旋轉復位液壓式擴眼器的製作方法

2023-12-09 21:12:16

本發明涉及鑽井設備領域，特別是一種用於鑽井過程中擴眼作業的旋轉復位液壓式擴眼器。

背景技術：

隨著對石油天然氣開採的深入，鑽井的深度也在逐步加深，鑽井遇到的問題也是越來越複雜，在部分地區施工時，可能會遇到井眼縮徑，井眼不規則或下套管環空間窄小等情況，常規的方法只能在鑽井過程中或起下鑽的時進行長時間的劃眼操作，以到達去除縮徑、修整井壁的目的，這將耗費大量的人力和物力。

中國專利文獻CN 102943625 A公開了一種擴眼器，，包括外筒和刀翼機構，還包括設置在外筒內並沿外筒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，外筒的端部設置有第二密封結構，刀翼機構設置在刀翼槽內，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連通。該發明具有收縮能力，不會受到工具本體壁厚的限制，擴眼尺寸較大，同時密封結構合理，在鑽井過程中，擴眼刀翼的伸縮過程中鑽井液不易進入擴眼體的關鍵部件，不會影響刀翼的靈活。存在的問題是該發明的結構需要反覆起鑽、下鑽勞動強度較高。

中國專利文獻CN 105888558 A做出了進一步的改進，一種井下擴眼器，包括：殼體、主軸、伸縮刀機構和控刀裝置；殼體為兩端開口的中空殼體；殼體的側壁上設置有出刀孔；主軸設置在殼體內，且與殼體的側壁具有間隔；伸縮刀機構套設在主軸外，且伸縮刀機構的刀體位於出刀孔內；控刀裝置設置在殼體內，且與伸縮刀機構傳動連接，用於帶動伸縮刀機構運動，以使伸縮刀機構的刀體沿出刀孔的開口方向往復移動；既能夠將刀體伸出，又能夠將刀體縮回，進而能控制擴眼器的運行狀態，以達到在地面就可以切換控制擴眼的工作狀態。採用上側孔P連通環形的內腔C，從而通過限位軸17的上下位移控制伸縮刀機構的伸出或縮回狀態，以達到遙控井下擴眼器是否擴眼的工作狀態。存在的問題是，當泥漿中雜質較多，進入環形的內腔後容易堵塞活動部件，例如限位軸17的摩擦力會發生變化。而地面的控制方式是： 「停泵→開泵(小排量)→停泵→開泵(正常排量)」的操作過程，相當於是利用開度控制，操作較為複雜。尤其是當限位軸17的摩擦力發生變化，這種控制方式將不能可靠的控制刀體的伸出或縮回狀態，造成擴眼作業失敗。刀體的伸出由彈簧控制，當碰到較硬的部分井壁，刀體會在徑向壓力的作用下縮回，影響擴孔作業。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種旋轉復位液壓式擴眼器，能夠在不影響鑽井作業的前提下，實現擴孔作業，減少起鑽次數，優選的方案中，能夠通過增加井口流量作為啟動信號，相當於開關控制的方式，控制刀翼的伸縮，且刀翼的伸縮控制不容易受到泥漿雜質的影響。

為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：一種旋轉復位液壓式擴眼器，包括外筒體，在外筒體上設有多個刀翼槽，刀翼安裝在刀翼槽內，在刀翼的側面設有多個刀翼斜滑塊，在刀翼槽的側壁設有刀翼斜滑槽，刀翼斜滑塊滑動安裝在刀翼斜滑槽內；

