本发明属于油气钻井工具,尤其涉及一种可控激发式随钻扩眼器。
背景技术:
1、随着我国油气勘探开发向深部转移,深井、超深井、大位移井等高难度井作业大量增加,小井眼工况增多,环空间隙小,岩屑沉积与泥包发生率增大,引发钻具下入困难,固井质量低,生产套管寿命缩短等一系列问题。利用井下扩眼工具在不改变套管尺寸的情况下扩大复杂地层裸眼段井眼尺寸,对于降低钻井作业成本、提高油气井建井质量、优化井身结构、提高固井质量等具有重要意义。
2、扩眼工具作业形式可分为钻后扩眼和随钻扩眼,随钻扩眼技术采用扩眼器连接到常规井下钻具组合中的方式,实现扩钻同步,能够有效解决深井小井眼问题,相比单独扩眼作业,随钻扩眼技术可一次性完成钻孔和扩孔,减少了起下钻和接单根环节,大幅节约了时间成本。
3、目前常用的液压随钻扩眼器,主要采用液压活塞结构推动刀翼沿滑槽展开或通过铰链展开,完成作业后,只能通过停泵回流实现刀翼回收,但由于井下条件复杂,刀翼极易出现卡死无法正常收回的情况,从而导致钻井事故。为解决上述问题,本发明提供了一种通过投球激活展开刀翼和去激活收回刀翼的随钻扩眼器。
技术实现思路
1、本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
2、一种可控激发式随钻扩眼器,包括主体外壳,所述主体外壳内部安装轴向固定连接的中心管和下芯轴,所述中心管与主体外壳之间安装刀翼及刀翼传动机构,所述下芯轴与主体外壳之间安装控制机构,所述控制机构能控制所述刀翼传动机构,使得刀翼传动机构驱动刀翼伸出或收回所述主体外壳;
3、所述控制机构包括上球座、下球座,所述下芯轴下部形成膨大结构,所述上球座通过上销钉与下芯轴膨大结构的上部固定连接,所述下球座通过下销钉与下芯轴膨大结构的下部固定连接,所述下芯轴膨大结构的上方设有下芯轴上过流孔,所述下芯轴末端设有下芯轴下过流孔。
4、进一步的,所述上球座上分别设有两个上球座上过流孔和两个上球座下过流孔,所述上球座上过流孔和上球座下过流孔相互垂直分布在上球座内部凸台的两侧;所述下球座上设有两个下球座上过流孔,下球座上过流孔与上球座下过流孔同侧设置,所述下球座上还设有下球座下过流孔,所述下球座下过流孔除两个与上球座下过流孔同侧的两个半圆矩形孔外,还有两个与上球座下过流孔相互垂直的t形过流孔。
5、进一步的,所述下芯轴末端外侧与下端帽固定连接,所述下端帽与主体外壳固定连接,所述中心管与主体外壳之间还安装活塞,所述活塞、主体外壳、下芯轴之间形成活塞流道,所述主体外壳侧壁上设有喷嘴,当所述活塞被推动时,所述喷嘴能与活塞流道贯通。
6、进一步的,当所述随钻扩眼器处于初始状态时,所述上球座的一端套设在下球座内部,使得钻井液流经中心管及下芯轴,而不会进入活塞流道,且不能穿过下芯轴下过流孔。
7、进一步的,所述刀翼传动机构包括弹簧、驱动块压板、上驱动块、下驱动块;弹簧置于刀翼上方的弹簧套中,驱动块压板固定在上驱动块上,上驱动块上端压紧弹簧,下端压紧刀翼,下驱动块与活塞固定连接,所述上驱动块、下驱动块共同限制刀翼的径向位移。
8、进一步的,所述主体外壳内壁上设有倾斜滑槽,配合上驱动块、下驱动块限制刀翼的位移,使刀翼仅能在倾斜滑槽中滑动。
9、进一步的,当刀翼需要展开时,投入下阀球封闭下球座的中心流道,憋压剪断下销钉,下球座上过流孔与上球座下过流孔及下芯轴上过流孔对正,活塞流道打开,下球座下过流孔联通下芯轴下过流孔,通过一定的流压分布,推动活塞向上运动,活塞推动下驱动块和刀翼向上运动,展开刀翼,且钻井液从喷嘴喷出,冷却刀翼和清洗岩屑。
10、进一步的,当刀翼需要收回时,投入上阀球,封闭上球座中心流道,憋压剪断上销钉,上球座向下运动,使得上球座上过流孔、下球座下过流孔的t形孔、下芯轴下过流孔联通,活塞流道封闭,钻井液仅能流向下部钻柱,刀翼在弹簧的作用下收回。
