適用於擴眼器的外筒的製作方法

2023-05-20 09:48:41 4

專利名稱：適用於擴眼器的外筒的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鑽井的井下擴眼工具，具體來說就是涉及一種適用於擴眼器的外筒，用於石油天然氣鑽井技術，屬於井下工具的設計製造技術領域。
背景技術：
在油氣鑽井作業的過程中，為了下入套管的方便，或者在鑽遇易於縮徑的地層時，被鑽成的井眼常常都有不同程度縮徑，在這種情況下，就需要將井眼擴大為直徑較大的井眼。隨著油氣鑽井向著深井、超深井，以及聞壓油氣井鑽井等領域轉移，鑽井面臨的問題也來越多。擴眼技術作為處理鑽井異常狀況的一種重要手段也在不斷發展，不但可以作為單純的擴大井眼的工具，也可以作為應對易塌易漏地層的工具，可以實現小間隙固井，降低鑽井成本。擴眼技術就是採用隨鑽擴眼工具來擴大井眼的一種技術。常見的擴眼器主要包括固定翼擴眼器和可動翼擴眼刀器兩種，固定翼擴眼器主要由鑽頭和擴眼刀翼兩部分構成，由於擴眼刀翼比鑽頭的直徑大，所以可鑽出將鑽頭鑽出的井眼擴大到設計要求的井眼直徑；可動翼擴眼器有臂式和塊式兩種，臂式擴眼器是將擴眼體由銷軸固定在本體上，擴眼體可圍繞銷軸做一定角度的旋轉，擴眼體張開後，直徑經大於鑽頭和擴眼器本體，因此可以擴大井眼；塊式擴眼器的擴眼體基本為楔狀，但是擴眼體是固定在本體上的，因此不能旋轉，但是在需要擴眼的地層時，在液壓的作用下，擴眼體被推出本體實施擴眼。例如，授權公告號為CN202100198 U就是一種塊式擴眼器；授權公告號為CN201843524 U.CN201778658 U以及申請公布號為101725322 A的專利文件所公開的就是臂式擴眼器。上述現有技術可以完成特定的擴眼任務，但是還存在如下不足:一、由於鑽井過程中，擴眼刀翼的伸縮容易導致鑽井液很容易進入擴眼體的關節部件，影響刀翼的靈活度，固定翼的擴眼器收到工具本體壁厚的限制，因此擴眼尺寸較小，最多自能將領眼擴大25%左右，不能全面滿足需要。二、不能根據需要適當地擴大擴眼器擴眼的直徑，使用的局限性較大。三、密封結構不合理，在鑽井過程中，擴眼刀翼的伸縮過程中鑽井液容易進入擴眼體的關節部件，影響刀翼的靈活度。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有擴眼器存在的上述問題，提供一種適用於擴眼器的外筒，本實用新型可以安裝多片刀翼，內部可以設置用於推動刀翼向外擴張的傳動軸，後端設置的端蓋槽內可以設置端蓋，在鑽井過程中，擴眼刀翼雖然在伸縮，但是鑽井液不易進入擴眼器內部的關節部位，不會影響刀翼的靈活度。為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下:—種適用於擴眼器的外筒，包括外筒本體，其特徵在於:所述外筒本體上端為保護端，下端設置有形狀與擴眼器的刀翼適配的刀翼槽，外筒本體內腔中設置有復位機構。所述復位機構包括復位彈簧和彈簧槽，彈簧槽設置在外筒本體內腔中，復位彈簧設置在彈簧槽中。所述保護端為用於設置固定套和端蓋的端蓋槽。所述外筒本體上開有多個銷孔，刀翼槽中設置有用於連接刀翼的刀翼銷孔。採用本實用新型的優點在於:一、本實用新型中，所述外筒本體上端為保護端，下端設置有形狀與擴眼器的刀翼適配的刀翼槽，外筒本體內腔中設置有復位機構，設置的刀翼槽可以對稱安裝一對主刀翼和一對副刀翼，在外筒的內部可以設置用於推動刀翼向外擴張的傳動軸，上端設置的保護端可防止鑽井液不易進入擴眼器內部的關節部位，不會影響刀翼的靈活度，設置的復位機構可以使外筒內的傳動軸快速復位。二、本實用新型中，所述復位機構包括復位彈簧和彈簧槽，彈簧槽設置在外筒本體內腔中，復位彈簧設置在彈簧槽中，可以與固定軸配合，使復位彈簧在壓縮時受力更穩定，便於傳動軸機構的復位。三、本實用新型中，所述保護端為用於設置固定套和端蓋的端蓋槽，設置端蓋，在端蓋的保護下，在鑽井過程中，擴眼刀翼雖然在伸縮，但是鑽井液不易進入擴眼器內部的關節部位，不會影響刀翼的靈活度。四、本實用新型中，所述外筒本體上開有多個銷孔，刀翼槽中設置有用於連接刀翼的刀翼銷孔，銷孔可以連接固定滑套，通過固定滑套使傳動軸機構上下滑動更穩定，並具有使傳動軸機構向外筒傳遞扭矩的作用，設置的刀翼銷孔可以方便地與擴眼器的刀翼進行連接和拆卸。