在刀翼的一端設有軸向驅動裝置，以使刀翼沿著刀翼斜滑槽張開；在刀翼的另一端設有復位驅動裝置，以使刀翼沿著刀翼斜滑槽縮回。

優選的方案中，刀翼斜滑槽的內側靠近軸向驅動裝置，刀翼斜滑槽的外側靠近復位驅動裝置。

優選的方案中，所述的軸向驅動裝置為齒形旋轉滑動裝置，所述的復位驅動裝置為復位彈簧。

優選的方案中，所述的齒形旋轉滑動裝置中，導向環槽與外筒體過盈連接，在導向環槽的下端設有工位齒，在導向環槽的內壁設有導向槽；

齒形動力滑塊的外壁固設有多個滑塊，滑塊滑動安裝在導向槽內，在齒形動力滑塊的底部設有多個沿圓周均布的驅動齒；

在導向環槽的下方活動安裝有齒形旋轉滑動軸套，齒形旋轉滑動軸套的頂部設有多個沿圓周均布的定位齒，定位齒與工位齒和驅動齒接觸；

導向環槽、齒形動力滑塊和齒形旋轉滑動軸套均為中通的結構，齒形動力滑塊的內徑小於導向環槽和齒形旋轉滑動軸套的內徑。

優選的方案中，所述的工位齒沿圓周設有多組不同高度的齒位，以限位定位齒在不同的高度位置；

所述的驅動齒具有兩側的斜面用於驅動定位齒旋轉；

所述的定位齒具有單側的斜面和一尖頂，用於被驅動齒驅動旋轉和頂住工位齒的齒位。

優選的方案中，還設有中心管，中心管的底端與復位驅動裝置固定連接，中心管的頂端與齒形動力滑塊的內壁密封滑動連接；

整個擴眼器為中通的結構，外筒體的兩端設有連接螺紋。

優選的方案中，在刀翼的一端還設有驅動滑套和上止動環，驅動滑套和上止動環上設有伸入到刀翼槽內的滑動部；

刀翼的另一端設有帶孔止動環和下軸套，帶孔止動環和下軸套上設有伸入到刀翼槽內的滑動部；

驅動滑套和帶孔止動環與中心管密封滑動連接。

優選的方案中，在帶孔止動環的滑動部設有衝洗孔；

中心管上設有與衝洗孔相對應位置設有中心管孔，當刀翼位於工作位置，衝洗孔與中心管孔連通。

優選的方案中，復位驅動裝置的結構為：

彈簧座與外筒體固定連接，外筒體與中心管固定連接，彈簧座設有延伸壁部，彈簧座的延伸壁部與中心管外壁之間形成一空腔結構，復位彈簧安裝在所述的空腔結構內，在帶孔止動環的下部設有延伸部，帶孔止動環的延伸部伸入到空腔結構內，並頂住復位彈簧。

優選的方案中，帶孔止動環的延伸部外壁與彈簧座的延伸壁部內壁密封滑動連接；

帶孔止動環的延伸部內壁與中心管外壁密封滑動連接。

本發明提供的一種旋轉復位液壓式擴眼器，通過採用上述的結構，通過液壓的壓力變化作為開關信號，由齒形動力滑塊的滑動控制刀翼的伸出和縮回，能大大減少起鑽的次數。井口流量的改變，只是很小的一段時間窗口，整個過程都不影響鑽井作業的過程。且沒有環空的設計，不會受到泥漿中雜質的影響。本發明的結構相對現有技術更為簡化，易於生產和加工，動作也更為可靠。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：

圖1為本發明的俯視結構示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視示意圖。

圖3為本發明的立體圖。

圖4為本發明中刀翼的立體圖。

圖5為本發明中軸向驅動裝置的爆炸立體視圖。

圖6為本發明中軸向驅動裝置的爆炸主視圖。

圖7為本發明中帶孔止動環的立體圖。

圖中：外筒體1，刀翼槽101，刀翼斜滑槽102，導向環槽2，導向槽21，工位齒22，齒形動力滑塊3，驅動齒31，滑塊32，齒形旋轉滑動軸套4，定位齒41，驅動滑套5，上止動環6，帶孔止動環7，衝洗孔71，下軸套8，彈簧座9，復位彈簧10，刀翼11，刀翼斜滑塊111，中心管12，中心管孔121。

