專利名稱：一種液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油氣田鉆井作業(yè)隨鉆擴眼技術(shù)的液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具。
背景技術(shù)：
隨鉆擴眼技術(shù)是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ你@井新技術(shù)。所謂隨鉆擴眼技術(shù)就是采用隨鉆擴眼工具和常規(guī)鉆頭程序，在全面鉆進(jìn)的同時擴大井眼直徑的一種鉆井技術(shù)。隨鉆擴眼技術(shù)可實現(xiàn)深井小間隙井段固井，增大生產(chǎn)套管的尺寸，有利于完井及修井作業(yè)。國內(nèi)外研制的擴眼工具有雙中心擴眼鉆頭和伸縮式擴眼器兩種。前者是利用偏心塊在公轉(zhuǎn)下進(jìn)行擴徑，擴徑量受到上部井段套管內(nèi)徑的限制；后者是利用具有伸縮性的刀翼實現(xiàn)擴徑，擴徑量不受上部井段套管內(nèi)徑的限制，可實現(xiàn)較大位移的擴徑，其伸縮方式?jīng)Q定著擴徑的可靠性，現(xiàn)有的伸縮式擴眼器幾乎都是靠彈簧和液壓方式實現(xiàn)刀翼的伸縮，屬于軟支撐，受到井壁巖石軟硬程度的影響，易形成糖葫蘆井眼，特別是在小尺寸結(jié)構(gòu)的工具上難以實現(xiàn)，未能得到推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決偏心式隨鉆擴眼工具所形成的井徑不規(guī)則、擴徑量小和液壓式軟支撐隨鉆擴眼器易形成糖葫蘆井眼的問題，保證PDC刀架在伸開后軸向和徑向的位置穩(wěn)定不變，達(dá)到硬支撐的目的，使鉆出的井眼更加穩(wěn)定，具有不縮徑、不卡鉆的優(yōu)點，能夠滿足小井眼側(cè)鉆工況的需求，特提供一種液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具，是由返向中心軸、返向液缸、返向液缸接頭、上接頭、王殼體、王活塞、下接頭、PDC刀架、PDC牙齒、滑套、小活塞、小缸套、定位套、彈簧、導(dǎo)向銷、鋼球、剪釘、卡簧、活塞壓板、橡膠皮碗、皮碗杯、O形密封圈組成。其結(jié)構(gòu)特征是返向中心軸下端與主活塞用螺紋連接為一體，并用防松螺釘定位，返向液缸與返向中心軸的上部用螺紋連接，并用開槽螺釘定位；上接頭與主殼體用螺紋連接，再將主殼體與下接頭用螺紋連接，這兩個連接體之間用兩個剪釘三連接；返向液缸接頭與返向液缸之間用兩個剪釘二連接；在返向中心軸內(nèi)設(shè)置滑套，滑套與返向中心軸之間用兩個剪釘一連接，滑套上放置鋼球；在上接頭與返向中心軸之間設(shè)置有小活塞、小缸套和小彈簧；在上接頭與返向液缸接頭之間設(shè)置有定位套、彈簧和螺栓；三塊PDC刀架均布在主活塞圓周上，PDC刀架與主活塞間用銷軸連接，銷軸上裝有孔用擋圈，PDC刀架上安裝有PDC牙齒；在主殼體與主活塞之間設(shè)置有卡簧、活塞壓板、橡膠皮碗和皮碗杯；在返向液缸接頭與返向中心軸之間設(shè)置有導(dǎo)向銷。在返向液缸接頭和返向中心 軸內(nèi)均加工有泄壓通道，在返向液缸接頭的泄壓通道內(nèi)設(shè)置有小鋼球。在主殼體下端內(nèi)部加工有三個沖洗PDC刀架的流道，三個流道間隔120°分布，每一個流道對應(yīng)一個PDC刀架前下方并且向外傾斜，在主活塞內(nèi)加工有三組傾斜的銷軸滑道，三組滑道間隔120°分布，每組滑道對應(yīng)一塊PDC刀架。返向中心軸與返向液缸之間設(shè)置有第一 O形密封圈；返向中心軸與滑套之間設(shè)置有兩組O形密封圈，上部一組為第二 O形密封圈，下部一組為第三O形密封圈；返向液缸與返向液缸接頭之間設(shè)置有兩組O形密封圈，上部一組為第四O形密封圈，下部一組為第五O形密封圈；返向中心軸與返向液缸接頭之間設(shè)置有兩組O形密封圈，上部一組為第十七O形密封圈，下部一組為第六O形密封圈；返向中心軸與上接頭之間設(shè)置有兩組O形密封圈，上部一組為第七O形密封圈，下部一組為第九O形密封圈；上接頭與小缸套之間設(shè)置有第八O形密封圈；小缸套與小活塞之間設(shè)置有第十八O形密封圈；上接頭與主殼體之間設(shè)置有第十O形密封圈；主殼體與主活塞之間設(shè)置有五組O形密封圈，從上到下依次為第i O形密封圈,第十三O形密封圈,第十四O形密封圈,第十五O形密封圈,第十六O形密封圈；返向中心軸與主活塞之間設(shè)置有第十二 O形密封圈。上述的三塊PDC刀架，每塊PDC刀架的輪廓均為階梯形，均采用了階梯式布齒結(jié)構(gòu)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有以下有益效果(I)本工具結(jié)構(gòu)具有機械鎖緊功能，能保證PDC刀架在伸開后軸向和徑向的位置穩(wěn)定不變，達(dá)到硬支撐的目的，使鉆出的井眼更加穩(wěn)定；(2)具有不縮徑、不卡鉆的優(yōu)點，能夠滿足小井眼側(cè)鉆工況的需求；(3)本工具水力結(jié)構(gòu)有利于刀齒排除巖屑，防止刀齒在收回時被巖屑卡??；(4)本工具切削輕快，振動小，能夠承受沖擊，可保證刀具牙齒的強度和耐用度。


