一种非投球自由伸缩式随钻扩眼器的制作方法

本发明涉及钻头设备技术领域，尤其涉及一种非投球自由伸缩式随钻扩眼器。

背景技术：

扩眼器又称扩大器划眼钻头。是在石油钻井的钻进同时用来进行扩眼的工具。它与装在钻柱下部的扩眼钻头不同，而是装在钻柱中部，直径略大于钻头直径。当下面钻头钻进时，上面扩眼器同时扩眼、修整井壁。

扩眼器一般用于钻井易斜、易缩径的地层。在用金刚石钻头钻进时，为了防止钻头磨损造成的井径缩小，保证新钻头能顺利下入井底，也必须在钻柱中间隔地安装二至三个金刚石扩眼器。

现有的钻井上依靠液压实现刀翼扩张的扩眼器，一般依靠在内腔投球改变流道来实现，但扩张完成后无法实现二次扩张。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种非投球自由伸缩式随钻扩眼器，其可通过活塞的往复运动，带动刀翼的扩张以及收回，可多次扩张。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种非投球自由伸缩式随钻扩眼器，包括，

扩眼本体，所述扩眼本体内设有活动腔；所述扩眼本体上的外表面设有扩眼口；所述扩眼口与所述活动腔连通；所述活动腔的一端形成为入口端，所述活动腔的另一端形成为出口端；

活塞，所述活塞安装于所述活动腔内并可沿轴向靠近或者远离所述入口端运动；所述活塞上连接有刀翼；所述刀翼用于在活塞沿轴向靠近或者远离所述入口端运动时，所述刀翼用于在活塞靠近扩眼口运动后由扩眼口伸出；

驱动组件，所述驱动组件用于带动所述活塞沿轴向运动。

进一步地，所述驱动组件包括控制套以及阀芯，

所述控制套穿接于所述活动腔内；所述控制套上设有第一引导孔以及第二引导孔，所述第一引导孔以及第二引导孔在阀芯的轴向上间隔分布；所述第一引导孔以及第二引导孔在周向上交错分布；

所述活塞上设有第三引导孔，所述活塞的一端与刀翼连接，所述活塞的另一端设有第一驱动面以及第二驱动面，所述第一驱动面位于靠近入口端的一侧，所述第二驱动面位于远离入口端一侧；所述第一引导孔贯通至所述第二驱动面远离入口端的一侧；所述第三引导孔贯通至所述第一驱动面靠近入口端的一侧；

所述阀芯穿接于控制套并与控制套枢转配合；阀芯内设有导流通道；所述阀芯的侧壁上设有第一导流孔以及第二导流孔；所述第一导流孔与第二导流孔在阀芯的轴向上间隔分布；所述第一导流孔用于在阀芯转动过程中与所述第一引导孔贯通，以引导导流通道内的流体经第一导流孔、第一引导孔流向所述第二驱动面；所述第二导流孔用于在阀芯转动过程中与第二引导孔贯通，以引导导流通道内的流体经第二导流孔、第二引导孔、第三引导孔流向所述第一驱动面。

进一步地，所述驱动组件还包括引导机构，所述引导机构用于引导阀芯转动。

进一步地，所述引导机构包括引导件、引导槽以及引导柱，所述引导件设于阀芯位于出口端的端部；所述引导件靠近入口端的端部形成为顶压端；所述引导件的另一端设有所述引导槽；所述引导槽包括第一槽段以及第二槽段，所述第一槽段在阀芯的轴向上沿第一倾斜方向延伸；所述第二槽段在阀芯的轴向上沿第二倾斜方向延伸；所述第一槽段与第二槽贯通；所述第一倾斜方向与第二倾斜方向相反；所述引导柱连接于活动腔的内壁；所述引导柱活动的穿接于引导槽内。

