一种钻井随钻扩眼器及其防缩刀结构的制作方法

本实用新型涉及随钻扩眼技术领域，具体涉及一种钻井随钻扩眼器及其防缩刀结构。

背景技术：

随着对油气成藏机制认识的深化和油气田开发的深入，钻井遇到的问题越来越复杂，这些复杂问题的解决也越来越依赖于工具的发展和手段的完善，随钻扩眼技术正是基于这种背景提出和发展的。所谓随钻扩眼技术就是采用随钻扩眼工具和常规钻头程序，在全面钻进的同时扩大井眼的一种钻井技术。随钻扩眼技术在处理井下复杂情况、降低钻井综合成本、提高钻井速度、提高建井质量和安全性等方面具有显著的优势。

但是目前使用的随钻扩眼技术中，还存在至少以下技术问题：

扩眼割刀在扩眼过程中，钻井液的压力发生波动时容易出现扩眼割刀缩回的现象，导致扩眼质量降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种钻井随钻扩眼器，解决现有技术中扩眼割刀在扩眼过程中，钻井液的压力发生波动时容易出现扩眼割刀缩回的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种防缩刀结构，应用于随钻扩眼器上，该随钻扩眼器具有扩眼割刀、驱动扩眼割刀出刀的主动活塞、容置扩眼割刀及主动活塞的扩眼器外筒，主动活塞与扩眼器外筒同轴布置，该防缩刀结构包括：

多个环形卡槽，多个所述环形卡槽均同轴设置于扩眼器外筒的内周面，并且多个所述环形卡槽沿着所述扩眼器外筒的轴线方向依次布置，所述环形卡槽位于扩眼割刀的下方，所述环形卡槽的上侧面由内至外逐渐向上倾斜，所述环形卡槽的下侧面与所述扩眼器外筒的轴线垂直；

限位活塞，所述限位活塞活动连接于主动活塞上开设的容置槽内，所述容置槽上开设有第二导流口，从所述第二导流口进入所述容置槽的液体可驱动所述限位活塞的一端滑入所述环形卡槽，并且所述限位活塞上设置有驱动所述限位活塞的端部从所述环形卡槽滑出的第二弹性件。

一种钻井随钻扩眼器，包括：

扩眼器外筒，所述扩眼器外筒上开设有若干个贯穿其内外周面的出刀槽，所述出刀槽内设置有倾斜于所述扩眼器外筒轴线布置的第一引导斜面；

扩眼割刀，所述扩眼割刀为若干个，若干个所述扩眼割刀一一对应滑动连接于若干个所述出刀槽，所述扩眼割刀上设置有与所述第一引导斜面相配合的第二引导斜面；

芯管，所述芯管内置于所述扩眼器外筒，所述芯管的下部开设有贯穿其内外周面的第一导流口，从所述第一导流口喷出的液体可产生驱动所述主动活塞相对所述扩眼器外筒向上运动的第一驱动力，并且从所述第一导流口喷出的液体可进入所述第二导流口；

复位件，所述复位件滑动套设于所述芯管，并且所述复位件与所述芯管同轴转动连接，所述复位件抵接于所述扩眼割刀远离所述第一导流口的一端；

主动活塞，所述主动活塞同轴内置于所述芯管与所述扩眼器外筒之间；

如以上所述的防缩刀结构；

第一弹性件，所述第一弹性件抵接于所述复位件的一端，使所述复位件对所述扩眼割刀产生第二驱动力，所述第二驱动力的方向与所述第一驱动力的方向相反。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：该防缩刀结构，应用于随钻扩眼器上，用于实现随钻扩眼器在扩眼过程中，使得所述扩眼割刀单向锁死，当所述限位活塞的一端滑入所述环形卡槽时，由于所述环形卡槽的上侧面由内至外逐渐向上倾斜，从而起到引导斜面的作用，使得所述主动活塞可相对所述扩眼器外筒向上滑动，但是由于所述环形卡槽的下侧面与所述扩眼器外筒的轴线垂直，限位活塞会被所述环形卡槽的下侧面卡住，此时所述主动活塞无法相对所述扩眼器外筒向下滑动，从而实现单向锁死提高了扩眼质量，第二导流口没有液体喷出入所述容置槽(或者限位活塞受到的水压压力减小)时，限位活塞在第二弹性件的作用下滑出所述环形卡槽，此时，所述主动活塞可相对所述扩眼器外筒向下滑动，从而实现退刀动作。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种钻井随钻扩眼器的一种实施方式的外部立体结构示意图；