具體實施方式

本例中的方位限定以圖1、2、6中的方位為準。如圖1~4中，一種旋轉復位液壓式擴眼器，包括外筒體1，在外筒體1上設有多個刀翼槽101，刀翼11安裝在刀翼槽101內，在刀翼11的側面設有多個刀翼斜滑塊111，在刀翼槽101的側壁設有刀翼斜滑槽102，刀翼斜滑塊111滑動安裝在刀翼斜滑槽102內；

在刀翼11的一端設有軸向驅動裝置，以使刀翼11沿著刀翼斜滑槽102張開；在刀翼11的另一端設有復位驅動裝置，以使刀翼11沿著刀翼斜滑槽102縮回。由此結構，當軸向驅動裝置受到液壓的控制驅動，刀翼11的刀翼斜滑塊111在刀翼斜滑槽102內向下滑動並張開，當軸向驅動裝置再次受到液壓的控制驅動，則在刀翼11在復位驅動裝置的壓力下，刀翼11的刀翼斜滑塊111在刀翼斜滑槽102內向上滑動縮回。

優選的方案如圖3、4中，刀翼斜滑槽102的內側靠近軸向驅動裝置，刀翼斜滑槽102的外側靠近復位驅動裝置。由此結構，當受到上方壓力時，刀翼11沿著刀翼斜滑槽102向下滑動張開，而當受到下方的壓力時，刀翼11沿著刀翼斜滑槽102向上滑動縮回。

優選的方案如圖2中，所述的軸向驅動裝置為齒形旋轉滑動裝置，所述的復位驅動裝置為復位彈簧10。由此結構，以液壓驅動齒形旋轉滑動裝置動作，由復位彈簧10驅動復位。

優選的方案如圖2~6中，所述的齒形旋轉滑動裝置中，導向環槽2與外筒體1過盈連接，在導向環槽2的下端設有工位齒22，在導向環槽2的內壁設有導向槽21；

齒形動力滑塊3的外壁固設有多個滑塊32，滑塊32滑動安裝在導向槽21內，在齒形動力滑塊3的底部設有多個沿圓周均布的驅動齒31；

在導向環槽2的下方活動安裝有齒形旋轉滑動軸套4，齒形旋轉滑動軸套4的頂部設有多個沿圓周均布的定位齒41，定位齒41與工位齒22和驅動齒31接觸；

導向環槽2、齒形動力滑塊3和齒形旋轉滑動軸套4均為中通的結構，齒形動力滑塊3的內徑小於導向環槽2和齒形旋轉滑動軸套4的內徑。由此結構，當壓力發生變化，壓力差能夠驅動齒形動力滑塊3做軸向運動。

優選的方案如圖5中，所述的工位齒22沿圓周設有多組不同高度的齒位，各個齒位分別對應刀翼11的張開位置和縮回位置，每組齒位均沿著圓周均布，優選為三組，以限位定位齒41在不同的高度位置；

