[实用新型]球形滚轮扩管器

说明书

技术领域

本实用新型有关于钻井、修井等领域中用于可膨胀金属波纹管的扩管器，特别是有关一种球形滚轮扩管器。

背景技术

采用可膨胀金属波纹管来封隔复杂井段的技术原理是：利用金属的塑性变形，将内径略大于裸眼井径的圆管轧制成为通径小于裸眼井眼直径的波纹管，将波纹管下入到预封隔井段后，通过水力膨胀作用和机械力作用将波纹管胀开到圆管状态，从而达到在井眼直径不变条件下封隔复杂井段的目的。

水力膨胀的作用是利用水压将波纹管的主体膨胀到一定的圆度。由于波纹管形状复杂、曲率变化大，轧制过程中常会造成内部残余应变极不均匀；同时由于波纹管单根之间的连接方式为焊接连接，这也造成波纹管材料性能的差异；因此经水力膨胀后的波纹管主体会有一定椭圆度和表面凹凸不平度，这就需要利用波纹管机械整形工具将胀开状态的波纹管修整到要求的形状尺寸。

如图12所示，中国200810104954.1号实用新型专利就揭示了一种修整工具：一种球形波纹管胀管器，该球形波纹管胀管器包括滚轮轴1和球体2，球体2的中心与滚轮轴1的旋转中心之间存在偏心距。滚轮轴1具有空心的圆柱状凸轴11，凸轴11内设有固定孔12，球体2具有连接孔21，连接孔21包括枢接孔段212、中通孔段213和下通孔段214，中通孔段213的孔径小于两端的枢接孔段212和下通孔段214的孔径，滚轮轴1的凸轴11配合在枢接孔段212内且与枢接孔段212的内壁面为间隙配合，由凸轴11外表面与枢接孔段212内壁面的接触面构成滑动摩擦副轴承系统，锁紧销钉3的钉体31穿过下通孔段214和中通孔段213后插入凸轴11的固定孔12内并与滚轮轴1焊接固定，销钉头32配合在下通孔段214内。当钻柱不旋转时，钻具组合的最大直径可以从上部井段下入。当滚轮轴1随钻柱旋转时，球体2绕钻柱旋转中心旋转，因球体2的中心与滚轮轴1的旋转中心之间存在偏心距，球体2旋转后的管径大于球体2的直径，从而能将波纹管修整到合理的圆度和表面平整度。但在实际使用过程中，发现该球形波纹管胀管器存在如下不足之处：

一、在钻井过程中，上部钻柱的钻力N会分解为径向力F1和轴向力F2，其中径向力F1作用在枢接孔段212的侧壁面2120上，轴向力F1作用在枢接孔段212的端面2121上。凸轴11外表面与枢接孔段212的侧壁面2120和端面2121之间为滑动摩擦配合，存在装配间隙，凸轴11和球体2直接作为磨耗元件，径向力F1会导致球体2的中心与由凸轴11和枢接孔段212的侧壁面2120构成的滑动摩擦轴承系统的中心不同心，凸轴11和枢接孔段212的侧壁面2120的接触面会发生偏磨；而轴向力F2具有冲击性会导致端面2121磨损，严重影响轴承系统的寿命。另外滑动摩擦轴承系统的摩擦阻力相对较大，球体2的启动力矩也较大，球形波纹管胀管器在工作过程中需要较大的膨胀力才能完成扩管作业，容易发生蹩卡现象。

二、滚轮轴1的凸轴11的外表面和枢接孔段212的内壁面所构成的滑动摩擦轴承系统缺少润滑系统，凸轴11的外表面和枢接孔段212的内壁面之间是干式滑动摩擦，加剧了球体2和滚轮轴1的凸轴11的磨损，也会影响轴承系统寿命。

三、滑动轴承系统是敞开式的，不具有密封性，因井下工作环境复杂，工作介质和其它杂质极易进入滑动轴承内，摩擦副摩擦面极易发生磨粒磨损，也会影响轴承系统寿命。

四、球体2仅通过锁紧销钉3锁固在滚轮轴1上，锁固可靠度不足，球体2容易在作业过程中脱落至井底，导致井下事故。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种球形滚轮扩管器，能显著降低对凸轴和球体的磨损，减小摩擦阻力，启动力矩降低，在工作过程中需要较小的膨胀力就能完成扩管作业，不易发生蹩卡现象。

本实用新型要解决的技术问题是提供一种球形滚轮扩管器，能显著降低径向力和轴向力对轴承系统的影响，全面改善轴承系统的受力状态，延长使用寿命。

本实用新型要解决的技术问题是提供一种球形滚轮扩管器，具有密封的润滑系统，也能避免工作介质和其它杂质进入轴承系统而使轴承系统发生磨粒磨损，进一步延长轴承系统的寿命。

本实用新型要解决的技术问题是提供一种球形滚轮扩管器，球体通过双重锁紧机构锁定在滚轮轴上，球体锁固可靠，不易脱落。

本实用新型提供的一种球形滚轮扩管器，包括滚轮轴和球体，所述滚轮轴包括凸轴，所述球体设有连接孔，所述凸轴与所述连接孔枢转配合，在所述凸轴的外表面与所述连接孔的内壁面之间设有轴承。

在一个实施方式中，所述球体的中心与所述滚轮轴的旋转中心线之间具有偏心距。