多次启动液压随钻扩眼器

1.本发明属于石油钻井设备技术领域，涉及一种多次启动液压随钻扩眼器。


背景技术：

2.随钻扩眼是一种利用随钻扩眼工具与普通钻头，在整体钻孔的基础上，将扩眼段的直径增大，从而使其直径不再是单一的孔径，与传统的固定勘探钻孔工具相比，具有明显的优越性。在井下作业发生坍塌或者缩径时，钻头和钻柱都难以下入或上提，此时需要扩眼钻井工艺。目前，国外已有不少石油公司开展了相关技术的研究。这一技术可以有效的提高油气井勘探效率、优化勘探钻井的井身结构和降低整体勘探成本等。国内的扩眼器一般刀翼强度低、不能间歇性使用、可能会出现刀翼无法收回等这些都会出现严重钻井事故。


技术实现要素：

3.本发明目的是提供一种多次启动液压随钻扩眼器，解决现有技术不能随扩随用、间歇性使用的问题。通过压差或者开停泵控制，可实现多次随钻扩眼。
4.本发明所采用的技术方案是：
5.本发明多次启动液压随钻扩眼器，主要由壳体、扩眼器组件、液压启动组件组成，所述的壳体下端加工有弹簧定位块销和限位销的孔和螺纹；液压启动组件采用多次投球装置或者液压旋转装置，其中多次投球装置由多次投球下盖、活动腔体、下端盖、连接腔体、下弹簧、弹簧定位块、限位销、限位挡圈、弹簧定位块销、一次启动球、二次启动球组成，所述的多次投球下盖外端与壳体螺纹连接，下端外螺纹与下端盖内螺纹连接，内腔有活动腔体，活动腔体右端外螺纹与连接腔体左端内螺纹连接，连接腔体外部安装有下弹簧，且下弹簧右端固定在弹簧定位块上，定位块上安装有弹簧定位块销，连接腔体右端外螺纹与限位挡圈内螺纹连接，限位挡圈上安装有限位销；其中液压旋转装置由下盖、活动轴、定位块、定位块销、弹簧挡环、下弹簧、弹簧定位块、弹簧定位块销组成，所述的下盖外端与壳体螺纹连接，内腔有活动轴，活动轴上安装有定位块，定位块通过定位块销与壳体连接实现固定，弹簧挡环与活动轴螺纹连接，下弹簧安装在弹簧定位块上。
6.上述方案中的多次启动液压随钻扩眼器，当液压启动组件采用多次投球装置时，一次启动球启动后，钻井液将从连接腔体流道孔流出；分流孔周向间隔120
°
布置三个，在第一次投球或者第二次投球时开启；钻井液从分流孔流进，流经流道到连接腔体内腔然后从连接腔体流道孔流出到底部；根据需要此多次投球装置可以在连接腔体下端设计和安装多个类似连接腔体以实现多次启动扩眼。
7.上述方案中的多次启动液压随钻扩眼器，当液压启动组件采用液压旋转装置时，液压启动后活动轴直棱会在下盖直槽内向下移动，直到活动轴斜棱接触到定位块的斜槽时，活动轴会发生相对转动；活动轴直棱端面和下盖直棱端面加工有(5～10)
°
的斜面，便于活动轴直棱利用下弹簧回推到下一个下盖直槽中；活动轴流道孔孔口大于下盖流道孔孔口尺寸。
8.本发明与现有技术相比，其有益效果是：通过压差或者开停泵控制，操作简单，可自动收回刀翼，可针对不同地层阶段间歇性扩眼起钻或者继续钻进，实现多次扩眼。
附图说明
9.图1是本发明采用多次投球装置时的多次启动液压随钻扩眼器结构示意图；
10.图2是本发明采用液压旋转装置时的多次启动液压随钻扩眼器结构示意图；
11.图3是本发明的多次投球下盖结构示意图；
12.图4是本发明的连接腔体结构示意图；
13.图5是由连接腔体横剖面a-a得到的分流孔截面示意图；
14.图6是本发明投入一次启动球后扩眼器工作时的结构示意图；
15.图7是本发明投入一次启动球后扩眼器不工作时的结构示意图；
16.图8是本发明投入二次启动球后扩眼器工作时的结构示意图；
17.图9是本发明投入二次启动球后扩眼器不工作时的结构示意图；
18.图10是本发明的下盖结构示意图；
19.图11是本发明的活动轴结构示意图；
20.图12是本发明的定位块结构示意图；
21.图13是本发明的活动腔体结构示意图；
22.图中：1.壳体，2.上盖，3.固定轴，4.上盖定位销，5.上弹簧，6.弹簧腔，7.止动环，8.刀翼，9.驱动环，10.活塞，11.喷嘴，12.多次投球下盖，12a.多次投球下盖流道孔，12(2).下盖，12(2)a.下盖流道孔，12(2)b.下盖直槽，12(2)c.下盖直棱端面，13.活动腔体，13a.活动腔体流道口，14.下端盖，15.连接腔体，15a.连接腔体分流孔，15b.连接腔体流道，15c.连接腔体流道孔，16.下弹簧，17.弹簧定位块，18.限位销，19.限位挡圈，20.弹簧定位块销，21.固定轴帽，22.上盖定位销，23.一次启动球，24.二次启动球，25.弹簧挡环，26.定位块，26a.定位块斜槽，27.活动轴，27a.活动轴流道孔，27b.活动轴直棱，27c.活动轴斜棱，27d.活动轴直棱端面，28.定位块销。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