圖1為本實用新型應用到擴眼器中刀翼機構外擴時的總裝示意圖圖2為本實用新型應用到擴眼器中刀翼機構收攏時的總裝示意圖圖3為圖1或者圖2軸向轉動90度的結構示意圖圖4為擴眼器的傳動軸機構的結構示意圖圖5為本實用新型結構示意圖圖6為擴眼器的主刀翼的放大結構示意圖圖7為擴眼器的副刀翼的放大結構示意圖圖8為圖4中的凸輪槽放大結構示意圖圖9為圖8的徑向截面示意圖圖10為圖1中B-B面結構示意圖圖11為圖1中下端A向結構示意圖圖中標記為:1、傳動軸；2、端蓋；3、墊圈；4、固定套；5、固定套密封圈；6、外筒密封圈；7、外筒；8、固定滑套；9、連接銷；10、復位彈簧；11、固定軸；12、堵頭密封圈；13、凸輪塊；14、刀翼銷；15、主刀翼；16、副刀翼；17、刀翼限位螺釘；18、限位螺釘墊圈；19、限位槽；20、凸輪塊螺釘；21、固定軸密封圈；22、堵頭；23、擴張軌道；24、彈簧槽；25、銷孔；26、刀翼槽；27、刀翼銷孔；28、端蓋槽；29、流道；30、凸輪槽，31、通道。
具體實施方式
[0028]實施例1一種適用於擴眼器的外筒，包括外筒本體，所述外筒本體上端為保護端，下端設置有形狀與擴眼器的刀翼適配的刀翼槽30，外筒本體內腔中設置有復位機構。本實用新型中，所述復位機構包括復位彈簧10和彈簧槽24，彈簧槽24設置在外筒本體內腔中，復位彈簧10設置在彈簧槽24中。本實用新型中，所述保護端為用於設置固定套4和端蓋2的端蓋槽28。本實用新型中，所述外筒本體上開有多個銷孔25，刀翼槽26中設置有用於連接刀翼的刀翼銷孔27。實施例2本實施例是對本實用新型應用到擴眼中所進行的詳細說明。描述的外筒7與上述外筒本體指的是同一部件，其它實施例相同。擴眼器，包括外筒7和刀翼機構，還包括設置在外筒7內並沿外筒7軸向滑動的傳動軸機構和使傳動軸機構復位的復位機構，所述外筒7上端設置有與傳動軸機構外壁配合密封的第一密封結構，下端設置有刀翼槽26，外筒7的端部設置有第二密封結構，刀翼機構設置在刀翼槽26內，傳動軸機構上設置有帶動刀翼機構向外擴張的擴張器，且傳動軸機構的內腔與刀翼槽26連通。其中，所述刀翼機構包括主刀翼15和副刀翼16，所述主刀翼15為結構相同的兩個，對稱設置在刀翼槽26內，副刀翼16為結構相同的兩個，對稱設置在刀翼槽26內，且主刀翼15和副刀翼16設置在同一圓周上，圓周的外徑與外筒7的外徑相同。主刀翼15和副刀翼16的數量並不局限於此，但以此為最佳方式。其中，所述主刀翼15和副刀翼16上均設置有與擴張器配合的擴張軌道23，但並不局限於擴張軌道這種方式，也可採用現有技術中的其它結構實現；主刀翼15的擴張端呈彎鉤狀，副刀翼16的擴張端呈刀尖狀，主刀翼15和副刀翼16的結構此為最佳方式，也可採用現有技術中的類似刀翼結構。進一步地，所述擴張軌道23包括內凹的直段和與直段呈一體的弧形段，在向外擴張前，擴張器位於內凹的直段上，在向外擴張時，擴張器在弧形段上運動。其中，所述主刀翼15的擴張端呈彎鉤狀，彎鉤狀呈梯形，梯形的上底為外端部，兩個主刀翼的擴張端相向設置，但並不局限於此形狀。其中，所述主刀翼15和副刀翼16上沿外擴方向均設置有限位槽19,刀翼槽26上固定連接有位於限位槽19中的限位件，限位件與限位槽19配合對刀翼外擴的擴張度進行限定，所述限位件為刀翼限位螺釘17。其中，所述擴張器為固定設置在傳動軸機構上的凸輪塊13，所述凸輪塊13為四個，分別與主刀翼15和副刀翼16的擴張軌道23配合，擴張器並局限於凸輪塊，數量也不局限於四個。