[发明专利]扩管装置

说明书

本发明涉及钻探技术，特别是涉及扩管装置。

本发明可最有效地用于在钻井过程中封闭复杂区时导型管的扩径，所述的复杂区的特点是会强烈的吸收钻探泥浆或水泥浆，或由已开采的岩层往钻井中涌流液体或气体，同样也可能由于岩石的坍塌而形成这些复杂区。

在钻探开采石油或天然气的深井时，常常碰到相互之间钻探条件不一致的岩层，也就是带有异常高的或低的岩层压力，以及含有会崩塌岩石的岩层。

以前，大都采用往钻井中放入附加的中间管柱或截短管柱的方法来封闭这些岩层。但是这些方法需要消耗大量的材料，要把所放入的这些管柱用水泥粘结在钻井中，从而增加了金属、水泥和工时的大量耗费。之外，在安装了附加的中间管柱的情况下，钻井的直径会减小从而使开采条件恶化。

现在，为了保证在不减小钻井规定直径的情况下继续钻井，将钻井条件复杂的已开采岩层地带的井段扩宽，并在钻井已扩宽的地带装上封闭器，例如压紧在钻井扩宽地带的井壁上的导型管，方法是借助于在这些管中建立压力以及随后使用扩管器把它们的内通道校准到规定的钻井直径。

已知一种扩宽井壁管的装置（苏联专利A，371340），包括钻杆头，该钻杆头与带槽的锥形导杆固定联接着，在这些槽中设置着活动圆辊扩管元件。这些槽与钻杆轴呈一定的角度，它们的下部相对于上部往扩管装置的回转方向偏移。

扩管装置装在钻杆上放入钻井中，一直放到中有凹凸的管段部分，并承受一定负荷开始回转，这时圆辊沿井壁管柱中有凹凸部分的管段辗平，把这一部分校直。

这种装置的缺点是它的工作可靠性较差，因为圆辊装在钻杆头部的锥形导杆槽中，由于钻井泥浆中的悬浮颗粒、也包括岩渣落入槽中，圆辊会因此卡住和迅速磨损。

这种装置的另一个缺点是由于在钻杆头的锥形导杆的槽中圆辊的摩擦力较大而使扩管速度较低。

还已知另一种在钻井中井壁管出现凹凸后再进行扩管的装置（苏联专利，A467994），包括制成带槽的正反向锥形导杆形式的钻头，而锥形辊形式的扩管元件借助于支座以与钻杆的几何纵轴呈一角度的方式安装在这些槽中，这些扩管元件的大头向着钻杆的中心方向。

这种装置的工作原理与上述的装置类似。

这种现有技术的装置的主要缺点是它的锥形辊的支承强度低，因此这些锥形辊不能建立起扩宽成型管所需要的大的负荷，结果降低了扩管的效率。

这种装置的另一个缺点是它的工作可靠性差，因为在放置锥形辊的槽中落入的钻井泥浆中的悬浮颗粒和岩渣也可导致锥形辊被卡在这些槽中和迅速磨损。

已知装置还有一个缺点是它的工作效率低，因为锥形辊在锥形导杆的槽中摩擦力大，特别是锥形辊在这些导杆槽中卡住时。

还有一种已知的扩管装置，包括钻杆头及与钻杆头的几何纵轴呈一角度安装在其上的扩管元件，该扩管元件安装在轴颈上的轴承上（苏联专利A394133）。

这种装置结构复杂，由于在加工区摩擦力大因而效率低，导致从扩管元件传递给管子的负荷降低，因而只能用于管端的扩宽。

本发明的任务是提供一种扩管装置，这种装置中的扩管元件的结构能保证在它与管子的接触区中有低的摩擦力，同时也增加了传递给管子的负荷。

为解决本发明的任务采取了下列措施：在扩管装置中，包括钻杆头及与它的几何纵轴呈一角度装在其上的扩管元件，扩管元件装在轴颈的轴承上，按本发明，扩管元件具有球截体的形状，其外表面是由多个球表面部分和圆柱体侧面部分相互交替而形成的，这些圆柱体的几何轴位于垂直于轴颈轴的平面内。

由于扩管元件工作表面具有所述的流线形，因而扩管元件与所加工的管的接触区的摩擦大大降低，而传递给管子的负荷大大增加，因而在很大程度上提高了扩管速度及改善了扩管质量。

通过下面对实施例及附图的进一步说明，可了解本发明的其它目的及优点，附图中：

图1示出了本发明的扩管装置在扩宽钻井中的异型管时的总图;

图2同图1，但扩管元件以剖面示出;

图3是沿图1中箭头A方向的视图;

图4是沿图2中Ⅳ-Ⅳ线的剖面图;

图5是沿图2中Ⅴ-Ⅴ线的剖面图;

扩管装置包括钻杆头1（图1），其上带有轴颈2（图2），在轴颈2上装着扩管元件3。轴颈2与钻杆头1的几何纵轴呈一角度，而扩管元件3用滚珠轴承4和5装在轴颈2上。为了往滚珠轴承4，5中注入润滑油，在扩管元件3上开设了孔6，并用螺钉7封住注油口。轴颈2与扩管元件3的联接处的表面用密封垫8封严。