力事故，钻柱起钻时钻井泥浆也会溢至钻井台，设置的上筒体旁通孔1a可将钻柱内环空与井眼环空连通，避免因钻井液压力引起的事故。
如图9-11所示，所述下筒体5还包括下筒体旁通孔5b和清洗流道5f，所述下筒体旁通孔5b将下筒体5、芯轴6、浮动块10以及固定座12间的腔体与井眼环空连通，所述下筒体旁通孔5b内设有滤板11，所述清洗流道5f的作用为：冲刷扩眼刀翼13防止扩眼刀翼13上形成泥包。
进一步的，由钻柱外壁与井筒壁形成井眼环空，环空内的泥浆带有岩屑和砂石颗粒等，为避免砂粒等进入所述随钻扩眼器影响密封圈的性能，设置滤板11用于避免大粒径砂粒进入。
进一步的，所述扩眼刀翼所在刀翼安装孔5d处的压力与井眼环空压力相同，由于所述随钻扩眼器下方还设有螺杆钻具和钻头等，该处压力小于随钻扩眼器内部压力，因此高压钻井液可通过清洗流道5f对扩眼刀翼进行清洗。
如图12和图13所示，所述芯轴6还包括上提台阶面6d，当拉杆爪体2d末端的导向锥面2g进入芯轴大径段6a内壁上内凹的环形腔时，拉力作用面2f与上提台阶面6d相互作用。
进一步的，当所述导向锥面2g受径向压缩时，拉杆爪体2d下端的凸块外径比芯轴大径段6a内径更大，由于拉杆爪体2d间设有拉杆槽2e，拉杆爪体2d可向中间收缩，因此拉杆爪体2d下端的凸块可进入芯轴大径段6a内壁上内凹的环形腔。
如图14和图15所示，所述扩眼刀翼13还包括刀翼光滑面13a、刀翼齿轮槽13b和钻齿孔13d，所述刀翼光滑面13a用于扩眼刀翼13与刀翼安装孔5d间的密封，所述刀翼齿轮槽13b与芯轴齿轮槽6c配合从而用于芯轴6驱动扩眼刀翼13的旋转，所述钻齿孔13d用于安装硬质合金柱。
所述单向阀体15包括阀体侧流孔15a、阀体轴向槽15b、阀体弹簧孔15c和螺帽台15d，所述阀体侧流孔15a的内径小于阀体弹簧孔15c的内径，所述阀体弹簧孔15c上设有阀体轴向槽15b；所述阀体弹簧孔15c内设有冲洗弹簧16和钢珠17，所述钢珠17的直径略小于阀体弹簧孔15c的内径，在螺帽台15d上安装空心螺帽18用于防止钢珠17掉出且使高压钻井液进入阀体侧流道。
进一步的，流向所述芯轴6下端的高压钻井液一部分流向钻头，另一部分流向单向阀体15，流向单向阀体15的高压钻井液通过螺帽台15d后推动钢珠17并压缩冲洗弹簧16，钻井液通过阀体轴向槽15b并流向阀体侧流孔15a，最终流过清洗流道5f并洗清扩眼刀翼13。
所述芯轴大径段6a的下端面、浮动块10的上端面、下筒体5的内壁及芯轴6的外壁所形成的腔体间注有润滑油，润滑油由销钉孔5a注入。
如图18所示，进一步的，当钻井泵向钻柱内循环钻井液时，钻井液经过所述上筒体1和回收拉杆2，高压钻井液作用于芯轴大径段6a的上端面，芯轴大径段6a的下端面则受润滑油压力作用，由于浮动块10可沿芯轴小径段6b滑动，浮动块10下方作用井眼环空的低压泥浆，因此在浮动块10的调节下润滑油压力与井眼环空压力相同，即作用于芯轴大径段6a下端面的润滑油的压力小于作用于芯轴大径段6a上端面的钻井液压力，芯轴6向下移动并压缩复位弹簧7，芯轴6向下的移动还将驱动扩眼刀翼13绕销轴14转动并将装有硬质合金部分露出下筒体5外，实现扩眼刀翼13协助领眼钻头破碎岩石。
如图19所示，进一步的，当钻井泵停泵时，钻井液停止循环，芯轴大径段6a上下端面压力差消失，芯轴6在复位弹簧7作用下向上移动，当扩眼刀翼13因砂粒进入缝隙等原因被卡住时，存在无法收回的可能，为了将扩眼刀翼13收回，向钻柱内投入憋压球19并开启泥浆泵，憋压球19将回收拉杆2流道堵住并驱动回收拉杆2向下移动，回收弹簧4被压缩，拉杆爪体2d下端的凸块进入芯轴大径段6a内壁上内凹的环形腔，关停钻井泵，拉力作用面2f与上提台阶面6d相互作用，此时作用于芯轴6的上提力包括复位弹簧7和回收弹簧4的轴向力。
以上所述具体实施方式用于说明本发明而非限制本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的构思和原则前提下所做出的等同变化与修改，均属于本发明系统的保护范围。
Claims (9)
1.一种油气井随钻扩眼器，包括上筒体(1)、回收拉杆(2)、下筒体(5)和芯轴(6)，其特征在于：所述上筒体(1)的下端与下筒体(5)的上端通过螺纹连接，所述回收拉杆(2)设于上筒体(1)内且二者同轴，所述芯轴(6)设于下筒体(5)内且二者同轴；所述上筒体(1)内部的下端设有中空的上筒体内台阶(1b)，所述回收拉杆(2)为阶梯状的中空杆，回收拉杆(2)包括拉驱动锥面(2a)、杆大径段(2b)、拉杆小径段(2c)、拉杆爪体(2d)、拉杆槽(2e)、拉力作用面(2f)和导向锥面(2g)，所述驱动锥面(2a)设于拉杆大径段(2b)的内壁且上端直径大下端直径小，所述拉杆爪体(2d)设于拉杆小径段(2c)的下端，所述拉杆爪体(2d)间设有拉杆槽(2e)，所述拉杆爪体(2d)的下端