扩眼器刀翼液压控制执行机构的制作方法

文档序号:15135603发布日期:2018-08-10 19:16阅读:321来源:国知局

本发明涉及一种用于石油天然气钻井中的新型扩眼器刀翼液压控制执行机构,特别克服了钻扩眼器在钻进到软宕泥地层、吸水易膨胀地层或是软硬交错的地层,易形成泥包的现象。



背景技术:

在石油天然气及地质钻井中,钻扩眼器在钻进到软宕泥地层、吸水易膨胀地层或是软硬交错的地层,易形成泥包,严重时出现堵死喷口、包死刀翼,使扩眼器失去作用,并使刀翼无法缩回。另外因为宕石特性和载荷波动也会导致扩眼器刀翼卡死无法收回。此时刀翼处于伸出状态,继续钻井相当危险,会导致钻进的延期甚至弃井。

目前扩眼器的主流形式是液压式扩眼器,其采用水力活塞式结构利用压降推动活塞外张扩眼刀冀,靠停泵或降低泵压利用弹簧复位来收回刀冀。由于扩眼器结构和工作原理的特殊性,现有pdc钻头的解卡方式并不能直接适用于扩眼器刀翼解卡。因此设计出一种液压式扩眼器刀翼解卡安全结构,保证扩眼器在实施扩眼工艺时因泥包等因素出现刀翼卡死无法收回的时候能够解卡,以达到阔眼器循环利用有很重要的经济作用。



技术实现要素:

本发明的目的是:克服现有技术的不足,使用发明的扩眼器刀翼液压控制执行机构有效解除因扩眼器刀翼遇卡造成钻井工程无法顺利实施的故障。提供一种能循环收回刀翼的液压随钻扩眼器,解决现有技术中存在不能实现全排量连续钻进或起钻,工具存在安全隐患的问题。

为了达到上述目的,本发明解决此技术问题所采用的技术方案是:扩眼器刀翼液压控制执行机构,该刀翼液压执行机构主要包括钻杆接头体、壳体、激活活塞杆、活塞、工作套筒、弹簧、导向套、钻头连接头、激活活塞杆、近端停止挡块、伸缩套筒、中隔圈,其结构特征是:接头体、壳体与钻头连接头使用螺纹连接配合;伸缩套管安装在接头体的内侧;第一激活活塞杆安装在壳体内壁,与伸缩套管和第二激活活塞杆配合;近端停止挡块安置在壳体的内壁与接头体的末端配合;工作套筒安装在壳体的内部;活塞安装于工作套筒内壁并与第二激活活塞杆配合;弹簧安置在活塞和工作套筒之间,第二激活活塞杆的外部;中隔圈安置于壳体的内侧并与工作套筒和钻头连接头配合;导向套安装在中隔圈内侧与第二激活活塞杆末端配合;第一密封圈安装在壳体和第一激活活塞杆的活塞配合面之间;第二密圈安装在壳体和第一激活活塞杆的活塞杆配合面之间;第三密封圈安装在活塞和工作套筒的配合面之间;第四密封圈安装在壳体和工作套筒的配合面之间;第五密封圈安装在中隔圈和钻头连接头的配合面之间;第六密封圈安装导向套和第二激活活塞杆的配合面之间;第七密封圈安装在中隔圈和导向套的配合面之间;第八密封圈安装在活塞和工作套筒的配合面之间;第九密封圈安装在活塞和第二激活活塞杆的配合面之间。

钻井液由伸缩套筒内侧进入本机构时,钻井液有19%~22%从伸缩套筒内壁上的孔进入接头体、壳体和第一激活活塞杆之间的第一腔室,剩余钻井液经第一激活活塞杆的内侧流至第二激活活塞活塞杆内部,剩余钻井液中的15%~17%从第二激活活塞活塞杆的内壁孔进入壳体、活塞、工作套筒和第二激活活塞杆之间的第三腔室,其余钻井液经钻头连接头供给钻头。当正常钻进时,机构主体压力大于外接阔眼器的压力时,经计算第一腔室内与第二腔室的压力差和第三腔室内与第四腔室的压力差之和看作为整个装置的压力和,以不超过15337n的力推动第一激活活塞杆和第二激活活塞杆共同向下运动,带动配合在本机构外围的扩眼刀翼展开,完成扩眼器的开启动作;在钻进到易形成泥包地层时,外部阔眼器压力将会大于机构主体压力,本机构外部的高压钻井液由壳体外侧的小孔进入壳体与第一激活活塞杆之间的第二腔室和壳体、工作套筒与中隔圈之间的第四腔室,弹簧复位装置工作,阔眼器刀翼回到刀槽,完成阔眼器关闭动作。

由于安装方式及负载的导向条件,会使得第二活塞杆和导向套受到侧向力而导致严重磨损,因此在长行程液压缸内需要在活塞与有杆侧端盖之间安装一个中隔圈,使得活塞杆全部外伸时仍能有受到支撑。

