[发明专利]一种柱塞式大变径随钻扩眼工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气井井下钻进扩眼用的柱塞式大变径随钻扩眼工具。

背景技术

随着对油气资源开发的不断深入，随钻扩眼技术得到了迅速的发展，随钻扩眼技术是采用随钻扩眼工具和常规钻头程序，在全面钻进的同时形成扩大井眼的一种钻井技术。随钻扩眼技术在实际应用中能大幅降低钻井成本，提高油井建井质量，解决井下复杂情况，保障安全钻进。

随钻扩眼工具是随钻扩眼技术的核心工具之一，国内随钻扩眼工具的研制正处于初期阶段，国外随钻扩眼工具主要有机械式随钻扩眼工具，液压式随钻扩眼工具和偏心式随钻扩眼工具。机械式扩眼工具的体积较大，井眼直径扩大有限；液压式随钻扩眼工具如果不能形成足够的流体压力则难以驱动执行机构或保持扩眼总成工作状态的稳定；偏心式随钻扩眼工具对BHA的性能影响较大，井斜和方位的变化难以预测。

针对以上随钻扩眼工具的不足，本发明特提供一种柱塞式大变径随钻扩眼工具。

发明内容

本发明的目的是：为了满足随钻扩眼技术的特殊工艺要求，增大扩眼范围，能反复实现锁定和解锁程序，特提供一种柱塞式大变径随钻扩眼工具。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种柱塞式大变径随钻扩眼工具，是由上接头、锁定总成和扩眼总成组成；锁定总成包括：定位体、心轴、密封圈a、弹簧a、旋转体、定位销、卡簧、密封圈b、锁套、钢球、密封圈c、弹簧b、上筒体、活塞杆、活塞；扩眼总成包括：弹簧c、封油座、柱塞、牙轮、切削齿、下筒体、下接头、领眼钻头；其结构特征是：上接头与锁定总成的上筒体上部丝扣连接，锁定总成的上筒体下部与扩眼总成的下筒体上部丝扣连接；在锁定总成中，上筒体中部内侧设有两个盲孔，两个盲孔呈中心对称分布，两个定位销分别置入上筒体两个盲孔内，定位销与上筒体焊接固定；下筒体下部内侧设有一圈凸起台阶，台阶内侧设置有丝扣，台阶上方设置有通孔，弹簧b呈压缩状态安装在上筒体凸起台阶上端面；心轴中部设置有一圈凸起台阶，弹簧a呈压缩状态安装在心轴凸起台阶上端面；旋转体套入心轴，旋转体外侧设置一圈环形凹槽，密封圈a安装在旋转体外侧凹槽内，旋转体上端面为锯齿状，旋转体下部外侧有锯齿槽，其锯齿槽与旋转体上部锯齿端面周向错位，锯齿槽相邻两级轴向深度一深一浅；定位体上部与心轴丝扣连接，定位体下端面为锯齿状，定位体下端面锯齿形状与旋转体上端面锯齿形状对应；心轴中部径向设置两个通孔，两个通孔呈中心对称分布，两个钢球分别置入心轴两个通孔内，钢球直径为心轴壁厚的1.5～2倍，锁套套入心轴，锁套内侧设置一斜坡，斜坡斜度为30～45°，锁套内侧上部设有环形凹槽，卡簧安装在锁套内侧环形凹槽内；心轴下部设置有一圈凹槽，密封圈c安装在心轴下部凹槽内，心轴下端与上筒体下部凸起台阶丝扣连接；活塞杆为一个圆筒体，活塞杆下端与活塞丝扣连接，活塞杆下部径向设有两个通孔，两个通孔呈中心对称分布，活塞杆上端设有一圈凹槽，密封圈b安装在活塞杆上端凹槽内，活塞杆上部设置一圈梯形截面凹槽，梯形截面凹槽两侧斜度为30～45°；活塞杆与心轴内腔间隙配合，活塞杆在心轴内腔自由滑动；活塞截面形状是两端为圆弧的鼓形，活塞中心设有一螺纹盲孔；在扩眼总成中，下筒体上端设有一截面形状与活塞截面形状相同的油腔，油腔底部设有一盲孔，下筒体中部设有三个柱塞孔，三个柱塞孔中轴线在同一个平面上，该平面与油腔截面较长尺寸方向平行，柱塞孔中轴线与下筒体中轴线夹角为60～75°，上下两个柱塞孔开口方向相同，中间柱塞孔与上下柱塞孔开口方向相反，柱塞孔内设置有一台阶，下端柱塞孔较大直径段长度最短，上端柱塞孔较大直径段长度最长，下筒体油腔两侧设置两个钻井液流道分别连通下筒体上端面及下端面，下筒体设置三个液压油流道分别连通三个柱塞孔底部和油腔；弹簧c安装在下筒体油腔底部盲孔内；切削齿安装在牙轮上，牙轮与柱塞焊接固定，三个柱塞分别安装在下筒体三个柱塞孔内，柱塞底部设有一台阶，台阶上设有通油槽；三个封油座分别与下筒体三个柱塞孔大端丝扣连接；下接头上端与下筒体下端丝扣连接；下接头下端与领眼钻头丝扣连接。

本发明的有益效果是：（1）本随钻扩眼工具扩眼范围大；（2）采用液压控制，方便可靠；（3）本随钻扩眼工具的扩眼总成工作时能有效锁定；（4）能实施在井下反复实现锁定和解锁程序。

附图说明

图1是本发明一种柱塞式大变径随钻扩眼工具扩眼总成工作时的结构示意图；

图2是本发明一种柱塞式大变径随钻扩眼工具扩眼总成停止工作时的结构示意图；

图3是本扩眼工具旋转体向下运动到极位的结构示意图；