圖I為本發(fā)明液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本擴眼工具投球憋壓后刀具收回結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的C一C剖視圖。圖4為本擴眼工具的roc刀架收回時的刀架截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本擴眼工具的PDC刀架伸出后的刀架截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 一返向中心軸，2—開槽螺釘，3—返向液缸，4 一第一 O型密封圈，5—剪釘一，6—第二 O型密封圈，7—滑套，8—第三O型密封圈，9一小鋼球，10—第四O型密封圈，
11一第五O型密封圈，12—第六O型密封圈，13—剪釘二，14一導(dǎo)向銷，15—返向液缸接頭，16—第七O型密封圈，17—小缸套，18—小活塞，19—小彈簧，20—第八O型密封圈，21—上接頭，22—第九O型密封圈，23—第十O型密封圈，24—防松螺釘，25—卡簧，26—活塞壓板，27—橡膠皮碗，28—皮碗杯，29—IH^一 O型密封圈，30—第十二 O型密封圈，31—第十三O型密封圈，32—主活塞，33—剪釘三，34—PDC刀架，35 — PDC牙齒，36—主殼體，37—第十四O型密封圈，38—第十五O型密封圈，39—第十六O型密封圈，40—下接頭，41 一第十七O型密封圈，42—第十八O型密封圈，43—鋼球，44一彈簧，45—螺栓，46—定位套，47—銷軸，48—孔用擋圈。
具體實施方式
按照圖I將各零部件組裝好，整個工具上部通過返向中心軸I的螺紋扣與鉆桿連接，工具下部通過下接頭40的螺紋扣與鉆頭連接，然后下井到達(dá)指定鉆井位置；開啟鉆井泵，鉆井液進(jìn)入返向中心軸I的環(huán)空，借助于高壓鉆井液作用在主活塞32上下端面上的壓力差產(chǎn)生一定的靜壓力，推動小活塞18壓縮小彈簧19向外側(cè)滑動，當(dāng)小活塞18滑離返向中心軸I時，上接頭21、主殼體36和PDC刀架34及下接頭40剪斷剪釘三33，沿著返向中心軸I與主活塞32上行，PDC刀架34沿主活塞32內(nèi)的銷軸滑道向外張開到設(shè)計尺寸，主活塞32通過銷軸47將力傳遞給PDC刀架34，連續(xù)不斷地作用使PDC牙齒35往下切削巖石從而形成機械進(jìn)尺，鉆井液在節(jié)流壓差的作用下沿三個流道的噴嘴噴出，沖洗PDC刀架34，清除巖屑；同時，利用上接頭21上的定位套46將上接頭21與返向液缸接頭15連接死，且主活塞32穩(wěn)固不動，實現(xiàn)了硬支撐，使PDC刀架34的位置穩(wěn)固不變，從而鉆出的井眼尺寸規(guī)則穩(wěn)定。當(dāng)需要收回PDC刀架34時，上提鉆柱一米，投入鋼球43，憋壓剪斷滑套7與返向 中心軸I之間的剪釘一 5，迫使滑套7下移，使鉆井液進(jìn)入返向液缸3，在高壓鉆井液的作用下，推動返向液缸接頭15剪斷剪釘二 13，迫使返向液缸接頭15、上接頭21、主殼體36和TOC刀架34及下接頭40沿中心軸I與主活塞32 —起向下移動，在銷軸47和銷軸滑道的作用下，強力迫使PDC刀架34收回到原始設(shè)計尺寸；此時，返向液缸接頭15上的泄壓通道和返向中心軸I上的泄壓通道口對齊，返向液缸接頭15內(nèi)的小鋼球9進(jìn)入返向中心軸I內(nèi)的泄壓通道，整個泄壓通道被打開，憋壓結(jié)束，鉆井液重新建立循環(huán)，地面工作人員可借此通過鉆井泵的泵壓變化來確定PDC刀架34是否完全被收回，從而避免起鉆時卡鉆事故的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具，由返向中心軸、返向液缸、返向液缸接頭、上接頭、主殼體、主活塞、下接頭、PDC刀架、PDC牙齒、滑套、小活塞、小缸套、定位套、彈簧、導(dǎo)向銷、鋼球、剪釘、卡簧、活塞壓板、橡膠皮碗、皮碗杯、O形密封圈組成，其特征是返向中心軸(I)下端與主活塞(32)用螺紋連接為一體，并用防松螺釘(24)定位，返向液缸(3)與返向中心軸(I)的上部用螺紋連接，并用開槽螺釘(2)定位；上