金属导向套采用摩擦系数小,耐磨性好的青铜材料制作而成,端盖式直接导向型的导向套材料可根据使用环境选用灰铸铁,球墨铸铁,氧化铸铁。

伸缩套筒中开的孔保证了钻井液流进第一腔室,而且对配合在伸缩套筒上的可移动套筒起到了保护定位行程的作用。

本发明与现有技术相比,具有的有益效果是:(1)该机构重量轻,体积小,效率高,工作可靠,结构简单,操作和维护保养方便;(2)能有效解除因扩眼器刀翼遇卡造成钻井工程无法顺利实施的故障;(3)能循环收回刀翼,可以提高使用次数,提高经济效益。

附图说明

图1是本发明新型扩眼器刀翼液压控制执行机构在压力比阔眼器压力大的条件下的结构示意图;

图2是本发明新型扩眼器刀翼液压控制执行机构工作套筒的结构示意图;

图3是本发明新型扩眼器刀翼液压控制执行机构伸缩套筒的结构示意图;

图4是本发明新型扩眼器刀翼液压控制执行机构活塞的结构示意图;

图5是本发明新型扩眼器刀翼液压控制执行机构第二激活活塞杆的结构示意图。

图中:1.钻杆接头体,2.壳体,3.第一密封圈,4.第一激活活塞杆,5.第二密圈,6.活塞,7.第三密封圈,8.工作套筒,9.弹簧,10.第四密封圈,11.中隔圈,12.钻头连接头,13.第五密封圈,14.第六密封圈,15.第七密封圈,16.导向套,17.第八密封圈,18.第二激活活塞杆,19.近端停止挡块,20.第九密封圈,21.伸缩套管。

具体实施方法

如图1所示,本发明一种扩眼器刀翼液压控制执行机构,该近钻头井眼轨迹控制工具主要包括钻杆接头1、壳体2、第一密封圈3、第一激活活塞杆4、第二密封圈5、活塞6、第三密封圈7、工作套筒8、弹簧9、第四密封圈10、中隔圈11、钻头连接头12、第五密封圈13、第六密封圈14、第七密封圈15、导向套16、第八密封圈17、第二激活活塞杆18、近端停止挡块19、第九密封圈20、伸缩套管21,其结构特征是:接头体1、壳体2与钻头连接头12使用螺纹连接配合;伸缩套管21安装在接头体1的内侧;第一激活活塞杆4安装在壳体2内壁,与伸缩套管21和第二激活活塞杆18配合;近端停止挡块19安置在壳2的内壁与接头1的末端配合;工作套筒8安装在壳体2的内部;活塞6安装于工作套筒8内壁并与第二激活活塞杆18配合;弹簧9安置在活塞6和工作套筒8之间,第二激活活塞杆18的外部;中隔圈11安置于壳体2的内侧并与工作套筒8和钻头连接头12配合;导向套16安装在中隔圈11内侧与第二激活活塞杆18末端配合;第一密封圈3安装在壳体2和第一激活活塞杆4的活塞配合面之间;第二密圈5安装在壳体2和第一激活活塞杆4的活塞杆配合面之间;第三密封圈7安装在活塞6和工作套筒8的配合面之间;第四密封圈10安装在壳体2和工作套筒8的配合面之间;第五密封圈13安装在中隔圈11和钻头连接头12的配合面之间;第六密封圈14安装导向套16和第二激活活塞杆18的配合面之间;第七密封圈15安装在中隔圈11和导向套16的配合面之间;第八密封圈17安装在活塞6和工作套筒8的配合面之间;第九密封圈20安装在活塞6和第二激活活塞杆18的配合面之间。

如图2,图3,图4和图5所示,其特征在于:钻井液由伸缩套筒内侧进入本机构时,钻井液有19%~22%从伸缩套筒内壁上的孔进入接头体、壳体和第一激活活塞杆之间的第一腔室,剩余钻井液经第一激活活塞杆的内侧流至第二激活活塞活塞杆内部,剩余钻井液中的15%~17%从第二激活活塞活塞杆的内壁孔进入壳体、活塞、工作套筒和第二激活活塞杆之间的第三腔室,其余钻井液经钻头连接头供给钻头。当正常钻进时,机构主体压力大于外接阔眼器的压力时,经计算第一腔室内与第二腔室的压力差和第三腔室内与第四腔室的压力差之和看作为整个装置的压力和,以不超过15337n的力推动第一激活活塞杆和第二激活活塞杆共同向下运动,带动配合在本机构外围的扩眼刀翼展开,完成扩眼器的开启动作;在钻进到易形成泥包地层时,外部阔眼器压力将会大于机构主体压力,本机构外部的高压钻井液由壳体外侧的小孔进入壳体与第一激活活塞杆之间的第二腔室和壳体、工作套筒与中隔圈之间的第四腔室,弹簧复位装置工作,阔眼器刀翼回到刀槽,完成阔眼器关闭动作。

本发明设计出的系统重量轻,体积小,效率高,工作可靠,使用扩眼器刀翼安全解卡结构解除因扩眼器刀翼遇卡的故障,使扩眼器可以多次使用,提高经济效益。

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