[发明专利]一种随钻扩眼工具

权利要求书

1.一种随钻扩眼工具，是由上接头（1），上壳体（2），螺旋转子（3），推力轴承（4），橡胶定子（5），万向轴（6），中壳体（7），中接头（8），端盖Ⅰ（9），O型密封圈（10），轴承座（11），轴承Ⅰ（12），下壳体（13），上唇形密封圈（14），上偏心环（15），上心轴（16），内连接筒（17），轴承Ⅱ（18），端盖Ⅱ（19），下接头（20），下心轴（21），滚珠（22），套杯（23），换向接头（24），端盖Ⅲ（25），螺钉（26），转换接头（27），偏心钻头（28），弹簧（29），锁紧螺帽（30），活塞销（31），下唇形密封圈（32）和下偏心环（33）构成；

其特征是：上接头（1）上端设置有螺纹，上接头（1）下端与上壳体（2）上端螺纹连接，上壳体（2）下端与中壳体（7）上端螺纹连接，中壳体（7）下端与下壳体（13）上端螺纹连接，下壳体（13）下端与下接头（20）上端螺纹连接；螺旋转子（3）下端与万向轴（6）上端螺纹连接，万向轴（6）下端与中接头（8）上端螺纹连接，中接头（8）下端与上心轴（16）上端螺纹连接，上心轴（16）下端与下心轴（21）上端螺纹连接；转换接头（27）上端与换向接头（24）下端螺纹连接，转换接头（27）下端与偏心钻头（28）上端螺纹连接；

所述上壳体（2）内腔上部设置有一环形台阶，螺旋转子（3）上部设置有圆形支撑台，支撑台底部设置有推力轴承（4），推力轴承（4）下部与上壳体（2）内腔上部的环形台阶面接触，螺旋转子（3）内部为实心，螺旋转子（3）支撑台面上均匀分布有多个圆形通孔，用以连通螺旋转子（3）支撑台上部空间与下部空间，螺旋转子（3）中部设置有螺旋翼，螺旋翼外侧与橡胶定子（5）内表面接触，橡胶定子（5）外圆柱面与上壳体（2）内表面粘接在一起；端盖Ⅰ（9）端面设置有通孔，端盖Ⅰ（9）外圆与中壳体（7）内壁之间设置有O型密封圈（10），端盖Ⅰ（9）下端与轴承座（11）之间螺纹连接，轴承座（11）内部设置有通孔，轴承Ⅰ（12）置于轴承座（11）和下壳体（13）之间，轴承Ⅰ（12）上端面与端盖Ⅰ（9）底部接触，轴承Ⅰ（12）下端面与轴承座（11）下部的台阶面接触；

所述内连接筒（17）置于下壳体（13）内腔，内连接筒（17）上端与轴承座（11）下端螺纹连接，上偏心环（15）安装在内连接筒（17）内腔上部，下偏心环（33）安装在内连接筒（17）内腔下部，内连接筒（17）内腔上部设置有台肩，上偏心环（15）底部与内连接筒（17）内腔上部的台肩接触，上偏心环（15）内部设置有阶梯偏心孔，轴承Ⅱ（18）有两个，其中一个轴承Ⅱ（18）置于上偏心环（15）的偏心孔内，其中一个轴承Ⅱ（18）套在中接头（8）中部，中接头（8）中部设置有台肩，其中一个轴承Ⅱ（18）底部与中接头（8）中部的台肩接触，中接头（8）上端为实心，中接头（8）内部设置有中心通道，中接头（8）上部设置有通孔连通中接头（8）中心通道与外腔，上偏心环（15）上部与中接头（8）之间设置有上唇形密封圈（14）；内连接筒（17）内腔下部设置有台肩，下偏心环（33）上端面与内连接筒（17）内腔下部的台肩接触，下偏心环（33）内部设置有阶梯偏心孔，另一个轴承Ⅱ（18）置于下偏心环（33）的偏心孔内，另一个轴承Ⅱ（18）套在上心轴（16）中部，下偏心环（33）下部与上心轴（16）之间设置有下唇形密封圈（32），上心轴（16）设置有中心通孔，上偏心环（15）内腔偏心孔和下偏心环（33）内腔偏心孔轴线对齐；端盖Ⅱ（19）上部与内连接筒（17）下端螺纹连接，端盖Ⅱ（19）内部设置有通孔，端盖Ⅱ（19）顶部与下偏心环（33）底部接触，端盖Ⅱ（19）外圆柱面与下壳体（13）之间设置有O型密封圈（10），上心轴（16）穿过端盖Ⅱ（19）内部通孔；