11、扩眼器在未工作时,下芯轴与上、下球座配合,仅打开中心流道和下芯轴下部的锥形流道,钻井液直接流过工具,上、下球座不受力,剪销不被剪断;当需要展开刀翼时,投入一个尺寸较小的球,封闭扩眼器中心流道,下球座憋压,销钉剪断,下球座向下位移;上球座下过流孔、下球座上过流孔和下芯轴上过流孔对正,通往活塞的流道打开,活塞在液压作用下向上运动,推动下驱动块、刀翼、上驱动块向上运动,压缩弹簧;需要收回刀翼时,允许全排量循环,投入一个直径较大的球,封闭中心流道,在液压所用下上球座销钉被剪断,上球座向下运动,上球座上过流孔、下球座矩形过流孔对正,下芯轴上过流孔封闭,通往活塞的流道封闭,钻井液通过上球座上过流孔、下球座矩形过流孔、下芯轴下过流孔流出扩眼器,控制机构泄压,刀翼在弹簧压力作用下收回。
12、本发明的优点和积极效果是:
13、本发明的随钻扩眼器采用双阀门系统,通过投入一球稳定展开刀翼,二次投球可实现全排量循环收回刀翼,球座设有特殊的t形导流孔,便于控制机构泄压,保障工具稳定运行。
1.一种可控激发式随钻扩眼器,其特征在于:包括主体外壳,所述主体外壳内部安装轴向固定连接的中心管和下芯轴,所述中心管与主体外壳之间安装刀翼及刀翼传动机构,所述下芯轴与主体外壳之间安装控制机构,所述控制机构能控制所述刀翼传动机构,使得刀翼传动机构驱动刀翼伸出或收回所述主体外壳;
2.根据权利要求1所述一种可控激发式随钻扩眼器,其特征在于:所述上球座上分别设有两个上球座上过流孔和两个上球座下过流孔,所述上球座上过流孔和上球座下过流孔相互垂直分布在上球座内部凸台的两侧;所述下球座上设有两个下球座上过流孔,下球座上过流孔与上球座下过流孔同侧设置,所述下球座上还设有下球座下过流孔,所述下球座下过流孔除两个与上球座下过流孔同侧的两个半圆矩形孔外,还有两个与上球座下过流孔相互垂直的t形过流孔。
3.根据权利要求2所述一种可控激发式随钻扩眼器,其特征在于:所述下芯轴末端外侧与下端帽固定连接,所述下端帽与主体外壳固定连接,所述中心管与主体外壳之间还安装活塞,所述活塞、主体外壳、下芯轴之间形成活塞流道,所述主体外壳侧壁上设有喷嘴,当所述活塞被推动时,所述喷嘴能与活塞流道贯通。
4.根据权利要求3所述一种可控激发式随钻扩眼器,其特征在于:当所述随钻扩眼器处于初始状态时,所述下球座的一端套设在上球座内部,使得钻井液流经中心管及下芯轴,而不会进入活塞流道,且不能穿过下芯轴下过流孔。
5.根据权利要求3所述一种可控激发式随钻扩眼器,其特征在于:所述刀翼传动机构包括弹簧、驱动块压板、上驱动块、下驱动块;弹簧置于刀翼上方的弹簧套中,驱动块压板固定在上驱动块上,上驱动块上端压紧弹簧,下端压紧刀翼,下驱动块与活塞固定连接,所述上驱动块、下驱动块共同限制刀翼的径向位移。
6.根据权利要求5所述一种可控激发式随钻扩眼器,其特征在于:所述主体外壳内壁上设有倾斜滑槽,配合上驱动块、下驱动块限制刀翼的位移,使刀翼仅能在倾斜滑槽中滑动。
7.根据权利要求3所述一种可控激发式随钻扩眼器,其特征在于:当刀翼需要展开时,投入下阀球封闭下球座的中心流道,憋压剪断下销钉,下球座上过流孔与上球座下过流孔及下芯轴上过流孔对正,活塞流道打开,下球座下过流孔联通下芯轴下过流孔,通过一定的流压分布,推动活塞向上运动,活塞推动下驱动块和刀翼向上运动,展开刀翼,且钻井液从喷嘴喷出,冷却刀翼和清洗岩屑。
8.根据权利要求3所述一种可控激发式随钻扩眼器,其特征在于:当刀翼需要收回时,投入上阀球,封闭上球座中心流道,憋压剪断上销钉,上球座向下运动,使得上球座上过流孔、下球座下过流孔的t形孔、下芯轴下过流孔联通,活塞流道封闭,钻井液仅能流向下部钻柱,刀翼在弹簧的作用下收回。