其中，所述第一密封結構包括固定套4和端蓋2，外筒7的上端設置為端蓋槽28，固定套4和端蓋2設置在端蓋槽28內，固定套4通過端蓋2固定在端蓋槽28內，固定套4上設置有與傳動軸機構外壁配合的固定套密封圈5。其中，所述第二密封結構包括堵頭22和堵頭密封圈12，堵頭22設置在外筒7下端部，堵頭密封圈12設置在外筒7內壁上與堵頭22配合密封。[0044]其中，所述外筒7上開有多個銷孔25，銷孔25內設置有連接銷9，外筒7內設置有與傳動軸機構配合的固定滑套8，固定滑套8通過連接銷9與外筒7連接。其中，所述外筒7下端設置的刀翼槽26形狀與刀翼機構相適配，刀翼槽26內設置有與刀翼機構連接的刀翼銷孔27，所述主刀翼15和副刀翼16分別通過刀翼銷14、刀翼銷孔27與刀翼槽26連接。其中，所述傳動軸機構包括傳動軸I和與傳動軸I固定連接的固定軸11，傳動軸I內腔與固定軸11內腔連通；固定軸11與傳動軸I連接的一端設置有外筒密封圈6，外筒密封圈6與外筒7內壁配合密封，固定套密封圈5與傳動軸I外壁配合密封。其中，所述傳動軸I與固定軸11連接的一端設置有通道31，通道31與外筒7和傳動軸I之間的空隙連通，且空隙位於固定套密封圈5和外筒密封圈6之間。其中，所述固定軸11的另一端設有凸輪槽30，擴張器設置在凸輪槽30內；凸輪槽30與固定軸11端部之間設置有流道29和固定軸密封圈21，固定軸11內腔與刀翼槽26通過流道29連通，固定軸密封圈21與外筒7內壁配合密封。其中，所述復位機構包括復位彈簧10和彈簧槽24，彈簧槽24設置在外筒7內腔中，復位彈簧10設置在彈簧槽24中與固定軸11配合。擴眼器的工作原理為:使用的時候，將上端連接在鑽具上，下入井內，當到達需要擴眼的井段後，泥漿泵增大排量，井下蹩壓導致泵壓升高，井上的壓力推動傳動軸I向下移動，傳動軸I壓縮復位彈簧10繼續下行，設置在傳動軸I下端的凸輪塊13下行分別與主刀翼15以及副刀翼16的擴張軌道23的弧形段接觸，由於主刀翼15、副刀翼16形成的圓周的內徑小於凸輪塊13外徑，不足以使凸輪塊13通過，於是凸輪塊13同時推動主刀翼15和副刀翼16往外擴張，使主刀翼15和副刀翼16張開，在鑽機的帶動下，繼續鑽進，由於主刀翼向外張開，加大了擴眼器的直徑，因此在鑽進時就可以擴大井眼的直徑，當需要進一步擴大井眼的直徑時，將擴眼器取出地面，更換較大的凸輪塊13，再次下入井內，並重複上述擴眼的施工過程，由於凸輪塊13的型號較大，因此在推開主刀翼15和副刀翼16時,主刀翼15和副刀翼16的張開度就會較大，因此切削井眼的直徑就會較大，因此可以起到進一步擴大井眼的技術效果。實施例3本實施例同樣是對本實用新型應用到擴眼中所進行的進一步詳細說明。外筒7為圓柱體結構，圓柱體的下端有刀翼槽26和連接主刀翼15和副刀翼16的刀翼銷孔27，主刀翼15和副刀翼16通過刀翼銷孔27連接在刀翼槽26內，外筒7的後端有端蓋槽28，組裝後的端蓋2是設置在端蓋槽28內的，在端蓋2的前端有固定套4，在固定套4與傳動軸I之間設置有固定套密封圈5 ;在外筒7的中段設置有銷孔25和彈簧槽24，組裝後，通過銷孔25由連接銷9固定外筒7與固定滑套8 ;傳動軸I的下端即擴眼端設置有凸輪槽30和流道29，凸輪槽30用於安放凸輪塊13，傳動軸I連接有固定軸11，固定軸11的外圓為八方結構，在固定軸11的外面套有固定滑套8，固定滑套8為外圓內八方的形狀，固定軸11的外八方結構與固定滑套8的內八方結構相配合，設置的八方結構可以起到上下滑動，並使傳動軸I向外筒7傳遞扭矩的作用。