所述下接头（20）内腔设置一偏心台阶孔，下接头（20）下部设置一活塞孔，下接头（20）内腔设置一过流孔（201）连通活塞孔和内腔上端面；下心轴（21）上部设置一通孔连通下心轴（21）内外腔空间，下心轴（21）外圆下部设置为外花键；换向接头（24）内腔上部设置为内花键，换向接头（24）外圆上部周向均匀设置六个半球形凹槽，换向接头（24）外圆柱中部设置一圈换向槽；下心轴（21）外圆下部外花键插入换向接头（24）内腔上部内花键；六个滚珠（22）分别安装在换向接头（24）外圆上部的六个半球形凹槽内；套杯（23）内腔上部设置为圆弧形台阶，套杯（23）置入下接头（20）内腔的偏心台阶孔内，套杯（23）外圆和下接头（20）偏心台阶孔实行紧配合；下心轴（21）和换向接头（24）整体置入下接头（20）内腔的偏心台阶孔内，滚珠（22）与套杯（23）内腔上部圆弧形台阶压紧承受钻压；活塞销（31）和弹簧（29）置入下接头（20）下部的活塞孔内，锁紧螺帽（30）和下接头（20）下部活塞孔孔口通过螺纹固紧；在弹簧（29）作用下，活塞销（31）前端圆柱头插入换向接头（24）外圆中部的下换向槽（241）内；端盖Ⅲ（25）内腔设置一偏心孔，换向接头（24）穿过端盖Ⅲ（25）内腔偏心孔；端盖Ⅲ（25）与下接头（20）下端面通过螺钉（26）连接；偏心钻头（28）上部连接螺纹中心线与偏心钻头（28）下部本体中心线之间设置有偏心距；

下井前偏心钻头（28）下部本体中心线和下接头（20）本体中心线对齐，上接头（1）上端与上部钻柱连接并送入井内，进行随钻扩眼作业时，先启动井口方转盘旋转钻柱，带动整个扩眼工具随钻柱一起公转，然后开启钻井泵并小排量循环钻井液，高压钻井液从下接头（20）的过流孔（201）流入活塞孔，推动活塞销（31）克服弹簧（29）的作用力产生移动，活塞销（31）前端圆柱头脱离换向接头（24）外圆中部的下换向槽（241）；此时大排量循环钻井液，高压钻井液驱动螺旋转子（3）高速旋转，下心轴（21）在螺旋转子（3）作用下旋转，进而驱动换向接头（24）、转换接头（27）和偏心钻头（28）自转，井口方转盘驱动整个扩眼工具系统随钻柱一起进行公转，即偏心钻头（28）在公转+自转的复合运动下进行随钻扩眼作业；完成随钻扩眼作业后，停泵上提钻柱，活塞销（31）在弹簧（29）的作用下产生回移，活塞销（31）前端圆柱头插入换向接头（24）外圆中部的下换向槽（241）内；上提钻柱的过程中，换向接头（24）、转换接头（27）和偏心钻头（28）在下部阻力作用下相对下心轴（21）轴向下移，活塞销（31）前端圆柱头从下换向槽（241）滑移至上换向槽（242），换向接头（24）在换向槽的作用下旋转固定的角度；下放本发明至井底，换向接头（24）、转换接头（27）和偏心钻头（28）相对下心轴（21）轴向上移，即活塞销（31）前端圆柱头从上换向槽（242）滑移至下换向槽（241），再次上提钻柱，换向接头（24）、转换接头（27）和偏心钻头（28）在下部阻力作用下相对下心轴（21）轴向下移，换向接头（24）在换向槽的作用下再次旋转固定的角度；重复上述上提下放钻柱的操作方式，直至偏心钻头（28）下部本体中心线和下接头（20）本体中心线对齐，使下部阻力消失，进而实现顺利起钻，将整个扩眼工具全部可靠回收。