24.参见附图1和附图2，本发明多次启动液压随钻扩眼器，主要由壳体、扩眼器组件、液压启动组件组成。所述的壳体1下端加工有弹簧定位块销20和限位销18的孔和螺纹；液压启动组件采用多次投球装置或者液压旋转装置，其中多次投球装置由多次投球下盖12、活动腔体13、下端盖14、连接腔体15、下弹簧16、弹簧定位块17、限位销18、限位挡圈19、弹簧定位块销20、一次启动球23、二次启动球24组成，所述的多次投球下盖12外端与壳体1螺纹连接，下端外螺纹与下端盖14内螺纹连接，内腔有活动腔体13，活动腔体13右端外螺纹与连接腔体15左端内螺纹连接，连接腔体15外部安装有下弹簧16，且下弹簧右端固定在弹簧定位块17上，定位块上安装有弹簧定位块销20，连接腔体右端外螺纹与限位挡圈19内螺纹连接，限位挡圈上安装有限位销18；其中液压旋转装置由下盖12(2)、活动轴27、定位块26、定位块销28、弹簧挡环25、下弹簧16、弹簧定位块17、弹簧定位块销20组成，所述的下盖12(2)外端与壳体1螺纹连接，内腔有活动轴27，活动轴上安装有定位块26，定位块通过定位块销28与
壳体1连接实现固定，弹簧挡环25与活动轴27螺纹连接，下弹簧16安装在弹簧定位块17上。
25.由附图4、附图5、附图6和附图8所示，当液压启动组件采用多次投球装置时，一次启动球23启动后，钻井液将从连接腔体流道孔15c流出；分流孔15a周向间隔120
°
布置三个；在第一次投球或者第二次投球时开启，钻井液从活动腔体流道口13a流出，分流孔15a流进，流经流道15b到连接腔体15内腔然后从连接腔体流道孔15c流出到底部，根据需要此多次投球装置可以在连接腔体15下端设计和安装多个类似连接腔体15以实现多次启动扩眼。
26.由附图2、附图10、附图11和附图12所示，当液压启动组件采用液压旋转装置时，液压启动后活动轴直棱27b会在下盖直槽12(2)b内向下移动，直到活动轴斜棱27c接触到定位块斜槽26a时，活动轴会发生相对转动；活动轴直棱端面27d和下盖直棱端面12(2)c加工有(5～10)
°
的斜面，便于活动轴直棱27b利用下弹簧16回推移动到下一个下盖直槽12(2)b中；活动轴流道孔27a孔口大于下盖流道孔12(2)a孔口尺寸。
27.本发明当液压启动组件采用多次投球装置时的工作原理：
28.如图1所示，为扩眼器初始状态。一次启动球23投入后，由于钻井液在憋压情况下，压力会使活动腔体13、连接腔体15向下移动压缩下弹簧16，一部分钻井液流经多次投球下盖流道孔12a、喷嘴11、活塞10，作用于活塞向上移动，活塞10推动驱动环9一同向上运动，刀翼8便在驱动环9的推动下，沿着壳体1上的滑槽向上、向外张开，止动环7也向上运动压缩上弹簧5，直至与壳体1接触，此时刀翼8张开到最大行程位置如图6所示。另一部分液体流经连接腔体15从连接腔体流道孔15c流出。降低泵压或者停泵，上下弹簧在回复力作用下使扩眼器到如图7所示位置：当需要二次启动球24投入后，同理上述如图8所示，此时另一部分液体将从活动腔体流道口13a流出，从分流孔15a流进，流经流道15b到连接腔体15内腔然后从连接腔体流道孔15c流出到底部。如图9所示，再次降低泵压或者停泵，扩眼器为关闭状态。
29.本发明当液压启动组件采用液压旋转装置时的工作原理：
30.如图2所示，为扩眼器初始状态。当增加泵压或者增加流量时，活动轴直棱27b会在下盖直槽12(2)b内向下移动，直到活动轴斜棱27c接触到定位块斜槽26a时，活动轴会发生相对转动，当活动轴27转动一定角度后，活动轴直棱端面27d停靠在下盖直棱端面12(2)c上，此时活动轴流道孔27a与下盖流道孔12(2)a对齐，一部分钻井液将从对齐后的流通孔流进活塞10，作用于活塞向上移动，活塞10推动驱动环9一同向上运动，刀翼8便在驱动环9的推动下，沿着壳体1上的滑槽向上、向外张开，止动环7也向上运动压缩上弹簧5，直至与壳体1接触，此时刀翼8张开到最大行程；另一部分钻井液将从活动轴27内腔流向下部。当泵压或者流量降低时，活动轴直棱27b利用下弹簧16回推移动到下一个下盖直槽12(2)b中，此时扩眼器为关闭状态。下一次扩眼器启动同理如上。
31.以上所述具体实施方式用于说明本专利而非限制本专利的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本专利的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均属于本专利系统的保护范围。