接頭(21)與主殼體(36)用螺紋連接，再將主殼體(36)與下接頭(40)用螺紋連接，這兩個連接體之間用兩個剪釘三(33)連接；返向液缸接頭(15)與返向液缸(3)之間用兩個剪釘二(13)連接；在返向中心軸(I)內(nèi)設(shè)置滑套(7)，滑套(7)與返向中心軸(I)之間用兩個剪釘一(5)連接，滑套(7)上放置鋼球(43);在上接頭(21)與返向中心軸(I)之間設(shè)置有小活塞(18)、小缸套(17)和小彈簧(19);在上接頭(21)與返向液缸接頭(15)之間設(shè)置有定位套(46)、彈簧(44)和螺栓(45);三塊PDC刀架(34)均布在主活塞(32)圓周上，PDC刀架(34)與主活塞(32)間用銷軸(47)連接，銷軸(47 )上裝有孔用擋圈(48 )，PDC刀架(34 )上安裝有PDC牙齒(35 );在主殼體(36 )與主活塞(32)之間設(shè)置有卡簧(25)、活塞壓板(26)、橡膠皮碗(27)和皮碗杯(28);在返向液缸接頭(15 )與返向中心軸(I)之間設(shè)置有導(dǎo)向銷(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具，其特征是在返向液缸接頭(15)和返向中心軸(I)內(nèi)均加工有泄壓通道，在返向液缸接頭(15)的泄壓通道內(nèi)設(shè)置有小鋼球(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具，其特征是在主殼體(36)下端內(nèi)部加工有三個清洗PDC刀架(34)的流道，三個流道間隔120°分布，每一個流道對應(yīng)一塊PDC刀架(34)前下方并且向外傾斜，在主活塞(32)內(nèi)加工有三組傾斜的銷軸滑道，三組滑道間隔120°分布，每組滑道對應(yīng)一塊PDC刀架(34)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具，其特征是上述的三塊roc刀架(34)，每塊PDC刀架(34)的輪廓均為階梯形，均采用了階梯式布齒結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具，其特征是返向中心軸(I)與返向液缸(3)之間設(shè)置有第一 O形密封圈(4);返向中心軸(I)與滑套(7)之間設(shè)置有兩組O形密封圈，上部一組為第二 O形密封圈(6)，下部一組為第三O形密封圈(8);返向液缸(3)與返向液缸接頭(15)之間設(shè)置有兩組O形密封圈，上部一組為第四O形密封圈(10)，下部一組為第五O形密封圈(11);返向中心軸(I)與返向液缸接頭(15)之間設(shè)置有兩組O形密封圈，上部一組為第十七O形密封圈(41)，下部一組為第六O形密封圈(12);返向中心軸(I)與上接頭(21)之間設(shè)置有兩組O形密封圈，上部一組為第七O形密封圈(16)，下部一組為第九O形密封圈(22);上接頭(21)與小缸套(17)之間設(shè)置有第八O形密封圈(20);小缸套(17)與小活塞(18)之間設(shè)置有第十八O形密封圈(42);上接頭(21)與主殼體(36)之間設(shè)置有第十O形密封圈(23);主殼體(36)與主活塞(32)之間設(shè)置有五組O形密封圈，從上到下依次為第i^一 O形密封圈(29)，第十三O形密封圈(31)，第十四O形密封圈(37)，第十五O形密封圈(38)，第十六O形密封圈(39);返向中心軸(I)與主活塞(32)之間設(shè)置有第十二 O形密封圈(30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于油氣田鉆井作業(yè)隨鉆擴眼技術(shù)的液壓伸縮式硬支撐隨鉆擴眼工具。其技術(shù)方案返向中心軸下端與主活塞螺紋連接，用螺釘定位，返向液缸與返向中心軸上部螺紋連接，用螺釘定位；上接頭與主殼體及下接頭依次螺紋連接，兩連接體用剪釘連接；返向中心軸內(nèi)設(shè)置滑套，用剪釘連接；返向液缸接頭與返向液缸間用剪釘連接，在返向液缸接頭內(nèi)設(shè)置小鋼球；在上接頭與返向中心軸間設(shè)置小活塞、小缸套和小彈簧；三塊PDC刀架均布在主活塞上，用銷軸連接，刀架上安裝有牙齒；主殼體與主活塞間設(shè)置有卡簧、活塞壓板、橡膠皮碗和皮碗杯。本擴眼工具保證PDC刀架在伸開后軸向和徑向的位置穩(wěn)固不變，具有不縮徑、不卡鉆的優(yōu)點，用于鉆井作業(yè)中。
文檔編號E21B7/28GK102635312SQ20121012014
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者馮文榮, 孔春巖, 常十梨, 張德榮, 王寶軍, 鐘琳, 高峰 申請人:西南石油大學(xué)