设有凸块，所述拉杆爪体(2d)下端的凸块上设有导向锥面(2g)和拉力作用面(2f)；在所述拉杆大径段(2b)的下端与上筒体内台阶(1b)间设有回收弹簧(4)，所述拉杆小径段(2c)穿过回收弹簧(4)及上筒体内台阶(1b)；所述下筒体(5)上设有销钉孔(5a)、下筒体厚壁段(5c)、刀翼安装孔(5d)、销轴安装孔(5e)和阀体连接螺纹(5g)，所述下筒体(5)内设有弹簧座(8)和固定座(12)，所述弹簧座(8)和固定座(12)均通过固定销(9)与销钉孔(5a)连接固定于下筒体(5)内，所述弹簧座(8)与固定座(12)之间设有浮动块(10)；所述芯轴(6)为阶梯状的中空杆，芯轴(6)包括芯轴大径段(6a)、芯轴小径段(6b)和芯轴齿轮槽(6c)，所述芯轴大径段(6a)的下端面与弹簧座(8)之间设有复位弹簧(7)；所述刀翼安装孔(5d)设于下筒体厚壁段(5c)内，所述刀翼安装孔(5d)内设有扩眼刀翼(13)，所述扩眼刀翼(13)上设有刀翼销轴孔(13c)，所述销轴(14)穿过刀翼销轴孔(13c)和销轴安装孔(5e)并将扩眼刀翼(13)安装于下筒体(5)内，所述扩眼刀翼(13)可绕销轴(14)转动；在所述下筒体(5)的阀体连接螺纹(5g)处连接有单向阀体(15)，所述单向阀体(15)内设有冲洗弹簧(16)、钢珠(17)和空心螺帽(18)。
2.根据权利要求1所述的一种油气井随钻扩眼器，其特征在于：所述刀翼安装孔(5d)和销轴安装孔(5e)的数量均2个且沿下筒体厚壁段(5c)周向均匀分布；所述销轴安装孔(5e)的中心轴与下筒体(5)的中心轴垂直。
3.根据权利要求1所述的一种油气井随钻扩眼器，其特征在于：所述拉杆大径段(2b)与上筒体(1)内壁间、芯轴大径段(6a)与下筒体(5)内壁间、浮动块(10)与下筒体(5)内壁间、浮动块(10)与芯轴小径段(6b)外壁间、固定座(12)与下筒体(5)内壁间、固定座(12)与芯轴小径段(6b)外壁间均设有密封圈(3)。
4.根据权利要求1所述的一种油气井随钻扩眼器，其特征在于：所述上筒体(1)还包括上筒体旁通孔(1a)；当需要通过回收拉杆(2)将芯轴(6)强制上拉从而将扩眼刀翼(13)收回时，所述随钻扩眼器还包括憋压球(19)，所述憋压球(19)的直径大于回收拉杆(2)的驱动锥面(2a)下端内径，通过钻柱向所述随钻扩眼器内投入憋压球(19)，憋压球(19)将回收拉杆(2)的流道堵住，钻井液憋压并向下驱动回收拉杆(2)，钻井液则通过上筒体旁通孔(1a)与井眼环空连通。
5.根据权利要求1所述的一种油气井随钻扩眼器，其特征在于：所述下筒体(5)还包括下筒体旁通孔(5b)和清洗流道(5f)，所述下筒体旁通孔(5b)将下筒体(5)、芯轴(6)、浮动块(10)以及固定座(12)间的腔体与井眼环空连通，所述下筒体旁通孔(5b)内设有滤板(11)，所述清洗流道(5f)的作用为：冲刷扩眼刀翼(13)防止扩眼刀翼(13)上形成泥包。
6.根据权利要求1所述的一种油气井随钻扩眼器，其特征在于：所述芯轴(6)还包括上提台阶面(6d)，当拉杆爪体(2d)末端的导向锥面(2g)进入芯轴大径段(6a)内壁上内凹的环形腔时，拉力作用面(2f)与上提台阶面(6d)相互作用。
7.根据权利要求1所述的一种油气井随钻扩眼器，其特征在于：所述扩眼刀翼(13)还包括刀翼光滑面(13a)、刀翼齿轮槽(13b)和钻齿孔(13d)，所述刀翼光滑面(13a)用于扩眼刀翼(13)与刀翼安装孔(5d)间的密封，所述刀翼齿轮槽(13b)与芯轴齿轮槽(6c)配合从而用于芯轴(6)驱动扩眼刀翼(13)的旋转，所述钻齿孔(13d)用于安装硬质合金柱。
8.根据权利要求1所述的一种油气井随钻扩眼器，其特征在于：所述单向阀体(15)包括阀体侧流孔(15a)、阀体轴向槽(15b)、阀体弹簧孔(15c)和螺帽台(15d)，所述阀体侧流孔(15a)的内径小于阀体弹簧孔(15c)的内径，所述阀体弹簧孔(15c)上设有阀体轴向槽(15b)；所述阀体弹簧孔(15c)内设有冲洗弹簧(16)和钢珠(17)，所述钢珠(17)的直径略小于阀体弹簧孔(15c)的内径，在螺帽台(15d)上安装空心螺帽(18)用于防止钢珠(17)掉出且使高压钻井液进入阀体侧流道。
9.根据权利要求1所述的一种油气井随钻扩眼器，其特征在于：所述芯轴大径段(6a)的下端面、浮动块(10)的上端面、下筒体(5)的内壁及芯轴(6)的外壁所形成的腔体间注有润滑油，润滑油由销钉孔(5a)注入。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210220965.6A CN114562210B (zh) | 2022-03-08 | 2022-03-08 | 一种油气井随钻扩眼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210220965.6A CN114562210B (zh) | 2022-03-08 | 2022-03-08 | 一种油气井随钻扩眼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114562210A CN114562210A (zh) | 2022-05-31 |
