一種滑動鑽進模式下的隨鑽微擴眼器的製作方法

2023-07-30 23:59:16 1

本發明涉及石油天然氣鑽井作業工具領域，是一種滑動鑽進模式下的隨鑽微擴眼器，可以應用於定向井、水平井、大位移井等需要滑動鑽進模式的情況。

背景技術：

鑽井過程中，有多種原因可能導致井眼直徑小於鑽頭的理論直徑，如泥頁巖的吸水膨脹；砂巖易形成很厚的泥餅發生縮徑；鹽膏層的蠕動；地質構造應力及斷層引起的縮徑；液柱壓力降低造成的縮徑；鑽井液密度低、失水高造成的縮徑；鑽頭保徑磨損造成的縮徑；工藝技術措施不當造成的縮徑等等。同時，巖屑床、微狗腿、微臺階等也可能造成井眼直徑小於鑽頭直徑。井眼有效直徑變小給鑽井帶來的直接危害是起下鑽困難、下鑽產生激動壓力導致井眼漏失、起鑽的產生抽吸壓力導致井湧甚或井噴。

傳統的解決縮徑問題的方法主要從鑽井工藝方面考慮，包括：依據造成井眼縮徑的因素和情況優化井眼設計方案、採取合適的液柱壓力、選用不同的鑽井液體系並保持穩定良好的鑽井液性能、採取定進尺劃眼並強化短程起下鑽等工程輔助措施。目前尚未有專門解決縮頸問題的井下工具。尤其是在定向井、水平井等常用的滑動鑽井模式下，缺乏擴大縮頸同時破壞巖屑床的井下工具。直接導致處理該類問題的時間增多，鑽井風險提高的同時造成鑽井周期增長，鑽井費用大幅提高。

技術實現要素：

本發明的目的在於解決上述技術問題，提供一種具有在鑽進或定向鑽進的同時修整井眼的功能的滑動鑽進模式下的隨鑽微擴眼器。

為了實現上述目的，本發明採取以下技術方案：

一種滑動鑽進模式下的隨鑽微擴眼器，由液驅馬達和微擴眼器兩部分連接構成，其中：微擴眼器包括本體和套裝在本體外的殼體；本體周邊沿軸向開設一個或多個齒輪軸孔和扭矩傳遞齒輪槽，與之對應的齒輪軸和扭矩傳遞齒輪分別置於齒輪軸孔和扭矩傳遞齒輪槽內並保持聯動，殼體外部設有刀翼，殼體內部設有與扭矩傳遞齒輪配合的環形凹槽，環形凹槽內壁設有與扭矩傳遞齒輪齒合的鋸齒；液驅馬達的輸出軸周邊設有與扭矩傳遞齒輪齒合的鋸齒，殼體上下端部內表面與本體結合部為旋轉密封配合。

上述方案進一步包括：

齒輪軸自由端通過擋銷和齒輪軸密封圈與本體構成限位和密封配合，在扭矩傳遞齒輪兩個軸端與本體結合部均設有軸承，殼體上下端部內表面與本體結合部設有多級密封圈。

齒輪軸和扭矩傳遞齒輪為兩組，並均布在本體和殼體周邊。

殼體外部的刀翼為微偏心刀翼，並在刀翼上設有切削齒。

本發明滑動鑽進模式下的隨鑽微擴眼器，液驅馬達的馬達軸下部通過外沿的齒輪與扭矩傳遞齒輪擬合，兩個周向均布的扭矩傳遞齒輪由齒輪軸固定於微擴眼器本體上，外部與微擴眼器殼體內部的齒輪擬合。齒輪軸和微擴眼器殼體處均有密封圈來實現密封鑽井液壓力。當有鑽井液流經井下馬達時，帶動馬達芯軸順時針轉動，馬達軸通過齒輪帶動扭矩傳遞齒輪逆時針轉動，扭矩傳遞齒輪通過齒輪帶動微擴眼器殼體順時針轉動。因此即使在滑動鑽進模式，只要有鑽井液通過本工具，微擴眼器殼體它採用馬達帶動偏心擴眼殼體的設計結構，實現滑動鑽進模式的同時進行隨鑽井眼微擴，破壞鍵槽及巖屑床，實現了在鑽進或定向鑽進的同時修整井眼的功能。即可順時針轉動，達到隨鑽微擴的目的。

