[19]中华人民共和国国家知识产权局
[12]实用新型专利说明书专利号 ZL
200820124565.0
[51]Int.CI.
E21B 10/32 (2006.01)
[45]授权公告日2009年10月7日[22]申请日2008.12.25[21]申请号200820124565.0
[73]专利权人中国海洋石油总公司
地址100010北京市东城区朝阳门北大街25号海
洋石油大厦
共同专利权人中海油能源发展股份有限公司[72]设计人朱虎军 范白涛 司念亭 马英文 左凯
于小龙 杨成 黄毓祥
[11]授权公告号CN 201321821Y
[74]专利代理机构天津市鼎和专利商标代理有限公司
代理人朱瑜
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页
[54]实用新型名称
液压式随钻扩眼器
[57]摘要
本实用新型涉及一种液压式随钻扩眼器，包括本体、上、下部接头、芯轴、与芯轴连接的球座架、与球座架配装的球座、刀体及套装在芯轴上的活塞，本体为上部本体和下部本体构成，在上部本体与下部本体之间安装有上止动环和下止动环，上、下止动环之间装有刀体，上止动环和下止动环与刀体接触面分别为斜面，下部本体和球座架上均设传压孔；球座、球座架、活塞、下部接头与下部本体形成密闭空间。优点是：在本体上和刀翼上增加了导向槽，同时上、下止动环成V字型，可有效地防止刀翼径向和轴向运动，提高切削稳定性：根据不同地层研究阶梯状切磨混合布齿结构，提高了切削能力、切削效率和工具安全性。结构设计合理、操作使用方便并降低使用成本。
200820124565.0
权 利 要 求 书
第1/1页
1.一种液压式随钻扩眼器，包括与本体连接的上部接头和下部接头、安装在本体内的芯轴、其上端与芯轴连接的球座架、通过销钉与球座架配装的球座、刀体及套装在芯轴上的活塞，其特征在于：所述本体为上部本体和下部本体构成，在上部本体与下部本体之间安装有上止动环和下止动环，上止动环和下止动环之间装有刀体，上部本体内壁靠近下端位置有用于上止动环限位的限位台肩，在下部本体和球座架上均设有同向的传压孔，所述球座、球座架、活塞、下部接头与下部本体形成密闭空间。
2.根据权利要求1所述的液压式随钻扩眼器，其特征在于：所述上止动环和下止动环与刀体接触面分别为斜面。
3.根据权利要求2所述的液压式随钻扩眼器，其特征在于：所述上止动环和下止动环与刀体接触面上开有导向槽，刀体与上止动环和下止动环通过导向槽动配合安装。
4.根据权利要求1所述的液压式随钻扩眼器，其特征在于：所述刀体的刀翼为分段式加长保径结构，刀翼中间设有导流槽，刀齿为梯状布局。 5.根据权利要求1所述的液压式随钻扩眼器，其特征在于：所述上止动环通过丝扣连接限位环。
6.根据权利要求1所述的液压式随钻扩眼器，其特征在于：在上部本体与上止动环之间通过弹簧座装有弹簧。
7.根据权利要求1所述的液压式随钻扩眼器，其特征在于：所述球座外壁上设有用于密封球座架传压孔的密封圈。
8.根据权利要求1所述的液压式随钻扩眼器，其特征在于：所述球座内壁有镗孔，镗孔内装有“T”型销和弹簧，镗孔外壁通过盲堵封堵。 9.根据权利要求1所述的液压式随钻扩眼器，其特征在于：所述下部本体上的传压孔上端连接有喷嘴，该传压孔与球座架上的传压孔相通。
2
200820124565.0
说 明 书
第1/4页
液压式随钻扩眼器
技术领域
本实用新型属于石油、天然气钻井技术领域，特别是涉及一种在给定的范围内增加井眼直径的液压式随钻扩眼器。背景技术