| CN114562210B true CN114562210B (zh) | 2024-01-19 |
Family
ID=81718266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210220965.6A Active CN114562210B (zh) | 2022-03-08 | 2022-03-08 | 一种油气井随钻扩眼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114562210B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115263211B (zh) * | 2022-08-04 | 2023-06-20 | 西南石油大学 | 一种油气井遥控多次开关旁通装置与方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0317397D0 (en) * | 2002-07-30 | 2003-08-27 | Baker Hughes Inc | Expandable reamer apparatus for enlarging boreholes while drilling and methods of use |
| CN201778658U (zh) * | 2010-08-05 | 2011-03-30 | 中国石油天然气集团公司 | 一种用于套管钻井的随钻扩眼器 |
| CN202000895U (zh) * | 2011-01-10 | 2011-10-05 | 西南石油大学 | 液压式扩眼器刀翼解卡安全结构 |
| CN202081824U (zh) * | 2011-02-24 | 2011-12-21 | 西南石油大学 | 一种液压平行滑移扩张式随钻扩眼器 |
| US9151119B1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-10-06 | Alaskan Energy Resources, Inc. | Bidirectional dual eccentric reamer |
| CN108952578A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-07 | 西南石油大学 | 一种钻井遥控可变径稳定器 |
| CN110656888A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-07 | 西南石油大学 | 一种水力激发伸缩可控式随钻扩眼器 |
| CN113153159A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-23 | 北京探矿工程研究所 | 一种地质钻探用液压式扩眼器及其使用方法 |
-
2022
- 2022-03-08 CN CN202210220965.6A patent/CN114562210B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0317397D0 (en) * | 2002-07-30 | 2003-08-27 | Baker Hughes Inc | Expandable reamer apparatus for enlarging boreholes while drilling and methods of use |
| CN201778658U (zh) * | 2010-08-05 | 2011-03-30 | 中国石油天然气集团公司 | 一种用于套管钻井的随钻扩眼器 |
| CN202000895U (zh) * | 2011-01-10 | 2011-10-05 | 西南石油大学 | 液压式扩眼器刀翼解卡安全结构 |
| CN202081824U (zh) * | 2011-02-24 | 2011-12-21 | 西南石油大学 | 一种液压平行滑移扩张式随钻扩眼器 |
| US9151119B1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-10-06 | Alaskan Energy Resources, Inc. | Bidirectional dual eccentric reamer |
