壓差式隨鑽微擴孔器的製作方法

2023-05-24 08:30:41 3

專利名稱：壓差式隨鑽微擴孔器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油工業中油氣田開發、地礦鑽探中使用的隨鑽擴孔器，特別是一種壓差式隨鑽微擴孔器。
背景技術：
近十年以來，隨著小井眼鑽井技術和套管開窗技術的廣泛應用，對井下擴孔工具有了更高的要求，而新型硬材料的發展為研製高效井下擴孔工具奠定了基礎。國內外各大井下工具製造公司都進行了相關研究，並取得了一些成果。如克裡斯坦森公司研製了雙心(偏心)鑽頭在塔裡木油田的大段石膏層及新疆油田的安6井小井眼擴孔鑽進中得到較好應用，減少了井下複雜情況、提高了鑽井時效和固井質量。但這種鑽頭的在鑽井過程中主要表現為鑽頭扭矩大、蹩跳嚴重，對鑽頭和鑽柱均造成了不同程度的損害；此外由於這種鑽頭領眼鑽頭和擴孔部份為一體式結構，使鑽頭對地層的適應能力差，同時雙心鑽頭的工作受力狀態決定了它鑽出的井眼為螺旋型井眼，造成井身質量較差，給後續工作帶來了安全隱患和質量問題。1998年國內的百施特研製出了扶正擴孔工具(接頭)，雖然對上述問題的解決有一定幫助，但由於擴孔時仍然採用單邊切削，工具受力不平衡，因此不能根本上解決上述問題；1999年SecurityDBS公司研製出了同心伸縮式擴孔工具，可代替雙心鑽頭，在擴大井眼時無需起下鑽更換鑽具組合，它可直接裝在鑽頭之上或鑽具組合的任何部位，既可用於擴大已有領眼，也可在倒劃眼時擴大裸眼井。並且可帶任何型號鑽頭入井，能夠實現擴孔工具受力的對稱平衡，以減少底部鑽具組合(BHA)和其它部件的振動和疲勞，為鑽進傳遞平穩的扭矩。此種工具自1999年到2001年先後在挪威、荷蘭、美國等地進行了擴孔作業，取得了較好的應用效果。但是這種工具的工作原理是依靠工具的內外壓差來實現切削元件的伸縮，而且沒有鎖定限位機構，因此切削刀翼的工作狀態不穩定，對較硬地層的側切削能力差。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種壓差式隨鑽擴孔器，解決擴孔器扭矩大、工作狀況不穩定、對地層適應能力差等問題。
本實用新型主要由本體1、中心管8、刀翼10、擋塊14、本體下接頭19等組成，刀翼10上面焊接有PDC複合片13，通過刀翼定位螺栓9與本體相連，其特徵在於本體1內裝有分水盤2、加壓管6、定位環7；剪切銷釘3將分水盤2固定在本體1上，在分水盤2中心流道內開有6個均勻分布、並且軸線與分水盤軸線成一定角度的斜向分流孔；斜向分流孔正對著加壓管6的上端面，加壓管6與分水盤2、加壓管6與定位環7均為間隙配合；加壓管6下端面與中心管8配合；支撐塊12與中心管8通過支撐塊定位螺釘11定位；中心管8的下端為彈簧支撐套18，彈簧支撐環21與本體下接頭19利用剪切銷釘定位，與彈簧支撐套18一起固定復位彈簧20。
本實用新型結構簡單，利用開啟泥漿泵後，分水盤與加壓管配合實現刀翼的張開，操作方便，並設計有鎖定限位機構使切削刀翼的工作狀態穩定，大大提高了對較硬地層的側切削能力，工作可靠程度高，切削出的井眼井徑規則。