本發明的優點：只要鑽井泵工作，有鑽井液通過井下馬達，即可帶動微擴眼器殼體轉動工作，對井眼進行修整，而無需專門劃眼，在鑽進、循環鑽井液等多種工況下均可起到同時微擴修整井壁的作用，從而提高了修整的時間，井眼更順暢，使得起下鑽及下套管作業順利進行，降低作業風險的同時減少了作業周期。

附圖說明

圖1是隨鑽微擴眼器的整體結構示意圖；

圖2是圖1在A-A的剖視圖。

圖中：1.液驅馬達，2.擋銷及墊片，3.齒輪軸密封圈，4.殼體上密封圈，5.微擴眼器本體，6.齒輪軸上軸承，7.齒輪軸，8.扭矩傳遞齒輪，9.微擴眼器殼體，10.齒輪軸下軸承，11.殼體下密封圈。

具體實施方式

下面結合附圖說明中的圖1、圖2對本發明做進一步說明。

在圖1中所示，一種滑動鑽進模式下的隨鑽微擴眼器，包括液驅馬達1，擋銷2，齒輪軸密封圈3，殼體上密封圈4，微擴眼器本體（簡稱本體）5，齒輪軸上軸承6，齒輪軸7，扭矩傳遞齒輪8，微擴眼器殼體（簡稱殼體）9，齒輪軸下軸承10，殼體下密封圈11。

本體5上部和下部均為鑽具常用扣型，上部通過液驅馬達1進行動力輸出，下部通過馬達芯軸外沿的齒輪與扭矩傳遞齒輪8擬合，扭矩傳遞齒輪8由齒輪軸7固定於微擴眼器本體5上，齒輪軸上部採用擋銷2固定於微擴眼器本體5內，扭矩傳遞齒輪8的外部與微擴眼器殼體9內部的齒輪擬合。

微擴眼器殼體9由井下馬達1通過馬達軸提供旋轉所需動力，達到只要鑽井液流過即可帶動微擴眼器殼體9旋轉進行微擴眼的目的。

扭矩傳遞齒輪8的齒輪軸7通過滾珠軸承6和10安裝在微擴眼器本體5內，通過鑽井液進行潤滑與降溫。

兩個扭矩傳遞齒輪8由齒輪軸7周向均布的固定於微擴眼器本體上。

扭矩傳遞齒輪8的齒輪軸7通過齒輪軸密封圈3進行密封，殼體通過三道殼體上密封圈4和三道殼體下密封圈11進行密封。

採用容積式馬達提供動力，採用齒輪傳動系驅動擴眼殼體上的微偏心刀翼。

工具的所有活動部件均內置於工具本體內。

其工作原理和使用過程：微擴眼器本體5上部和下部均為鑽具常用扣型，用以將工具連接在鑽具中，使用時鑽具上部通過液驅馬達1進行動力輸出，下部通過馬達芯軸下部外沿的齒輪與扭矩傳遞齒輪8擬合，兩個周向均布的扭矩傳遞齒輪8由齒輪軸7固定於微擴眼器本體上，齒輪軸上部採用帶墊片的擋銷2固定於微擴眼器本體5內，扭矩傳遞齒輪8的外部與微擴眼器殼體9內部的齒輪擬合。微擴眼器殼體9與擴眼器本體5採用三道上密封圈4和三道下密封圈11密封鑽具內鑽井液壓力。當有鑽井液流經井下馬達時，帶動馬達芯軸順時針轉動，馬達芯軸通過齒輪帶動扭矩傳遞齒輪8逆時針轉動，扭矩傳遞齒輪8通過齒輪帶動微擴眼器殼體9順時針轉動。微擴眼器殼體採用偏心結構，如圖2所示，在工具旋轉時可以獲得比井眼直徑稍大的井眼，達到井眼微擴的目的。因此即使在滑動鑽進模式，只要有鑽井液通過本工具，微擴眼器殼體即可順時針轉動，達到隨鑽微擴眼的目的。