近年来，随着深井、复杂井钻采开发的增多，尤其是完井工艺的改进，对井下扩眼工具的功能及使用提出了更高的要求。如：在深井或复杂地层的钻井程序中通常需要使用多层套管和尾管，同时又要使得井眼足够大，以便于处理意外事故及满足最佳的完井和采油设计要求，但又必须考虑到井口井眼尽量小，以减少套管费用支出。鉴于此，在不减小井眼与套管之间的间隙以满足固井质量要求的条件下，只能是尽可能的减小不同套管程序之间的间隙，这样只有通过使用扩眼器才能完成。在塑性地层或易发生井漏的地层，需要提前下入非常规套管封堵该层段，也只有使用扩眼器才能完成；在盐膏层、易缩径地层，可有效扩大井眼直径，防止事故的发生；在裸眼砾石充填防砂作业过程中，为了提高防砂质量和过油面积，扩大裸眼段内径是非常必要的。
目前扩大井眼使用的偏心钻头不利于造斜，国产扩眼器结构不合理，扩眼效率低、工作安全性差、使用寿命低，难以满足海洋钻井的技术要求；而使用进口扩眼器服务费用昂贵，部分结构不合理。发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、操作使用方便、降低使用成本且能大幅度提高钻井扩眼工效的液压式随钻扩眼器。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：液压式随钻扩眼器，包括与本体连接的上部接头和下部接头、安装在本体内的芯轴、其上端与芯轴连接的球座架、通过销钉与球座架配装的球座、刀体及套装在芯轴上的活塞，其特征在于：所述本体为上部本体和下部本体构成，在上部本体与下部本体之间安装有上止动环和下止动环，上止动环和下止动环之间装有刀体，上部本体内壁靠近下端位置制有用于上止动环限位的限位
3
200820124565.0说 明 书 第2/4页
台肩，在下部本体和球座架上均设有同向的传压孔，所述球座、球座架、活塞、下部接头与下部本体形成密闭空间。 本实用新型还可以采用如下技术方案：
所述上止动环和下止动环与刀体接触面分别为斜面。
所述上止动环和下止动环与刀体接触面上开有导向槽，刀体与上止动环和下止动环通过导向槽动配合安装。
所述刀体的刀翼为分段式加长保径结构，刀翼中间设有导流槽，刀齿为梯状布局。
所述上止动环上端通过丝扣连接有限位环。 在上部本体与上止动环之间通过弹簧座装有弹簧。 所述球座外壁上设有用于密封球座架传压孔的密封圈。
所述下部本体上的传压孔上端连接有喷嘴，该传压孔与球座架上的传压孔相通。
本实用新型具有的优点和积极效果是：
(1)提高切削稳定性：本工具在本体上和刀翼上增加了导向槽，同时上、下止动环成V字型，可有效地防止刀翼径向和轴向运动，并将常见的向下打开刀翼改为向上打开刀翼，这样在钻进过程中，刀翼始终受向上的推力。 (2)提高切削能力：分段式加长保径刀翼可增加刀翼的有效切削长度，并根据不同地层研究阶梯状切磨混合布齿，以提高切削效率和工具安全性，减少BHA振动。
(3)提高工具安全性：本工具外部所有移动部件都安装密封件，并在喷嘴下部安装单流阀，防止杂质进入工具内部；设计剪切球座，当球座剪切后喷嘴与内环空相通，开始冲洗刀翼，并推动活塞使刀翼张开，这样即实现了冲洗扩眼器刀翼又可以冲洗钻头。
(4)扩眼器的最大外径可以调节；上止动环和限位环配合具有限位功能，通过调节上止动环和限位环的上扣情况来调节扩眼器的最大外径。附图说明
图1是本实用新型的结构示意图； 图2是图1的A-A剖视图；
4
200820124565.0说 明 书 第3/4页
图3是图1的I部放大图；
图4是本实用新型刀体结构示意图 图5是图4的俯视图；
图6是本实用新型工作状态示意图。
