一种液压扩眼器旋转刀翼的改进方法及结构与流程

1.本发明涉及一种液压扩眼器旋转刀翼的改进方法及结构，属于油田钻井工具技术领域。


背景技术：

2.随钻液压扩眼器已经广泛运用于钻井行业，即可完成常规钻头钻进，根据钻井工艺需求或者突遇井下复杂事故时，可随时启动扩眼器进行扩眼作业。旋转刀翼作为液压扩眼器的主要工作部件，用于剪切和破碎岩石，其工作效率和使用寿命直接影响液压扩眼器的钻井速度和钻井成本。
3.现有技术中，授权公告号为“cn104747085b”、发明名称为“一种液压扩眼器旋转刀翼及其扩眼方法”的中国发明专利，该专利中也公开了一种旋转刀翼，该旋转刀翼有三块，每块旋转刀翼均由上切削部、保径切削部和下切削部三个部分构成，且上切削部和下切削部的长度相等。然而，在实际扩眼过程中，大部分情况下都是向下扩眼，当下切削部磨损报废后，上切削部却没有得到充分利用，降低了旋转刀翼的工作效率和使用寿命。同时，上切削部和下切削部上的pdc复合片(聚晶金刚石复合片)均布置在圆弧面上，在扩眼过程中，最容易发生复合片崩损的位置是圆弧面的直径较大的区域，因为该区域的pdc复合片的回转半径较大，需要切削的岩体最多。此外，pdc复合片崩损的主要原因是来自井底岩石的动态阻力和冲击力，因此，如何减小岩石对pdc复合片的动态阻力和冲击力，是改进现有的旋转刀翼需要面对的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种液压扩眼器旋转刀翼的改进方法及结构，该液旋转刀翼结构合理，切削效率高，使用寿命长。
5.本发明的技术方案：一种液压扩眼器旋转刀翼的改进方法，包括一块或两块以上的旋转刀翼体，每块旋转刀翼体均由上切削部、保径切削部和下切削部三个部分构成，在上切削部、保径切削部和下切削部上均固定嵌入安装有两排pdc复合片，在旋转刀翼体总长度不变的情况下，延长下切削部的长度，同时缩短上切削部的长度，并将上切削部和下切削部的表面制作成渐变的抛射曲面，并使上切削部、保径切削部和下切削部上的前排pdc复合片和后排pdc复合片均错位布置。
6.上述方法中，在保径切削部与上切削部或下切削部之间预留有过渡区，在旋转刀翼体(1)总长度不变的情况下，使每块旋转刀翼体上的过渡区长度不一致，并使保径切削部上的前排pdc复合片和后排pdc复合片错位布置。
7.同时，本发明还提供一种由上述液压扩眼器旋转刀翼的改进方法构建的液压扩眼器旋转刀翼的改进结构，包括一块或两块以上的旋转刀翼体，每块旋转刀翼体均由上切削部、保径切削部和下切削部三个部分构成，在上切削部、保径切削部和下切削部上均固定嵌入安装有两排pdc复合片，在旋转刀翼体总长度不变的情况下，所述下切削部的长度大于上
切削部的长度，且上切削部和下切削部的表面均为渐变的抛射曲面，所述上切削部、保径切削部和下切削部上的前排pdc复合片和后排pdc复合片均错位布置，即用这种方法得到了不同的一块或两块以上的旋转刀翼体，且每块旋转刀翼体按照向下逆时针方向顺序排列，实现了全轮廓包络扩眼钻进。
8.进一步，所述下切削部上的后排pdc复合片以下倾角逐渐增加的方式向下倾斜布置，所述上切削部的后排pdc复合片以上倾角逐渐增加大的方式向上倾斜布置。
9.更进一步，所述下倾角和上倾角的范围值为0～15度。
10.进一步，所述旋转刀翼体上且位于前排pdc复合片和后排pdc复合片之间开设纵向排屑水槽。
11.由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：
12.1、本发明优化刀翼上下切削部的长度和刀翼线形，即在旋转刀翼体总长度不变的情况下，延长下切削部的长度，同时缩短上切削部的长度，并将上切削部和下切削部的表面制作成渐变的抛射曲面，这样便可在下切削部上布置更多的pdc复合片，用于向下扩眼，而且pdc复合片布置在渐变的抛射曲面上，因此，在下切削部回转半径较大的区域，参与切削的岩体的pdc复合片也相应增多，提高了扩眼效率；