进一步地，所述第一槽段以及所述第二槽段均设有多个；多个第一槽段在阀芯的周向上间隔分布；相邻两个第一槽段之间以第二槽段衔接并贯通。

进一步地，所述活动腔的出口端内壁设有限位台阶，所述限位台阶靠近入口端的侧面与顶压端之间夹持有第一弹性部件。

进一步地，所述顶压端设有顶压头，所述顶压头与引导件的端部之间夹持有第二弹性部件，所述第二弹性部件的弹性系数大于第一弹性部件的弹性系数。

进一步地，所述引导件远离出口端的内壁上设有棘爪，所述棘爪抵接于所述限位台阶远离入口端的侧面。

进一步地，所述扩眼本体上设有喷嘴，所述活塞上设有泄压孔，所述泄压孔用于在刀翼由所述扩眼口伸出后与所述喷嘴连通。

进一步地，所述活动腔的入口端内壁设有引导斜面，所述引导斜面与扩眼口衔接，所述引导斜面用于在活塞靠近扩眼口运动时引导刀翼运动至所述扩眼口。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：其在进行扩张时，可通过驱动组件带动活塞靠近入口端运动，使活塞上的刀翼由扩眼口伸出，伸出的刀翼便可使钻头能顺利下入井底。而钻头正常工作时，可通过驱动组件带动活塞远离入口端运动，使活塞的刀翼由扩眼口收回并收纳在活动腔内即可，如此往复，可多次扩张，操作方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的引导件的结构示意图；

图4为本发明的活塞的结构示意图；

图5为本发明的控制套的结构示意图。

图中：10、扩眼本体；11、活动腔；20、限位轴；21、刀翼；30、活塞；31、泄压孔；32、第三引导孔；33、第一驱动面；34、第二驱动面；40、控制套；41、第一引导孔；42、第二引导孔；50、引导件；51、引导槽；52、棘爪；53、顶压头；54、第二弹性部件；60、阀芯；61、第一导流孔；62、第二导流孔；63、导流通道；70、第一弹性部件。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1-5所示的一种非投球自由伸缩式随钻扩眼器，包括扩眼本体10、活塞30以及驱动组件，在扩眼本体10内设有活动腔11，而扩眼本体10上的外表面设有扩眼口，将扩眼口与活动腔11连通。上述活动腔11的一端形成为入口端，而活动腔11的另一端形成为出口端。

具体将上述活塞30安装于活动腔11内，活塞30可沿轴向靠近或者远离入口端运动，在活塞30上连接有刀翼21，该刀翼21可在活塞30沿轴向靠近或者远离入口端运动时靠近或者远离扩眼本体10上的扩眼口；且刀翼21可在活塞30靠近扩眼口运动后由扩眼口伸出。上述驱动组件可带动活塞30沿轴向运动。

在上述结构基础上，使用本发明的非投球自由伸缩式随钻扩眼器时，可在扩眼本体10的出口端部分连接钻头，在钻井易斜、易缩径的地层，用金刚石钻头钻进时，为了防止钻头磨损造成的井径缩小，保证新钻头能顺利下入井底，可通过扩眼器进行扩张。

进行扩张时，可通过驱动组件带动活塞30靠近入口端运动，使活塞30上的刀翼21由扩眼口伸出，伸出的刀翼21便可使钻头能顺利下入井底。而钻头正常工作时，可通过驱动组件带动活塞30远离入口端运动，使活塞30的刀翼21由扩眼口收回并收纳在活动腔11内即可，如此往复，可多次扩张，操作方便。

当然，在刀翼21上可焊接切削齿，在扩眼后进行切削。

进一步地，本实施例中的驱动组件包括控制套40以及阀芯60，将上述控制套40穿接在活动腔11内，控制套40与活动腔11的内壁固定连接，控制套40与活动腔11内壁可以间隔设置。在控制套40上设有第一引导孔41以及第二引导孔42，第一引导孔41以及第二引导孔42在阀芯60的轴向上间隔分布；第一引导孔41以及第二引导孔42在周向上交错分布。

另外，在活塞30上设有第三引导孔32，该活塞30的一端与刀翼21连接，而活塞30的另一端设有第一驱动面33以及第二驱动面34，第一驱动面33位于靠近入口端的一侧，第二驱动面34位于远离入口端一侧，上述第一引导孔41贯通至第二驱动面34远离入口端的一侧；第三引导孔32贯通至第一驱动面33靠近入口端的一侧。

具体阀芯60穿接于控制套40并与控制套40枢转配合，在阀芯60内设有导流通道63，该阀芯60的侧壁上设有第一导流孔61以及第二导流孔62，将第一导流孔61与第二导流孔62在阀芯60的轴向上间隔分布。

而第一导流孔61可在阀芯60转动过程中与第一引导孔41贯通，以引导导流通道63内的流体经第一导流孔61、第一引导孔41流向第二驱动面34。相反，第二导流孔62在阀芯60转动过程中与第二引导孔42贯通，以引导导流通道63内的流体经第二导流孔62、第二引导孔42、第三引导孔32流向第一驱动面33。

在此结构基础上，进行扩张时，使阀芯60转动至第一导流孔61与第一引导孔41对应，由于第一引导孔41与第二引导孔42在周向上交错，因而在第一导流孔61与第一引导孔41对应时，第二引导孔42可由阀芯60的外侧壁进行闭合，第一引导孔41贯通至第二驱动面34。

此时，可在导流通道63内导入液体，液体可经阀芯60上的第一导流孔61流动至第一引导孔41，并经第一引导孔41将液体引导至第二驱动面34上，导入的液体在第二驱动面34上形成液压，由于第二驱动面34位于活塞30远离入口端的端面，因而液压可推动活塞30靠近入口端运动，进而带动与活塞30连接的刀翼21靠近入口端运动，活塞30上的刀翼21便可靠近扩眼口运动，进而由扩眼口伸出，如此完成刀翼21的扩张，进行扩眼作业。

在钻头的扩眼完成后，进行刀翼21的收回，可继续转动阀芯60，第一导流孔61与第一引导孔41错开，第二导流孔62与第二引导孔42贯通，且第二引导孔42与第三引导孔32贯通，再次导入液体，液体可经第二导流孔62、第二引导孔42以及第三引导孔32引导至第一驱动面33，即可施压至第一驱动面33上，由于第一驱动面33位于靠近入口端的一侧，因而液压可推动第一驱动面33远离入口端运动，带动活塞30远离入口端运动，进而驱使与活塞30连接的刀翼21远离扩眼口运动，刀翼21便可收纳在活动腔11内，完成收缩。

综上所述，在刀翼21的扩张或收回时，只需使转动阀芯60，使阀芯60上的第一导流孔61与第二导流孔62与对应的第一引导孔41以及第二引导孔42对应，便可将液体引导至不同方向的驱动面上，带动活塞30的往复，操作方向，且可根据实际情况进行多次扩张。

需要说明的是，可在活塞30远离入口端部设有凸出圈，该凸出圈的外表面与活动腔11的内壁密封配合，便于液压推动，在此结构基础上，凸出圈靠近入口端的侧面性为上述第一驱动面33，凸出圈远离入口端的侧面形成为上述的第二驱动面34。

当然，可在扩眼本体10上设置多个扩眼口，对应在活塞30周向上设置多个刀翼21，多个刀翼21与多个扩眼口一一对应设置，在阀芯60转动过程后，活塞30可带动刀翼21在轴向运动，一次往复运动，实现多个刀翼21的扩展和收缩，扩眼效果更好。

另外，可在活动腔11内设有限位轴20，限位轴20位于多个刀翼21的中间，可以使多个刀翼21在收回后限制刀翼21的位置，而限位轴20扩张过程中，限位轴20也可起到一定的引导作用。

进一步地，上述驱动组件还包括引导机构，具体引导机构可引导阀芯60转动，即在进行扩张时，可通过引导组件带动阀芯60转动，阀芯60的转动操作相对方便。

更具体的是，引导机构包括引导件50、引导槽51以及引导柱，将引导件50设于阀芯60位于出口端的端部，该引导件50靠近入口端的端部形成为顶压端，而引导件50的另一端设有引导槽51。

具体引导槽51包括第一槽段以及第二槽段，第一槽段在阀芯60的轴向上沿第一倾斜方向延伸，而第二槽段在阀芯60的轴向上沿第二倾斜方向延伸，且第一槽段与第二槽贯通；第一倾斜方向与第二倾斜方向相反，即第一槽段和第二槽段沿两个相反方向倾斜。上述引导柱连接于活动腔11的内壁，且引导柱活动的穿接于引导槽51内。

如此，在引导阀芯60转动时，可通过阀芯60内导入液体，导入液体的液压可先推动顶压端靠近出口端运动，进而带动引导件50的靠近出口端运动，在此过程中，引导柱可沿第一槽段滑动，在沿第一槽段滑动的过程中，引导件50的直线运动可经第一槽段的倾斜方向引导，转化为在阀芯60周向上的转动运动，使第一导流孔61与第一引导孔41贯通，此时再导入液体，进行上述的扩张作业。

而在收缩时，可经导流通道63内导入液体，液压再次顶压上述顶压端，此时引导柱可在第二槽段滑动，在沿第二槽段滑动的过程中，引导件50的直线运动可经第二槽段的倾斜方向引导，由于第二槽段的倾斜方向与第一槽段的倾斜方向相反，因而可转化为在阀芯60周向上的反向转动运动，使第二导流孔62与第二引导孔42、第三引导孔32贯通，此时再导入液体，进行上述的收缩作业。

当然，在其他情况下，上述第一槽段以及第二槽段也可为反向延伸的圆弧槽段，由于圆弧个点均具有力分解点，因而分解转向的角度相对较小，对应的第一引导孔41和第二引导孔42的交错位置相对较小，不便于加工，且两个孔位容易造成干扰。

进一步地，上述第一槽段以及第二槽段均设有多个，且多个第一槽段在阀芯60的周向上间隔分布；相邻两个第一槽段之间以第二槽段衔接并贯通，如此，在阀芯60的周向上均有连续关系的第一槽段和第二槽段，在液压顶压的过程中，可以实现连续引导转动，无需周向复位。

进一步地，可在活动腔11的出口端内壁设有限位台阶，在限位台阶靠近入口端的侧面与顶压端之间夹持有第一弹性部件70，如此，在顶压端初次受顶压时，引导柱由第一槽段的一端滑动至第一槽段的另一端，使第一弹性部件70被压缩，而在再次受顶压时，引导柱继续沿第二槽段滑动，第一弹性部件70复位，在刀翼21收回过程中，阀芯60转动更快。

进一步地，还可在顶压端设有顶压头53，该顶压头53与引导件50的端部之间夹持有第二弹性部件54，该第二弹性部件54的弹性系数大于第一弹性部件70的弹性系数，如此，第二弹性部件54不易被压缩，即在受液压作业时，顶压头53直接受压，第一弹性部件70被压缩，阀芯60可正常转动。而在长久使用过程中，顶压头53可能有所磨损，因而可旋转顶压头53，第二弹性部件54相对伸展，可弥补磨损，防止顶压头53磨损影响正常的顶压作业，而阀芯60转动受影响。

当然，没有上述引导组件的情况下，阀芯60的靠近入口端的部分也可伸出一个操作边，供人手工操作转动。其他情况下，也可在阀芯60内壁加工螺旋槽，通过工具伸入阀芯60内与螺旋槽配合引导阀芯60的转动也可。

进一步地，还可在引导件50远离出口端的内壁上设有棘爪52，该棘爪52抵接于限位台阶远离入口端的侧面，该棘爪52可以限制阀芯60在活动腔11内的轴向位置，避免其受液压作业而移位，从而影响上述孔位的对应。

进一步地，上述扩眼本体10上设有喷嘴，对应在活塞30上设有泄压孔31，在刀翼21由扩眼口伸出后，即在刀翼21扩张到位时，泄压孔31可与喷嘴连通，经控制套40的第一引导孔41导出的液体可经活塞30上的泄压孔31与喷嘴连通并导出，进行泄压，便于后期收缩复位。

进一步地，本实施例中，还可在活动腔11的入口端内壁设有引导斜面，引导斜面与扩眼口衔接，引导斜面用于在活塞30靠近扩眼口运动时引导刀翼21运动至扩眼口，即在进行扩张时，活塞30外的引导斜面可与刀翼21滑动配合，引导刀翼21逐渐由扩眼口伸出，而收缩时，引导斜面与刀翼21滑动配合，引导刀翼21逐渐内缩，相对直面容易出现卡死的情况，以引导斜面进行衔接扩张与收缩过程顺畅。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。