图2是本实用新型的一种钻井随钻扩眼器的一种实施方式的上半部分的内部结构示意图；

图3是本实用新型的一种钻井随钻扩眼器的一种实施方式的下半部分的第一视角内部结构示意图；

图4是本实用新型的一种钻井随钻扩眼器的一种实施方式的下半部分的第二视角内部结构示意图；

图5是本实用新型中限位活塞与环形卡槽的连接结构示意图；

图6是本实用新型中芯管的立体结构示意图；

图7是本实用新型中扩眼割刀的立体结构示意图；

图8是本实用新型中扩眼器外筒的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1、图2、图3、图4，本实施例提供一种防缩刀结构，应用于随钻扩眼器上，该随钻扩眼器具有扩眼割刀1、驱动扩眼割刀1出刀的主动活塞9、容置扩眼割刀1及主动活塞9的扩眼器外筒3，主动活塞9与扩眼器外筒3同轴布置。

请参阅图5，所述的防缩刀结构包括：

多个环形卡槽3a，多个所述环形卡槽3a均同轴设置于扩眼器外筒3的内周面，并且多个所述环形卡槽3a沿着所述扩眼器外筒3的轴线方向依次布置，所述环形卡槽3a位于扩眼割刀1的下方，所述环形卡槽3a的上侧面由内至外逐渐向上倾斜，所述环形卡槽3a的下侧面与所述扩眼器外筒3的轴线垂直。

限位活塞a，所述限位活塞a活动连接于主动活塞9上开设的容置槽9a内，所述容置槽9a上开设有第二导流口9b，从所述第二导流口9b进入所述容置槽9a的液体可驱动所述限位活塞a的一端滑入所述环形卡槽3a，并且所述限位活塞a上设置有驱动所述限位活塞a的端部从所述环形卡槽3a滑出的第二弹性件9c，所述第二弹性件9c为螺旋弹簧。

本实施例还提供了一种钻井随钻扩眼器，包括：

扩眼器外筒3，请参阅图8，所述扩眼器外筒3上开设有若干个贯穿其内外周面的出刀槽，所述出刀槽内设置有倾斜于所述扩眼器外筒轴线布置的第一引导斜面a3。

扩眼割刀1，请参阅图7，所述扩眼割刀1为若干个，若干个所述扩眼割刀1一一对应滑动连接于若干个所述出刀槽，所述扩眼割刀1上设置有与所述第一引导斜面a3相配合的第二引导斜面a1，扩眼割刀1滑出所述出刀槽后，随所述扩眼器外筒3同步转动，即可实现扩眼动作。

芯管5，所述芯管5内置于所述扩眼器外筒3，所述芯管5的下部开设有贯穿其内外周面的第一导流口5a，从所述第一导流口5a喷出的液体可产生驱动所述主动活塞9相对所述扩眼器外筒3向上运动的第一驱动力，并且从所述第一导流口5a喷出的液体可进入所述第二导流口9b。

复位件2，所述复位件2滑动套设于所述芯管5，并且所述复位件2与所述芯管5同轴转动连接，所述复位件2抵接于所述扩眼割刀1远离所述第一导流口5a的一端，所述复位件2为圆筒形。

主动活塞9，所述主动活塞9同轴内置于所述芯管5与所述扩眼器外筒3之间，所述主动活塞9为圆筒形。

如以上所述的防缩刀结构。

第一弹性件6，所述第一弹性件6抵接于所述复位件2的一端，使所述复位件2对所述扩眼割刀1产生第二驱动力，所述第二驱动力的方向与所述第一驱动力的方向相反，本实施例中，所述第一弹性件6为螺旋弹簧，显然还可以采用其他弹性件代替，比如碟簧。

当所述限位活塞a的一端滑入所述环形卡槽3a时，由于所述环形卡槽3a的上侧面由内至外逐渐向上倾斜，从而起到引导斜面的作用，使得所述主动活塞a可相对所述扩眼器外筒3向上滑动，但是由于所述环形卡槽3a的下侧面与所述扩眼器外筒3的轴线垂直，限位活塞a会被所述环形卡槽3a的下侧面卡住，此时所述主动活塞9无法相对所述扩眼器外筒3向下滑动，从而实现单向锁死提高了扩眼质量，第二导流口9b没有液体喷出入所述容置槽9a(或者限位活塞a受到的水压压力减小)时，限位活塞a在第二弹性件9c的作用下滑出所述环形卡槽3a，此时，所述主动活塞9可相对所述扩眼器外筒3向下滑动，从而实现退刀动作。

本实施例中，所述的钻井随钻扩眼器还包括第一安全销7，所述第一安全销7的一端连接于所述扩眼器外筒3，所述第一安全销7的另一端连接于所述复位件2，所述复位件2包括复位件本体21及设置于复位件本体21与所述扩眼割刀1之间的割刀刀架22，所述闭环组合槽设置于所述复位件本体21的外周面，所述第一安全销7的一端插设与所述扩眼器外筒3内周面设置的第一插孔内、所述第一安全销7的另一端插设与所述割刀刀架22外周面设置的第二插孔内。