13.2、在上切削部、保径切削部和下切削部上的前排pdc复合片和后排pdc复合片均错位布置，实现了扩眼截面全轮廓覆盖，提高了扩眼效率和刀翼使用寿命。同时，在保径切削部与上切削部或下切削部之间预留有过渡区，在保径切削部长度不变的情况下，使每块旋转刀翼体上的过渡区长度不一致，这样同样可以实现了保径截面全轮廓覆盖，保证扩眼直径恒定。
14.3、将下切削部上的后排pdc复合片以下倾角逐渐增加的方式向下倾斜布置，同时上切削部的后排pdc复合片以上倾角逐渐增加大的方式向上倾斜布置，这样便可增加后排pdc复合片的旁通角，以减小来自井底岩石的动态阻力和冲击力，避免pdc复合片崩损，提高其使用寿命。
附图说明
15.图1是本发明的结构示意图的俯视图；
16.图2是本发明的结构示意图的主视图；
17.图3是本发明的结构示意图的侧视图。
18.附图标记说明：1-旋转刀翼体、2-上切削部、3-保径切削部、4-下切削部、5-pdc复合片、6-纵向排屑水槽、7-过渡区。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
20.本发明的实施例：
21.参见图1～3，本发明的一种液压扩眼器旋转刀翼的改进方法，包括一块或两块以上的旋转刀翼体1，每块旋转刀翼体1均由上切削部2、保径切削部3和下切削部4三个部分构成，在上切削部2、保径切削部3和下切削部4上均固定嵌入安装有两排pdc复合片5，在旋转
刀翼体1总长度不变的情况下，延长下切削部4的长度，同时缩短上切削部2的长度，并将上切削部2和下切削部4的表面制作成渐变的抛射曲面，并使上切削部2、保径切削部3和下切削部4上的前排pdc复合片5和后排pdc复合片5均错位布置。
22.在保径切削部3与上切削部2或下切削部4之间预留有过渡区7，在旋转刀翼体1总长度不变的情况下，使每块旋转刀翼体1上的过渡区7长度不一致，并使保径切削部3上的前排pdc复合片5和后排pdc复合片5错位布置。
23.同时，本发迷还提供一种液压扩眼器旋转刀翼的改进结构，包括一块或两块以上的旋转刀翼体1，每块旋转刀翼体1均由上切削部2、保径切削部3和下切削部4三个部分构成，在上切削部2、保径切削部3和下切削部4上均固定嵌入安装有两排pdc复合片5，在旋转刀翼体1总长度不变的情况下，所述下切削部4的长度大于上切削部2的长度，且上切削部2和下切削部4的表面均为渐变的抛射曲面，所述上切削部2、保径切削部3和下切削部4上的前排pdc复合片5和后排pdc复合片5均错位布置。所述下切削部4上的后排pdc复合片5以下倾角α逐渐增加的方式向下倾斜布置，同时上切削部2的后排pdc复合片5以上倾角β逐渐增加大的方式向上倾斜布置。所述下倾角α和上倾角β的范围值为0～15度。所述旋转刀翼体1上且位于前排pdc复合片5和后排pdc复合片5之间开设纵向排屑水槽6。
24.本发明的工作原理：
25.本发明优化刀翼上下切削部的长度和刀翼线形，即在旋转刀翼体1总长度不变的情况下，延长下切削部4的长度，同时缩短上切削部2的长度，并将上切削部2和下切削部4的表面制作成渐变的抛射曲面，这样便可在下切削部4上布置更多的pdc复合片5，用于向下扩眼，而且pdc复合片5布置在渐变的抛射曲面上，因此，在下切削部4回转半径较大的区域，参与切削的岩体的pdc复合片5也相应增多，提高了扩眼效率；
26.在上切削部2、保径切削部3和下切削部4上的前排pdc复合片5和后排pdc复合片5均错位布置，实现了扩眼截面全轮廓覆盖，提高了扩眼效率和刀翼使用寿命。同时，在保径切削部3与上切削部2或下切削部4之间预留有过渡区7，在保径切削部3长度不变的情况下，使每块旋转刀翼体1上的过渡区7长度不一致，这样同样可以实现了保径截面全轮廓覆盖，保证扩眼直径恒定。
27.将下切削部4上的后排pdc复合片5以下倾角α逐渐增加的方式向下倾斜布置，同时上切削部2的后排pdc复合片5以上倾角β逐渐增加大的方式向上倾斜布置，这样便可增加后排pdc复合片5的旁通角，以减小来自井底岩石的动态阻力和冲击力，避免pdc复合片5崩损，提高其使用寿命。