专利名称：液压双变径井筒回钻扩径器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油开采领域，特别是一种在套管完全错断的井 筒中寻找通道或者在套管破损严重的井筒中进行套管局部更换时使 用的液压双变径井筒回钻扩径器。
背景技术：
油田生产中使用的油气水井，由于受到地层的作用力常常会发生 变形，如果不及时修复，继续发展就会使油气水井套管发生错断，并 继续位移，直至完全断开，甚至相互之间还会形成一定的距离，致使 油气水井失去通道。目前，寻找并打开通道的方法是利用铣、磨等工具向下旋转切 削前进，遇到套管后，继续切削地层和套管，从套管壁上打开一个窗 口并进入下部套管内部，形成通道。但这种方法存在以下三个问题无 法准确判断和解决 一、不确定是否已经遇到下部套管，向下开挖的 方式比较盲目，有时甚至会与套管所在位置渐行渐远；二、不确定是 否已经开窗并进入套管的通道中，即便挖到套管也难以确定，无从判 断；三、不确定是否已经打开下部套管另一侧的窗口并重新进入另一 侧地层，由此可能造成直接穿过套管而越挖越深。另外，由于套管强 度远大于地层强度，使得工具被逼向强度低的地层而很难进入下部套 管内部。发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种液压双变径井筒 回钻扩径器，改变了传统寻找通道的一贯做法，采用由下至上的方式 进行井筒扩径，从而方便确定错位套筒的准确位置。 本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案是 一种液压双变径 井筒回钻扩径器，包括扩径器和扩径器支撑机构，采用液压控制并沿 井筒移动，其中，所述的扩径器包括柱形壳体及壳体内侧的芯轴，芯轴外径与壳体 内径匹配并可与壳体作相对轴向运动，芯轴由壳体带动同步旋转，所 述的壳体底部的侧面设有开口 ，芯轴底端通过旋转轴与切削刀具轴连 接，切削刀具绕旋转轴旋转的角度从垂直状态向外旋转至自开口处伸 出壳体之外呈水平状态，壳体侧壁设有多数个通孔；所述的支撑机构由环布在壳体内的多数个钢球和设在芯轴外表 面的多数个斜面球道构成，且斜面球道与钢球位置一一对应，其中， 所述的斜面球道包括上端和下端，钢球在下端处收容在壳体之内，在 上端处自壳体通孔处突出于壳体之外；芯轴相对壳体下行并保持向下 的趋势，多数个钢球在与之对应的斜面球道内上滑并保持在斜面球道 的上端处，钢球与井筒的壁面抵顶支撑。本实用新型的原理是采用液压双变径扩径系统，从套管错断处， 自下而上而不是自上而下将错断处以上的若干长度套管、水泥环以及 岩石，分若干次切削成碎屑并经泥浆携带出来，打开一个直径若干倍 于原有套管通径的大通道，直到错断处以下部分的断口完全或部分暴 露于上述大通道之内，形成一个新的、完整的通道。在液体压力的作用下，随着芯轴相对壳体的向下移动，芯轴底部 连接的切削刀具逐渐由垂直状态打开呈水平状态并由壳体侧面的开口伸出，达到最大的切削直径，构成双变径扩径系统的一个变径部分。 由此利用切削刀具对井筒壁面进行切削。进而，在液体压力和上提管柱力的共同作用下，井下的切削工具 从错断处或套管严重破损待更换处开始自下向上运动，同时，随着芯 轴相对壳体的向下移动，限位于芯轴斜面球道内的钢球逐渐沿球面被 向外顶出，扩径器的有效直径变大，接触到井筒的内壁，构成双变径 扩径系统的另一个变径部分。由于在切削过程中，芯轴相对于壳体始 终都保持向下的趋势，多数个钢球始终抵顶在井筒内壁从而起到稳定 芯轴和外壳的作用，保护与芯轴连接的切削刀具。当液体压力被取消，芯轴不再相对壳体向下运动或保持向下的趋 势，而是相对壳体向上移动，切削刀具绕旋转轴由水平位置旋转至垂 直位置并进入壳体内，钢球也沿斜面球道下行并收容在芯轴的斜面球 道内，此时扩径器的有效直径减小，方便将扩径器提出井筒。根据被切削对象的不同，选用不同的切削工具，分若干次先后分 别将套管、水泥环和岩石切削成碎屑。在上述方案的基础上，所述的切削刀具为一对刀片。在上述方案的基础上，为了保证在切削过程中的稳定性，在变径 支撑机构中，所述的钢球有两个或两个以上。本实用新型的有益效果是本实用新型采用液压双变径扩径系统，自下而上将错断处以上部 分进行若干次切削，打开一个直径若干倍于原有套管通径的大通道， 直到错断处以下部分的断口完全或部分暴露于上述大通道之内，形成 一个新的、完整的通道，由此更利于寻找错断的套管，事半功倍。