| CN108952578A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-07 | 西南石油大学 | 一种钻井遥控可变径稳定器 |
| CN110656888A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-07 | 西南石油大学 | 一种水力激发伸缩可控式随钻扩眼器 |
| CN113153159A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-23 | 北京探矿工程研究所 | 一种地质钻探用液压式扩眼器及其使用方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 新型随钻液压扩眼器的研制;于小龙;刘贵远;左凯;于海永;程仲;杨进;巩立根;;石油机械(第07期);全文 * |
| 随钻扩眼器扩眼机构流场分析与优化设计;谷磊;田宗正;尹慧博;程光明;;石油机械(第07期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114562210A (zh) | 2022-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3552509A (en) | Apparatus for rotary drilling of wells using casing as drill pipe | |
| US6953096B2 (en) | Expandable bit with secondary release device | |
| US6443247B1 (en) | Casing drilling shoe | |
| US5255741A (en) | Process and apparatus for completing a well in an unconsolidated formation | |
| CA2518283C (en) | Pressure activated release member for an expandable drillbit | |
| US7373988B2 (en) | Liner running system and method | |
| CN114562210B (zh) | 一种油气井随钻扩眼器 | |
| US11867013B2 (en) | Flow diversion valve for downhole tool assembly | |
| RU2299303C2 (ru) | Раздвижной расширитель открытого ствола скважины | |
| AU2018230664B2 (en) | Downhole casing pulling tool | |
| US20240141732A1 (en) | Adjustable reamer | |
| CN112252987B (zh) | 一种钻探用随钻扩孔器及作业方法 | |
| CN113153159A (zh) | 一种地质钻探用液压式扩眼器及其使用方法 | |
| CN114562199B (zh) | 一种水泥堵漏钻塞一体化井下装置 | |
| CN213297833U (zh) | 一种投球激活和关闭的随钻扩眼器 | |
| CN212249964U (zh) | 可控循环通井短节装置 | |
| CN214787197U (zh) | 一种地质钻探用液压式扩眼器 | |
| CN113802986A (zh) | 一种投球激活和关闭的随钻扩眼器 | |
| CN116163666A (zh) | 一种井下可控循环钻井旁通阀 | |
| CA2615667C (en) | Expandable bit with a secondary release device | |
| CN117287169A (zh) | 一种防返吐的无限级全通径固井压裂装置及其施工方法 | |
| CN118008207A (zh) | 一种联动式多功能井筒清洁一体化工具及其应用 | |
| CN116201483A (zh) | 一种随钻多级扩眼器及其操作方法 | |
| CN114526012A (zh) | 一种随钻扩眼装置及其使用方法 | |
| CA2615798C (en) | Pressure activated release member for an expandable drillbit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |