一种变径式倒划眼器及工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变径式倒划眼器及工艺方法，属于钻井工程井下工具技术领域。
【背景技术】
[0002]钻井过程中，当钻至易缩颈地层井段，钻具上提过程中易遇阻遇卡。目前解决此问题常采用倒划眼作业，即采用固定式钻具稳定器的上端斜面(该面上堆焊有硬质合金)先修整井壁，待稳定器上提通过后，再利用钻头修整井壁。此种方法的缺点表现为:稳定器上端斜面的切削能力有限，修正井壁费时多，效率低；此外固定式稳定器外径较大，卡钻风险高。为了克服固定式稳定器容易阻卡的风险，使用一种可变径的稳定器(在开栗时活塞式支撑头伸出，停栗时活塞式切削块缩回)，上提过程中，边上提边旋转钻具，张开的切削块对井壁进行修整，使井眼直径扩大。有效降低了起钻阻卡的风险，但这种变径稳定器在开栗上提倒划眼时，活塞式切削块的金属臂为薄弱点，张开后上提速度要控制适当，不可猛提，才能保切削块安全。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种变径式倒划眼器及工艺方法，在易缩颈的不稳定地层井段，钻井的井眼容易缩颈、井眼尺寸变小，引起钻具上提遇阻遇卡，无法顺利起出，此工具利用可变径的切削块，可以边上提钻具边旋转划眼，修整井壁，使井眼直径扩大，实现钻具安全起出。
[0004]一种可变径式倒划眼器，主要解决钻井过程中易缩颈地层引起的上提钻具遇阻遇卡的情况。
[0005]提供的变径式倒划眼器连接在固定稳定器或变径稳定器上部，只有在钻具上提、开栗倒划眼时，倒划眼器的切削块才会伸出，修正井壁，其它任何情况下切削块均处于缩回状态，不影响正常钻井作业。
[0006]一种可变径式倒划眼器，中心杆I与本体3采用花键副B连接，本体3上开有通孔C，本体3上部设置有承重端盖2，本体3中部为3棱或4棱结构，棱上方对称设有2个注油孔并安装注油堵头8，每条棱上设置有切削块11 ;中心杆I与本体3的环空装有平衡活塞杆5、平衡活塞6、弹簧7、斜面筒9，平衡活塞杆5通过螺纹与中心杆I连接，平衡活塞6装在平衡活塞杆5与本体3的环空间，弹簧7装在平衡活塞杆5与中心杆I之间。
[0007]承重端盖2为两半结构，拼合安装在本体3上部后焊接成一整体。
[0008]注油堵头8与本体3采用螺纹连接并设置有密封圈4。
[0009]切削块11分活塞段、切削段，活塞段端部设有斜面、槽口，分别与斜面筒9斜面、燕尾槽形成配合结构，活塞段与本体3间设置有密封圈4，切削段镶嵌有耐磨硬质合金块10。
[0010]平衡活塞杆5与中心杆I螺纹连接并设置密封圈4，平衡活塞6内孔和外圆均设置密封圈4，斜面筒9下端内孔和外圆均设置有密封圈4。
[0011]中心杆1、平衡活塞杆5、平衡活塞6、本体3、注油堵头8、切削块11、斜面筒9合围形成密封腔，该密封腔内注满液压油D。
[0012]一种变径式倒划眼工艺方法，含有以下步骤；
[0013]步骤1:下钻至井底；下钻时，中心杆I连平衡活塞杆5 —起上行，平衡活塞6同时下行平衡油腔体积，下部钻具重量通过本体3、承重端盖2挂在中心杆I花键B上，平衡活塞杆5与斜面筒9脱开，弹簧7伸长，但处于压缩状态，弹簧7顶住斜面筒9，斜面筒9不上行，切削块11不伸出；
[0014]下钻至井底，调整钻压，此时工具处于钻具中和点以下，中心杆I连同平衡活塞杆5 一起下行，平衡活塞6上行平衡油腔体积，中心杆I顶住承重端盖2上部，通过本体3将钻压传递给钻头，弹簧7缩短，处于压缩状态，平衡活塞杆5顶住斜面筒9，斜面筒9不上行，切削块11不伸出，
[0015]步骤2:正常钻进；工具处于钻具中和点以下，平衡活塞杆5顶住斜面筒9，开栗时，由于螺杆钻具、钻头喷嘴等限流元件有节流作用，使得钻具内与井壁环空之间形成一定的压差，钻具内压力大于井壁环空压力，压差产生的作用力通过斜面筒9、平衡活塞杆5传递给中心杆1，斜面筒9不上行，切削块11不伸出；
[0016]步骤3:正常倒划眼；由于倒划眼时处于开栗状态，中心杆I连同平衡活塞杆5 —起上行，与此同时，压差产生的作用力会推动斜面筒9紧贴平衡活塞杆5 —起上行，平衡活塞6下行平衡油腔体积，并同时顶出切削块11，可实现工具的倒划眼功能，起到修整井壁的作用，在此过程中，下部钻具重量通过本体3、承重端盖2挂在中心杆I花键副B上；
[0017]继续正常钻进时，中心杆I连同平衡活塞杆5 —起下行，同时顶着斜面筒9也下行，斜面筒9带动切削块11缩回，在此过程中，中心杆I顶住承重端盖2上部，通过本体3将钻压传递给钻头；
[0018]步骤4:短起遇阻倒划眼；短起时，中心杆I连同平衡活塞杆5 —起上行，平衡活塞6同时下行平衡油腔体积，下部钻具重量通过本体3、承重端盖2挂在中心杆I花键副B上，平衡活塞杆5与斜面筒9脱开，弹簧7伸长，但处于压缩状态，弹簧7顶住斜面筒9，斜面筒9不上行，切削块11不伸出；短起遇阻时，开栗，压差产生的作用力会推动斜面筒9上行至顶住平衡活塞杆5，压缩弹簧7，与此同时顶出切削块11，即可进行倒划眼作业；
[0019]步骤5:正常起钻；停栗起钻时，中心杆I连同平衡活塞杆5 —起上行，平衡活塞6同时下行平衡油腔体积，下部钻具重量通过本体3、承重端盖2挂在中心杆I花键副B上，平衡活塞杆5与斜面筒9脱开，弹簧7伸长，但处于压缩状态，弹簧7顶住斜面筒9，斜面筒9不上行，切削块11不伸出。
[0020]发明效果:
[0021]本发明中心杆与本体之间采用花键连接，钻机产生的扭矩可通过该花键副传递给钻头，中心杆与本体在上下方向上能产生相对运动，保证中心杆在上提、下放的过程中能实现切削块的伸出与缩回。
[0022]本发明本体上部设置有两半式端盖，中心杆上提时，下部所有钻具重量通过端盖挂在中心杆花键上，避免了内部零件承受钻具重量，保证工具的安全性。
[0023]本发明中心杆与平衡活塞杆环空间设置有弹簧，并在中心杆与斜面筒之间始终处于压缩状态，保证停栗后有足够的弹力使斜面筒复位并座于本体内台阶上。
[0024]本发明斜面筒与切削块采用斜面、燕尾槽配合结构，保证斜面筒上行时切削块伸出，斜面筒下行时切削块缩回。
[0025]本发明斜面筒的上行是通过钻具内与环空间的压差所产生的力来推动的，保证了工具的可靠性。
[0026]本发明中心杆、平衡活塞杆、平衡活塞、本体、注油堵头、切削块、斜面筒合围形成的密封腔内注满液压油，保护内部零件免受钻井液的侵蚀。
[0027]本发明平衡活塞杆与本体环空间设置有平衡活塞，该平衡活塞为浮动活塞，可平衡中心杆、平衡活塞杆、切削块、斜面筒等零件的运动所引起的油腔体积变化，使油腔体积保持一致，保证工具的顺利动作。
[0028]本发明用于复杂地层安全钻完井。
[0029]本发明还提供了一种变径式倒划眼器，包括中心杆和套设在中心杆上的本体，变径式倒划眼器还包括:切削块，切削块沿倒划眼器的径向位置可调节地安装在本体上。
[0030]进一步地，变径式倒划眼器还包括:驱动装置，驱动装置安装在中心杆和本体之间，且驱动装置与切削块驱动连接，驱动切削块沿倒划眼器的径向移动。
[0031]进一步地，驱动装置包括:平衡活塞杆和斜面筒，平衡活塞杆和斜面筒均安装在中心杆和本体之间，且平衡活塞杆和斜面筒沿倒划眼器的轴向布置，切削块的一端与斜面筒的斜面连接；其中，平衡活塞杆的外侧壁、本体的内壁和斜面筒的端面之间形成密封腔。
[0032]进一步地，切削块包括活塞段和切削段，活塞段的端部设置有斜面，活塞段安装在斜面筒的燕尾槽内，且活塞段上的斜面与斜面筒的斜面连接。
[0033]进一步地，驱动装置还包括弹簧，弹簧的一端抵接在中心杆上，弹簧的另一端抵接在斜面筒的端面上。
[0034]进一步地，平衡活塞杆和斜面筒均为管状，且平衡活塞杆和斜面筒均套设在中心杆上。
[0035]进一步地，本体上设置有与密封腔连通的注油孔，且注油孔上安装有注油堵头。
[0036]进一步地，切削块为多个，且多个切削块沿本体的周向布置。
[0037]进一步地，变径式倒划眼器还包括承重端盖，承重端盖设置在中心杆和本体之间，且承重端盖设置在本体的远离切削块的一端。
[0038]进一步地，中心杆上设置有花键副，本体通过花键副安装在中心杆上。
[0039]进一步地，切削块的切削端面上安装有硬质合金块。
【附图说明】
[0040]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，