图1为本实用新型切削刀具收拢状态的剖面结构示意图。图2为本实用新型支撑机构支撑状态的半剖结构示意图。 附图中标号说明11， 11，—刀片l一切削刀具2 —壳体3 —井筒5 —芯轴 A—下端6 —旋转轴21 —开口4一钢球51 —斜面球道B—上端22_通孔具体实施方式
请参阅图1为本实用新型切削刀具处收拢状态的剖面结构示意 图和图2为本实用新型变径支撑机构处支撑状态的半剖结构示意图 所示， 一种液压双变径井筒回钻扩径器，包括扩径器和扩径器支撑机 构，采用液压控制并沿井筒移动，其中，所述的扩径器包括柱形壳体2及壳体2内侧的芯轴5，芯轴5外 径与壳体2内径匹配并可与壳体2作相对轴向运动，芯轴5由壳体2 带动同步旋转，所述的壳体2底部的侧面设有开口 21，芯轴5底端 通过旋转轴6与切削刀具1轴连接，切削刀具1为一对刀片11， 11'， 切削刀具1的刀片11， 11'绕旋转轴6旋转的角度从垂直状态向外 旋转至自开口 21处伸出壳体2之外呈水平状态，壳体2侧壁设有多 数个通孔22，扩径器沿井筒3自下向上移动并由切削刀具1切削井 筒3的壁面；所述的支撑机构由环布在壳体2内的两个或两个以上个钢球4和设在芯轴5外表面的两个或两个以上个斜面球道51构成，且斜面球 道51与钢球4位置一一对应，其中，所述的斜面球道51包括下端A 和上端B，钢球4在下端A处收容在壳体2之内，在上端B处自壳体 通孔22处突出于壳体2之外；芯轴5相对壳体2下行并保持向下的 趋势，多数个钢球4在与之对应的斜面球道51内上滑并保持在斜面 球道51的上端B处，钢球4与井筒3的壁面抵顶支撑，保证芯轴5 及壳体2在井筒3内的稳定性。作用原理为液压力在芯轴5上施加一个向下的作用力，使芯轴 5相对壳体2向下移动，切削刀具1的一对刀片11， 11'绕向旋转轴 6从垂直状态向水平状态转动并切削井筒3的壁面，直到两个刀片11， 11'均处于水平状态，达到最大切削直径。此时，施加外力上提壳体 2和芯轴5，但芯轴5仍保持相对壳体2向下的趋势，使得扩径后的 切削刀具1向上切削上部井筒3的壁面。与此同时，芯轴5相对壳体2的向下移动使在芯轴5外表面均匀 分布的若干个斜面球道51推动其内的钢球4上移，形成扩径并自通 孔22处突出在壳体2之外，钢球4抵顶在井筒3的内壁上制成，对 整个壳体2连同芯轴5及其底部的切削刀具1起到稳定的支撑作用。根据被切削对象和直径的不同，切削刀具1刀片11， 11'可以 为不同长度。
权利要求1、一种液压双变径井筒回钻扩径器，包括扩径器和扩径器支撑机构，采用液压控制并沿井筒移动，其特征在于所述的扩径器包括柱形壳体及壳体内侧的芯轴，芯轴外径与壳体内径匹配并可与壳体作相对轴向运动，芯轴由壳体带动同步旋转，所述的壳体底部的侧面设有开口，芯轴底端通过旋转轴与切削刀具轴连接，切削刀具绕旋转轴旋转的角度从垂直状态向外旋转至自开口处伸出壳体之外呈水平状态，壳体侧壁设有多数个通孔；所述的支撑机构由环布在壳体内的多数个钢球和设在芯轴外表面的多数个斜面球道构成，且斜面球道与钢球位置一一对应，其中，所述的斜面球道包括上端和下端，钢球在下端处收容在壳体之内，在上端处自壳体通孔处突出于壳体之外；芯轴相对壳体下行并保持向下的趋势，多数个钢球在与之对应的斜面球道内上滑并保持在斜面球道的上端处，钢球与井筒的壁面抵顶支撑。
2、 根据权利要求1所述的液压双变径井筒回钻扩径器，其特征在于 所述的切削刀具为一对刀片。
3、 根据权利要求l所述的液压双变径井筒回钻扩径器，其特征在于所述的钢球有两个或两个以上。
专利摘要本实用新型涉及石油开采领域，为一种液压双变径井筒回钻扩径器，扩径器包括柱形壳体及壳体内侧的芯轴，芯轴可与壳体作相对轴向运动，芯轴由壳体带动同步旋转，壳体底部的侧面设有开口，芯轴底端通过旋转轴与切削刀具活动连接，切削刀具可绕该旋转轴由垂直向外旋转至水平，扩径器自下向上移动并切削井筒的壁面；扩径器上设有变径支撑机构，由壳体中的多数个钢球和芯轴外侧的斜面球道构成，芯轴与相对壳体下行并保持向下的趋势，钢球轴向向上滑动并保持在斜面球道的上端处与井筒的壁面抵顶，芯轴及壳体由变径支撑机构支撑在井筒内。优点是采用液压双变径扩径系统，自下而上将错断处以上部分进行切削，打开大通道，直到断口暴露于大通道之内。
文档编号E21B29/00GK201416401SQ20092007028
公开日2010年3月3日 申请日期2009年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者李孝勇 申请人:李孝勇