技术特征：
1.多次启动液压随钻扩眼器，主要由壳体、扩眼器组件、液压启动组件组成。其特征是：所述的壳体(1)下端加工有弹簧定位块销(20)和限位销(18)的孔和螺纹；液压启动组件采用多次投球装置或者液压旋转装置，其中多次投球装置由多次投球下盖(12)、活动腔体(13)、下端盖(14)、连接腔体(15)、下弹簧(16)、弹簧定位块(17)、限位销(18)、限位挡圈(19)、弹簧定位块销(20)、一次启动球(23)、二次启动球(24)组成，所述的多次投球下盖(12)外端与壳体(1)螺纹连接，下端外螺纹与下端盖(14)内螺纹连接，内腔有活动腔体(13)，活动腔体(13)右端外螺纹与连接腔体(15)左端内螺纹连接，连接腔体(15)外部安装有下弹簧(16)，且下弹簧右端固定在弹簧定位块(17)上，定位块上安装有弹簧定位块销(20)，连接腔体右端外螺纹与限位挡圈(19)内螺纹连接，限位挡圈上安装有限位销(18)；其中液压旋转装置由下盖(12(2))、活动轴(27)、定位块(26)、定位块销(28)、弹簧挡环(25)、下弹簧(16)、弹簧定位块(17)、弹簧定位块销(20)组成，所述的下盖(12(2))外端与壳体(1)螺纹连接，内腔有活动轴(27)，活动轴上安装有定位块(26)，定位块通过定位块销(28)与壳体(1)连接实现固定，弹簧挡环(25)与活动轴(27)螺纹连接，下弹簧(16)安装在弹簧定位块(17)上。2.根据权利要求1所述的多次启动液压随钻扩眼器，其特征是：当液压启动组件采用多次投球装置时，一次启动球(23)启动后，钻井液将从连接腔体流道孔(15c)流出；分流孔(15a)周向间隔120
°
布置三个，在第一次投球或者第二次投球时开启，钻井液从分流孔流进，流经流道(15b)到连接腔体(15)内腔然后从连接腔体流道孔(15c)流出到底部；根据需要此多次投球装置可以在连接腔体(15)下端设计和安装多个类似连接腔体(15)以实现多次启动扩眼。3.根据权利要求1所述的多次启动液压随钻扩眼器，其特征是：当液压启动组件采用液压旋转装置时，液压启动后活动轴直棱(27b)会在下盖直槽(12(2)b)内向下移动，直到活动轴斜棱(27c)接触到定位块斜槽(26a)时，活动轴(27)会发生相对转动；活动轴直棱端面(27d)和下盖直棱端面(12(2)c)加工有(5～10)
°
的斜面，便于活动轴直棱(27b)利用下弹簧(16)回推移动到下一个下盖直槽(12(2)b)中；活动轴流道孔(27a)孔口大于下盖流道孔(12(2)a)孔口尺寸。

技术总结
本发明属于石油钻井设备技术领域，涉及一种多次启动液压随钻扩眼器，主要由壳体、扩眼器组件、液压启动组件组成。所述液压启动组件采用多次投球装置或者液压旋转装置，其中多次投球装置由多次投球下盖、活动腔体、下端盖、连接腔体、下弹簧、弹簧定位块、限位销、限位挡圈、弹簧定位块销、一次启动球、二次启动球组成。其中液压旋转装置由下盖、活动轴、定位块、定位块销、弹簧挡环、下弹簧、弹簧定位块、弹簧定位块销组成。本发明通过压差或者开停泵控制，操作简单，可自动收回刀翼，可针对不同地层阶段进行间歇性扩眼起钻或者继续钻进，实现多次扩眼。眼。眼。


技术研发人员：敬俊 田洋 祝效华 皇甫宜祥 秦如意
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/8/21