圖1為本實用新型結構示意圖具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的祥述。
本實用新型主要由本體1、中心管8、刀翼10、擋塊14、本體下接頭19等組成，刀翼10上面焊接有PDC複合片13，通過刀翼定位螺栓9與本體相連，其特徵在於本體1內裝有分水盤2、加壓管6、定位環7；剪切銷釘3將分水盤2固定在本體1上，分水盤與本體之間採用「O」型密封圈密封，加壓管6上裝有「Yx」密封圈4及「O」型密封圈5，在分水盤2中心流道內開有6個均勻分布、並且軸線與分水盤軸線成一定角度的斜向分流孔；斜向分流孔正對著加壓管6的上端面，加壓管6與分水盤2、加壓管6與定位環7均為間隙配合；定位環與本體配合面採用「Yx」密封圈4及「O」型密封圈5密封，定位環與加壓管之間採用「O」型密封圈17密封；加壓管6下端面與中心管8配合；支撐塊12與中心管8通過支撐塊定位螺釘11定位；中心管8的下端為彈簧支撐套18，彈簧支撐環21與本體下接頭19利用剪切銷釘定位，與彈簧支撐套18一起固定復位彈簧20；中心管與本體配合處均裝有密封圈。
加壓管6下端面與中心管8的配合可以採取如下方式加壓管6下端外表面設計為錐面，並與中心管8上端接觸面相匹配。
作為本實用新型的進一步改進，本實用新型還設計如下結構分水盤2內設計有分流孔的位置設計有投球錐面。
本實用新型的工作原理如下將壓差式隨鑽微擴孔器下入在需要進行擴孔作業的井段後開泵，這時分水盤2的斜向分流孔會在加壓管上產生泥漿壓差，驅動加壓管6和中心管8向下移動，利用固定在中心管8上的支撐塊12斜面推動微擴器刀翼10向外伸出，在支撐塊12和定位環7的作用下，刀翼10被徑向鎖定，並向刀翼10提供穩定的側向壓力(即穩定的鑽壓)來切削地層，實現切削出的井眼井徑規則，使本擴孔鑽頭的適應能力得到提高，可適用於除砂礫巖和火山角礫巖外的任何地層，大大提高了鑽井效率；考慮到一級加壓中心管的向下推力可能無法滿足刀翼對地層的有效切削，可增加了一級或多級加壓管6，以確保微擴鑽頭的有效工作；在微擴鑽頭需要起下鑽時，只需停泵，中心管8在復位彈簧20的作用下復位，使微擴器刀翼10收回，即處於上級井眼的通徑狀態。並且利用分水盤2過流面積的改變而引起壓力的變化來顯示和判斷工具在井下的工作狀態。在復位彈簧20不能將中心管8復位的情況下，通過投球，蹩壓，將中心管8流道關閉，依次剪斷分水盤2、定位環7、彈簧支撐環18與本體1固定的剪切銷釘，使中心管8繼續下行，直至支撐塊12下行越過刀翼10以下，刀翼10失去支撐，刀翼10回收至正常狀態。
權利要求1.一種壓差式隨鑽微擴孔器，主要由本體(1)、中心管(8)、刀翼(10)、擋塊(14)、本體下接頭(19)等組成，刀翼(10)上面焊接有PDC複合片(13)，通過刀翼定位螺栓(9)與本體相連，其特徵在於本體(1)內裝有分水盤(2)、加壓管(6)、定位環(7)；剪切銷釘(3)將分水盤(2)固定在本體(1)上，在分水盤(2)中心流道內開有6個均勻分布、並且軸線與分水盤軸線成一定角度的斜向分流孔；斜向分流孔正對著加壓管(6)的上端面，加壓管(6)與分水盤(2)、加壓管(6)與定位環(7)均為間隙配合；加壓管(6)下端面與中心管(8)配合；支撐塊(12)與中心管(8)通過支撐塊定位螺釘(11)定位；中心管(8)的下端為彈簧支撐套(18)，彈簧支撐環(21)與本體下接頭(19)利用剪切銷釘定位，與彈簧支撐套(18)一起固定復位彈簧(20)。
2.根據權利要求1所述的壓差式隨鑽微擴孔器，其特徵在於加壓管(6)下端外表面設計為錐面，並與中心管(8)上端接觸面相匹配。
3.根據權利要求1或者2所述的壓差式隨鑽微擴孔器，其特徵在於分水盤(2)內設計有分流孔的位置設計有投球錐面。
專利摘要本實用新型涉及一種壓差式隨鑽微擴孔器。本實用新型主要特點為利用分水盤(2)的斜向分流孔在開啟泥漿泵後在加壓管(6)上產生泥漿壓差，驅動加壓管(6)和中心管(8)向下移動；利用固定在中心管(8)上的支撐塊(12)斜面推動微擴器刀翼(10)向外伸出，在支撐塊(12)和定位環(7)的作用下，刀翼(10)被徑向鎖定，並向刀翼(10)提供穩定的側向壓力(即穩定的鑽壓)來切削地層。本實用新型結構簡單，利用開啟泥漿泵後，分水盤與加壓管配合實現刀翼的張開，操作方便，並設計有鎖定限位機構使切削刀翼的工作狀態穩定，大大提高了對較硬地層的側切削能力，工作可靠程度高，切削出的井眼井徑規則。
文檔編號E21B10/26GK2637702SQ03275780
公開日2004年9月1日 申請日期2003年7月15日 優先權日2003年7月15日
發明者羅良波, 蘇濤, 謝勇 申請人:新疆石油管理局鑽井工藝研究院