在傳動軸上設置的通道31可以使液體通過，可以起到加大截面積的作用，達到增大傳動軸I上部壓力的面積，推動傳動軸1，並使凸輪塊13向下運動，推開主刀翼15、副刀翼16 ;下端的流道29在擴眼鑽進時候，可以起到清洗和冷卻刀翼的作用；在固定軸11的下端是彈簧槽24，設置有復位彈簧10 ;在固定滑套8本體上設置有固定銷孔，用於與外筒7的固定連接；傳動軸I的下端的四個面上由凸輪塊螺釘20分別固定有四個凸輪塊13，一個凸輪塊13對應一個刀翼的擴張軌道。刀翼機構由主刀翼15和副刀翼16構成，主刀翼15的前端為彎鉤型狀，彎構型部分有一個向後的梯形，由於對稱設置兩把主刀翼15，所以，設置的梯形結構在收攏兩把主刀翼15時，兩個梯形結構能夠相互容納，達到收攏後的主刀翼直徑完全與外筒一致。副刀翼16的前端為直尖形狀，直尖形狀也有一個向後的梯形，由於對稱設置兩把副刀翼16，所以，設置的梯形結構在收攏兩把副刀翼16時，兩個梯形結構也能夠相互容納，達到收攏後的副刀翼直徑完全與外筒一致。收攏的結構有很多，因此，刀翼機構的結構並不局限於此。在主刀翼15和副刀翼16上設置有擴張軌道23，刀翼銷14穿過主刀翼15的銷孔以及刀翼銷孔27,固定王刀翼15,副刀翼16進彳丁冋樣的固定；兩片王刀翼15對稱安裝，兩片副刀翼16對稱安裝，安裝以後的主刀翼15收攏時，其前端彎構型部分向後的梯形互相收入對稱刀翼的彎鉤部分；在主、副刀翼上還設置有限位槽19，限位槽中連接有刀翼限位螺釘17，刀翼限位螺釘17和限位螺釘墊圈18使刀翼限位塊固定，對主刀翼15和副刀翼16進行限位，限制刀翼無限度的擴張，使擴張後的刀翼限制在規定的直徑範圍內。實施例4擴眼器的組裝順序是:在外筒7內螺紋方向裝入復位彈簧10，然後放入固定滑套8，固定滑套8為外圓內八方的形狀，固定軸11的外八方結構與固定滑套8的內八方結構相配合；在傳動軸I上安裝外筒密封圈6，在固定套4裝上固定套密封圈5後，將傳動軸I從外筒7內螺紋方向放入外筒7，在外筒7內螺紋端面上放置墊圈3，再放入端蓋2，端蓋2與外筒7以螺紋連接，然後把連接銷9放入銷孔25。把四個凸輪塊13分別安裝於傳動軸I的下端的四個面上的凸輪槽30內，然後由凸輪塊螺釘20將凸輪塊13與凸輪槽30內的銷孔連接；堵頭22和傳動軸I通過螺紋連接。把堵頭22安裝於外筒7上，堵頭22和外筒7通過螺紋連接。將刀翼銷14穿過主刀翼15的銷孔以及刀翼銷孔27，把兩個對稱設置的主刀翼15固定在外筒7的下端上，兩個對稱安裝的副刀翼16也以同樣的方式固定連接。刀翼限位螺釘17和限位螺釘墊圈18安裝於外筒的刀翼槽26內，對主刀翼15和副刀翼16進行張開度限位。
權利要求1.一種適用於擴眼器的外筒，包括外筒本體，其特徵在於:所述外筒本體上端為保護端，下端設置有形狀與擴眼器的刀翼適配的刀翼槽(26)，外筒本體內腔中設置有復位機構。
2.根據權利要求1所述的適用於擴眼器的外筒，其特徵在於:所述復位機構包括復位彈簧(10)和彈簧槽(24)，彈簧槽(24)設置在外筒本體內腔中，復位彈簧(10)設置在彈簧槽(24)中。
3.根據權利要求1或2所述的適用於擴眼器的外筒，其特徵在於:所述保護端為用於設置固定套(4)和端蓋(2)的端蓋槽(28)。
4.根據權利要求3所述的適用於擴眼器的外筒，其特徵在於:所述外筒本體上開有多個銷孔(25)，刀翼槽(26)中設置有用於連接刀翼的刀翼銷孔(27)。
專利摘要本實用新型公開了一種適用於擴眼器的外筒，包括外筒本體，所述外筒本體上端為保護端，下端設置有形狀與擴眼器的刀翼適配的刀翼槽，外筒本體內腔中設置有復位機構。本實用新型可以安裝多片刀翼，內部可以設置用於推動刀翼向外擴張的傳動軸，後端設置的端蓋槽內可以設置端蓋，在鑽井過程中，擴眼刀翼雖然在伸縮，但是鑽井液不易進入擴眼器內部的關節部位，不會影響刀翼的靈活度。
文檔編號E21B10/32GK202970483SQ20122064801
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者陳曉彬, 何超, 劉彬, 付曉平, 陳文才 申請人:中國石油集團川慶鑽探工程有限公司