[发明专利]电动井径扩大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种在采用连续油管钻井时用于扩大井眼直径的电动井径扩大器，该工具可配合下部钻头实现随钻扩径，也可单独完成扩径。

背景技术

连续油管钻井技术做为一种可满足对钻井作业安全性、可靠性、环保和成本控制等要求的钻井新技术，可很好的用于侧钻井、小井眼井、欠平衡钻井及油管作业，拥有很强的作业优势，具有降低钻井成本、井场占地少和不用接单根等优点。连续油管钻井技术多用于钻小井眼井，小的井眼意味着小的环空间隙，因此给固井作业带来了一系列问题，如环空压耗过大、井底水力作用能量较低等。如果在钻进过程中遇到复杂地层，出现诸如盐层蠕变缩径、钻屑沉积等复杂情况，由于连续油管本身特点，不能进行强行起钻或解卡之类的操作，严重影响正常钻进和事故处理。小的环空间隙将引起薄的水泥环厚度，导致固井质量不能保证，将会出现地层应力过大挤毁套管或地层蠕变挤坏套管，影响油气的生产。

使用电动井径扩大器可以提高连续油管的钻井效率、提升固井质量、优化井身结构、降低作业成本。利用该工具可以增大正常段和缩径段井眼的直径，解决小井眼井环空间隙小所带来的一系列钻井、完井、固井及采油等环节的技术问题。另外，该工具的出现将完善连续油管钻井作业系统，为连续油管钻井的推广和发展发挥重要的作用。

发明内容

本发明的目的是：为解决连续油管钻井作业钻出的小井眼井易出现地层蠕变导致的缩径卡钻和环空间隙小带来的钻进困难和固井问题，提高连续油管钻井效率、固井质量和降低作业成本，特提供一种电动井径扩大器。

为了达到上述目的，本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：电动井径扩大器，由动力短节、扩径短节和接头短节组成。其特征是：动力短节由电缆接头、向心轴承、电机、电机密封块、单向推力轴承、双向推力轴承、上传动短节、上载荷接头、安装孔塞等组成。连续油管通过油管螺钉实现与动力短节的连接，连续油管下端紧压在电缆接头上。电缆接头在轴向上开设5个钻井液过流孔，中心为电缆转换接口；电缆通过电缆转换接口与动力短节壳体内壁开设的线路通道连接到电机；电机采用并励式直流电机，配合地面的直流调速器实现对电机转速的控制。电机转子是中空的，为钻井液的过流通道；电机转子上端与向心轴承配合和安装，下端通过花键和上传动短节连接；电机密封块阻隔钻井液进入电机，通过动力短节壳体上的台阶实现定位；上传动短节与电机密封块之间安装有单向推力轴承，与上载荷接头之间安装有双向推力轴承；上传动短节上开设有安装槽，上载荷接头在相应的位置开设有安装孔。

扩径短节由扩径短节壳体、 驱动心轴、刀座、扩径刀翼、收刀连杆、弹簧、弹簧座、单向推力轴承、双向推力轴承、下传动短节、下载荷接头、安装孔塞等组成。扩径短节通过与上传动短节之间的螺纹连接实现与动力短节的连接；驱动心轴下端安装有弹簧，并在弹簧的作用力下压紧在扩径短节壳体内台阶上。驱动心轴的推刀斜面倾角为60°～72°，推刀斜面内开有梯形滑槽；刀座通过螺钉固定在扩径短节壳体上，镶嵌有PDC切削齿的扩径刀翼通过圆柱销安装在刀座上；扩径刀翼与驱动心轴推刀斜面之间连接着收刀连杆；收刀连杆一端安装有滚柱，安放在推刀斜面的梯形滑槽内且可沿滑槽自由滑动，另一端连接在扩径刀翼上，且可绕连接点自由转动；扩径短节壳体周向上均布有3个扩径刀翼；弹簧下端紧压在弹簧座上；下传动短节与弹簧座之间安装有单向推力轴承、下传动短节与下载荷接头之间安装有双向推力轴承。下传动短节通过扩径短节壳体上的台阶、弹簧座和下载荷接头实现定位；下传动短节上开设有安装槽，下载荷接头在相应的位置开设有安装孔；接头短节通过螺纹与下传动短节连接，下端通过油管螺钉与连续油管连接。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：（1）该工具采用电机作为扩径短节的旋转动力来源，结构紧凑，增强了在弯曲井段的可通过性，适用性强；（2）通过对输入电机电流的控制，可很好的控制扩径作业，并通过电机载荷在电流信号上的反应，可对扩径作业进行反馈调节，操作方便；（3）通过与下部钻头配合实现边钻边扩径，将减少起下钻次数，延长连续油管寿命，提高经济效益；（4）当扩径载荷过大时，扩径刀翼会自动缩回而不被损坏，安全性高。（5） 动力短节和扩径短节为相互独立的单元，便于维护。（6）在选定动力短节的前提下，可根据井眼扩径需要更换不同尺寸的扩径短节，节省成本。

附图说明

图1是本发明电动井径扩大器的结构示意图。

图2是本发明电动井径扩大器Ⅰ处局部视图。

图3是由横剖面A-A得到的电动井径扩大器动力短节安装孔处的剖面示意图。