[发明专利]一种液压伸缩式硬支撑随钻扩眼工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油气田钻井作业随钻扩眼技术的液压伸缩式硬支撑随钻扩眼工具。

背景技术

随钻扩眼技术是一种具有发展潜力的钻井新技术。所谓随钻扩眼技术就是采用随钻扩眼工具和常规钻头程序，在全面钻进的同时扩大井眼直径的一种钻井技术。随钻扩眼技术可实现深井小间隙井段固井,增大生产套管的尺寸,有利于完井及修井作业。国内外研制的扩眼工具有双中心扩眼钻头和伸缩式扩眼器两种。前者是利用偏心块在公转下进行扩径，扩径量受到上部井段套管内径的限制；后者是利用具有伸缩性的刀翼实现扩径，扩径量不受上部井段套管内径的限制，可实现较大位移的扩径，其伸缩方式决定着扩径的可靠性，现有的伸缩式扩眼器几乎都是靠弹簧和液压方式实现刀翼的伸缩，属于软支撑，受到井壁岩石软硬程度的影响，易形成糖葫芦井眼，特别是在小尺寸结构的工具上难以实现，未能得到推广应用。

发明内容

本发明的目的是：为了解决偏心式随钻扩眼工具所形成的井径不规则、扩径量小和液压式软支撑随钻扩眼器易形成糖葫芦井眼的问题，保证PDC刀架在伸开后轴向和径向的位置稳定不变，达到硬支撑的目的，使钻出的井眼更加稳定，具有不缩径、不卡钻的优点，能够满足小井眼侧钻工况的需求，特提供一种液压伸缩式硬支撑随钻扩眼工具。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种液压伸缩式硬支撑随钻扩眼工具，是由返向中心轴、返向液缸、返向液缸接头、上接头、主壳体、主活塞、下接头、PDC刀架、PDC牙齿、滑套、小活塞、小缸套、定位套、弹簧、导向销、钢球、剪钉、卡簧、活塞压板、橡胶皮碗、皮碗杯、O形密封圈组成。其结构特征是：返向中心轴下端与主活塞用螺纹连接为一体，并用防松螺钉定位，返向液缸与返向中心轴的上部用螺纹连接，并用开槽螺钉定位；上接头与主壳体用螺纹连接，再将主壳体与下接头用螺纹连接，这两个连接体之间用两个剪钉三连接；返向液缸接头与返向液缸之间用两个剪钉二连接；在返向中心轴内设置滑套，滑套与返向中心轴之间用两个剪钉一连接，滑套上放置钢球；在上接头与返向中心轴之间设置有小活塞、小缸套和小弹簧；在上接头与返向液缸接头之间设置有定位套、弹簧和螺栓；三块PDC刀架均布在主活塞圆周上，PDC刀架与主活塞间用销轴连接，销轴上装有孔用挡圈，PDC刀架上安装有PDC牙齿；在主壳体与主活塞之间设置有卡簧、活塞压板、橡胶皮碗和皮碗杯；在返向液缸接头与返向中心轴之间设置有导向销。在返向液缸接头和返向中心轴内均加工有泄压通道，在返向液缸接头的泄压通道内设置有小钢球。在主壳体下端内部加工有三个冲洗PDC刀架的流道，三个流道间隔120°分布，每一个流道对应一个PDC刀架前下方并且向外倾斜，在主活塞内加工有三组倾斜的销轴滑道，三组滑道间隔120°分布，每组滑道对应一块PDC刀架。返向中心轴与返向液缸之间设置有第一O形密封圈；返向中心轴与滑套之间设置有两组O形密封圈，上部一组为第二O形密封圈，下部一组为第三O形密封圈；返向液缸与返向液缸接头之间设置有两组O形密封圈，上部一组为第四O形密封圈，下部一组为第五O形密封圈；返向中心轴与返向液缸接头之间设置有两组O形密封圈，上部一组为第十七O形密封圈，下部一组为第六O形密封圈；返向中心轴与上接头之间设置有两组O形密封圈，上部一组为第七O形密封圈，下部一组为第九O形密封圈；上接头与小缸套之间设置有第八O形密封圈；小缸套与小活塞之间设置有第十八O形密封圈；上接头与主壳体之间设置有第十O形密封圈；主壳体与主活塞之间设置有五组O形密封圈，从上到下依次为第十一O形密封圈，第十三O形密封圈，第十四O形密封圈，第十五O形密封圈，第十六O形密封圈；返向中心轴与主活塞之间设置有第十二O形密封圈。

上述的三块PDC刀架，每块PDC刀架的轮廓均为阶梯形，均采用了阶梯式布齿结构。

本发明与现有技术比较，具有以下有益效果：（1）本工具结构具有机械锁紧功能，能保证PDC刀架在伸开后轴向和径向的位置稳定不变，达到硬支撑的目的，使钻出的井眼更加稳定；（2）具有不缩径、不卡钻的优点，能够满足小井眼侧钻工况的需求；（3）本工具水力结构有利于刀齿排除岩屑，防止刀齿在收回时被岩屑卡住；（4）本工具切削轻快，振动小，能够承受冲击，可保证刀具牙齿的强度和耐用度。

附图说明

图1为本发明液压伸缩式硬支撑随钻扩眼工具的整体结构示意图。

图2为本扩眼工具投球憋压后刀具收回结构示意图。

图3为图2的C—C剖视图。

图4为本扩眼工具的PDC刀架收回时的刀架截面结构示意图。