图中：1、上部接头；2、本体；2-1、上部本体；2-2、下部本体；2-3、下部本体传压孔；3、弹簧；4、限位环；5、上止动环；6刀体；6-1、导流槽；6-2、导向槽；7、下止动环；8、活塞；9、喷嘴；10、剪切销钉；11、球座架；11-1、传压孔；12、下部接头；13、芯轴；14、钢球；15、球座；15-1、传压小孔；15-2、大孔；15-3、“T”型销；15-4、球座上的弹簧；15-5、盲堵。 具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1-图5，液压式随钻扩眼器，包括与本体2连接的上部接头1和下部接头12、安装在本体2内的芯轴13、其上端与芯轴13连接的球座架11、通过剪切销钉10与球座架配装的球座15、刀体6及套装在芯轴上的活塞8，所述本体为上部本体2-1和下部本体2-2构成，在上部本体与下部本体之间安装有上止动环5和下止动环7，上止动环和下止动环之间装有刀体6。在上部本体与上止动环之间通过弹簧座装有弹簧3。所述上止动环和下止动环与刀体接触面分别为斜面，成V字形，这样即可使刀体在张开和切削过程中更加平稳，减少了冲击。在上止动环和下止动环的斜面上制有导向槽，刀体与两止动环接触的面上开有导向槽6-2，导向槽的方向与轴向成45度角，上止动环和下止动环通过导向槽动配合安装。所述刀体的刀翼为分段式加长保径结构，刀翼中间设有导流槽6-1，其刀齿为梯状布局。上部本体内壁靠近下端位置制有用于上止动环限位的限位台肩，所述上止动环5上端通过丝扣连接有可调节上止动环轴向行程的限位环4，当限位环上移到一定程度后与本体接触，停止上移，实现上止动环的限位。在下部本体2-2和球座架11上均设有同向的传压孔2-3和11-1，所述球座、球座架、活塞、下部接头与下部本体形成密闭空间。所述球座架11呈圆筒状，下部接头内壁
5
200820124565.0说 明 书 第4/4页
为缩径结构，用于扑捉球座15，在球座架侧面设有传压孔11-1，当球座下移到下部接头缩径处停止下移，同时露出球座架上的传压孔。所述球座14外壁上、下制有凹槽，在凹槽内装有用于密封球座架传压孔的密封圈，球座内壁有镗孔，镗孔装“T”型销和弹簧，外壁镗孔用盲堵堵死。球座剪切前用于密封球座架上的传压孔；在球座中心制有大孔15-2，大孔的周边还制有均匀分布的8个传压小孔15-1，大孔与传压小孔方向相同；球座用于投钢球14，当钢球投到球座，在流体压力的作用下，“T”型销15-3受横向挤压，球座上的弹簧15-4压缩，球14进入球座15到位后弹簧15-4复位，“T”型销15-3复位，卡住球14，实现其定位。所述下部本体上的传压孔2-3上端连接有喷嘴9，该传压孔与球座架上的传压孔相通。喷嘴上设有压盖，该压盖在扩眼器工作前是处于压紧状态的。 本实用新型的工作原理为：
如图1和图6所示，液压扩眼器处于收缩状态，当需要扩眼钻进时，先投钢球14，当钢球落到球座15上后，在流体压差的作用下剪断剪切销钉10，并推动球座15向下运动至球座架11的限位处，打通扩眼器内部环空与外环空通道，钻井液通过本体2中的小孔及喷嘴9先冲洗刀体6的刀翼，同时球座15又起到分流的作用，一部分钻井液流经球座的夹层冲洗钻头、冷却下部钻具及携砂。当刀翼冲洗干净后，增大泵冲推动活塞8向上运动，活塞推动下止动环7，下止动环7推动刀翼沿本体上的导向槽向外和向上移动(即同时进行轴向运动和径向运动)，同时刀翼推动上止动环5向上运动压缩弹簧3，直至上止动环5接触到本体限位处时，轴向运动停止，刀翼完全张开并稳定后开始扩眼。扩眼结束后，停泵或降低泵压时，扩眼器内外环空压差降低，在弹簧力的作用下，扩眼刀翼沿导向槽收回。
以上实施例仅用以说明而非本发明设计的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
6
200820124565.0
说 明 书 附 图
第1/3页
图1
7
200820124565.0说 明 书 附 图 第2/3页
图2
图3
8
200820124565.0说 明 书 附 图 第3/3页
图4
图5
图6
9