所述的驅動齒31具有兩側的斜面用於驅動定位齒41旋轉，驅動齒31優選為六個，沿著圓周均布；

所述的定位齒41具有單側的斜面和一尖頂，用於被驅動齒31驅動旋轉和頂住工位齒22的齒位。定位齒41優選為三個。

優選的方案如圖2中，還設有中心管12，中心管12的底端與復位驅動裝置固定連接，中心管12的頂端與齒形動力滑塊3的內壁密封滑動連接；

整個擴眼器為中通的結構，外筒體1的兩端設有連接螺紋。

優選的方案中，在刀翼11的一端還設有驅動滑套5和上止動環6，驅動滑套5和上止動環6上設有伸入到刀翼槽101內的滑動部；

刀翼11的另一端設有帶孔止動環7和下軸套8，帶孔止動環7和下軸套8上設有伸入到刀翼槽101內的滑動部；

驅動滑套5和帶孔止動環7與中心管12密封滑動連接。

優選的方案中，在帶孔止動環7的滑動部設有衝洗孔71；

中心管12上設有與衝洗孔71相對應位置設有中心管孔121，當刀翼11位於張開狀態的工作位置，衝洗孔71與中心管孔121連通。

優選的方案如圖2中，復位驅動裝置的結構為：

彈簧座9與外筒體1固定連接，外筒體1與中心管12固定連接，彈簧座9設有延伸壁部，彈簧座9的延伸壁部與中心管12外壁之間形成一空腔結構，復位彈簧10安裝在所述的空腔結構內，在帶孔止動環7的下部設有延伸部，帶孔止動環7的延伸部伸入到空腔結構內，並頂住復位彈簧10。

優選的方案如圖2中，帶孔止動環7的延伸部外壁與彈簧座9的延伸壁部內壁密封滑動連接；

帶孔止動環7的延伸部內壁與中心管12外壁密封滑動連接。

本申請的最佳實施結構和使用原理如下：外筒體1的兩端設有用於連接的螺紋，整個擴眼器為中通的結構，不影響鑽井過程。外筒體1上設有多個刀翼槽101，刀翼11安裝在刀翼槽101內，在刀翼11的側面設有多個刀翼斜滑塊111，在刀翼槽101的側壁設有刀翼斜滑槽102，刀翼斜滑塊111滑動安裝在刀翼斜滑槽102內；

刀翼斜滑槽102的內側較高，而外側較低，刀翼槽101優選為三個，在圓周上均布，刀翼11相應為三個。導向環槽2與外筒體1的內壁通過過盈方式固定連接，齒形動力滑塊3與導向環槽2滑動連接，齒形動力滑塊3的內壁與中心管12的外壁密封滑動連接，齒形動力滑塊3能夠沿著導向環槽2和中心管12上下滑動，且由於齒形動力滑塊3的內徑較小，當地面增加入井口流量，衝擊齒形動力滑塊3向下運動，齒形動力滑塊3底部的驅動齒31，與齒形旋轉滑動軸套4的定位齒41接觸，並由斜面推動齒形旋轉滑動軸套4向下運行，並旋轉一個角度。齒形旋轉滑動軸套4的下行推動驅動滑套5、上止動環6、刀翼11、帶孔止動環7和下軸套8下行，並壓縮復位彈簧10，同時刀翼11張開。當入井口流量恢復，齒形動力滑塊3在復位彈簧10的作用下回彈，直至定位齒41頂住在導向環槽2的工位齒22內，當頂住張開位置的工位齒22，則刀翼11被限位在張開位置，當定位齒41頂在工位齒22的縮回位置，則刀翼11在復位彈簧10的作用下縮回。張開位置和縮回位置通過地面增加入井口流量的次數進行交替切換，即當前為縮回位置，地面增加入井口流量一次，則切換到張開位置。

驅動滑套5、上止動環6、帶孔止動環7和下軸套8均設有伸入到刀翼槽101內的滑動部，參見圖7的結構，其中驅動滑套5與上止動環6之間通過螺釘連接，帶孔止動環7與下軸套8之間也通過螺釘連接。在滑動部的側壁還設有槽，用於安裝減少摩擦力的滑條。如圖7中，在帶孔止動環7的滑動部設有朝向外筒體1外壁的衝洗孔71，中心管12上設有與衝洗孔71相對應位置設有中心管孔121，當刀翼11位於張開狀態的工作位置，衝洗孔71與中心管孔121連通，部分的鑽井液從衝洗孔71衝出，衝洗刀翼11並排屑降溫，當刀翼11位於縮回位置，衝洗孔71與中心管孔121之間封閉。

上述的實施例僅為本發明的優選技術方案，而不應視為對於本發明的限制，本申請中的實施例及實施例中的特徵在不衝突的情況下，可以相互任意組合。本發明的保護範圍應以權利要求記載的技術方案，包括權利要求記載的技術方案中技術特徵的等同替換方案為保護範圍。即在此範圍內的等同替換改進，也在本發明的保護範圍之內。