在钻井随钻扩眼器下井的过程中，所述第一安全销7限制所述扩眼割刀1相对所述出刀槽滑动，使得所述扩眼割刀1锁死，即下井的过程中所述扩眼割刀1不会损伤所述扩眼器外筒3，当所述扩眼割刀1开始切割时，钻井液从所述第一导流口5a喷出，产生驱动所述扩眼割刀1滑出所述出刀槽的第一驱动力，同时所述扩眼割刀1将所述割刀刀架22向上顶起，并将所述第一安全销7剪断，第一安全销7仅在下井过程中起到安全保护作用。

请参阅图5，所述扩眼器外筒3与所述芯管5之间设置有筒形间隙，所述的扩眼组件还包括芯管帽8，所述芯管帽8设置与所述第一导流口5a的下方，并且所述芯管帽8密封于所述筒形间隙的下端。

所述的钻井随钻扩眼器还包括强制回位活塞b及压帽c，所述强制回位活塞b同轴设置于所述筒形间隙，所述第一弹性件6的上端抵接于所述强制回位活塞b、所述第一弹性件6的下端抵接于所述复位件2，所述压帽c密封于所述筒形间隙的上端，所述压帽c上开设有第一通孔c1及第二通孔c2，所述第一通孔c1的导流面积大于多个所述第二通孔c2的导流面积，所述第一通孔c1与所述芯管5连通，所述第二通孔c2与所述筒形间隙连通，所述第二通孔c2为多个，多个所述第二通孔c2沿着所述芯管5的周向均匀布置，所述扩眼器外筒3上设置有单项阀3b，所述单向阀3b的进液口与所述筒形间隙连通，并且所述单向阀3b的进液口靠近所述第一弹性件6布置，所述单向阀3b的出液口与所述扩眼器外筒3的外周面连通，所述单项阀3b起到泄压的作用。

请参阅图6、并且请再次参阅图2，所述的钻井随钻扩眼器还包括传动件，所述传动件包括传动件外筒d、涡轮转子e、涡轮轴f，所述涡轮转子e、涡轮轴f均同轴内置于所述传动件外筒d，所述涡轮轴f的下端与所述扩眼器外筒3同轴固定连接，并且所述涡轮轴f的下端设置有与所述第一通孔c1、第二通孔c2连通的导流槽g，所述导流槽g围着涡轮轴f的轴线圆周阵列开设有三个,并且所述导流槽g的导流方向可以倾斜于涡轮轴f的轴心布置，从而引导钻井液产生(增强)驱动所述扩眼器外筒3转动的扭矩。

所述涡轮转子e与所述涡轮轴f同轴固定连接，本实施例中，所述涡轮转子e为多个，每两个上下相邻的涡轮转子e之间均设置有一个涡轮定子h，所述涡轮定子h与所述扩眼器外筒3的内周面同轴固定连接，采用涡轮驱动，减少能量损耗，提高扩眼效率。

所述涡轮轴f上设置有与其同轴并贯穿其上下端面的压杆槽，所述传动件还包括压杆j及限制所述压杆j相对所述压杆槽运动的第二保护销k，所述压杆j同轴内置于所述压杆槽，所述第二保护销k的一部分连接于所述压杆j、所述第二保护销k的另一部分连接于所述压杆槽，所述压杆j的顶部设置有穿出所述压杆槽的受力端，所述压杆j与所述第一通孔c1同轴，所述压杆j下端的外径大于所述第一通孔c1上端的孔径，当扩眼割刀1被卡住时，通过投球m，球m在钻井液压力作用于所述压杆j顶部的受力端，将所述第二保护销k剪断，此时压杆j向下移动并将压帽c中心的第一通孔c1堵住，导致钻井液从压帽c上的第二通孔c2流入并向下挤压强制回位活塞b，使扩眼割刀1强制回位，当扩眼割刀1回位后液压将通过扩眼器外筒3上的单向阀3b流出装置，即防止形成憋压引起事故。

工作原理：该防缩刀结构，应用于随钻扩眼器上，用于实现随钻扩眼器在扩眼过程中，使得所述扩眼割刀1单向锁死，当所述限位活塞a的一端滑入所述环形卡槽3a时，由于所述环形卡槽3a的上侧面由内至外逐渐向上倾斜，从而起到引导斜面的作用，使得所述主动活塞a可相对所述扩眼器外筒3向上滑动，但是由于所述环形卡槽3a的下侧面与所述扩眼器外筒3的轴线垂直，限位活塞a会被所述环形卡槽3a的下侧面卡住，此时所述主动活塞9无法相对所述扩眼器外筒3向下滑动，从而实现单向锁死提高了扩眼质量，第二导流口9b没有液体喷出入所述容置槽9a(或者限位活塞a受到的水压压力减小)时，限位活塞a在第二弹性件9c的作用下滑出所述环形卡槽3a，此时，所述主动活塞9可相对所述扩眼器外筒3向下滑动，从而实现退刀动作。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。