一种石油钻井用液压扩眼器的制作方法

1.本实用新型涉及一种石油钻井用液压扩眼器，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。现有扩眼器从结构上可以分为整体式和可变径式两种。整体式扩眼器结构简单，成本低，当使用一段时间工作外径磨损后就报废了，不能循环使用，浪费很大。整体式扩眼器最主要的缺陷是一旦发生井下事故，接扩眼器的部位特别容易造成卡钻事故，而且在上部通过段的井眼直径不能比扩眼器小，否则无法下入；可变径式扩眼器在起下钻和钻井的过程中可以根据需要控制刀翼的张开和缩回，很好的解决了刀翼工作部位磨损后不能更换和的问题，较大的减小了卡钻风险。
3.例如，授权公告号为“cn104747085b”、发明创造名称为“一种液压扩眼器及其扩眼方法”的中国发明专利，该专利实质上也是公开了一种可变径式扩眼器，然而该扩眼器上没有设置锁定机构和锁钉，需要将壳体螺纹拆开后才能够调节，无法实现快速调节和锁定刀翼工作行程，同时由于刀翼在工作过程中受力复杂、振动剧烈等因素，在没有锁钉的情况下，刀翼的工作行程和张开直径得不到保证，达不到指定的扩眼直径。另外，该扩眼器的本体长度较长，内孔复杂，增加了加工难度和加工成本。因此，现有可变径式扩眼器存在结构特别复杂、制作成本较高、拆装过程复杂繁琐、调节工作尺寸较麻烦和工作尺寸锁定不牢固、使用寿命短、刀翼使用后复位困难，零件容易脱落的问题，有待于进一步完善。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种石油钻井用液压扩眼器，该液压扩眼器结构简单，工作机构和零件数量均较少，工作可靠，易损件更换方便，调节扩眼器工作直径简单快捷，从而克服现有技术的不足。
5.本实用新型的技术方案：一种石油钻井用液压扩眼器，包括扩眼器壳体以及分别螺纹连接在扩眼器壳体两端的下接头和上接头，在扩眼器壳体内分别安装有分流阀套和中心管，所述中心管的上端与上接头螺纹连接，其下端插入分流阀套上端内孔中并与分流阀套密封连接，在上接头内且位于中心管的上端安装有锁定机构，在上接头螺纹连接有锁钉，通过锁钉来对锁定机构进行限位；所述分流阀套为台阶管状结构，在分流阀套的外壁上分别设置有下部台阶和中部台阶，在分流阀套的外壁与扩眼器壳体的内孔之间且位于中部台阶上部预留有上腔，在分流阀套的外壁与扩眼器壳体的内孔之间且位于下部台阶和中部台阶之间预留有下腔，在分流阀套的侧壁上且位于中部台阶的上部开设有一组与上腔连通的刀翼分流水孔，在分流阀套的侧壁上且位于下部台阶和中部台阶之间分别开设有一组纵向水槽和一组主水眼分流水孔，所述纵向水槽、主水眼分流水孔以及下腔连通，所述分流阀套的下部插入下接头的内孔中并与下接头的内孔滑动配合，且下接头的端部对下部台阶限
位，所述扩眼器壳体的下部内孔为由下至上逐渐缩小的圆锥孔，其中部内孔为大肚槽，所述中部台阶为与圆锥孔配合的圆锥台结构，在中心管的下部套有活塞，且活塞的下部套在分流阀套的上端，在分流阀套的内孔中且位于刀翼分流水孔处滑动连接有阀芯，所述阀芯与分流阀套之间通过剪钉限位连接，在活塞的上端固定连接有液压推刀组件，在大肚槽内安装有弹性推刀组件，在扩眼器壳体的侧壁上且位于液压推刀组件和弹性推刀组件之间开设有一组刀翼安装孔，在每个刀翼安装孔内滑动连接有刀翼，在扩眼器壳体的侧壁上且位于活塞处开设有一组与刀翼位置对应的刀翼冷却水孔。
6.进一步，所述锁定机构包括锁紧套本体，在锁紧套本体的中部设置有与上接头内孔螺纹连接的中部螺纹，在锁紧套本体的外壁上开设有一组一字槽，且锁钉的端部插入一字槽中对锁紧套本体进行限位。
7.进一步，所述锁紧套本体的下端设置有插入中心管的上端的密封直台，在锁紧套本体的上端开设有一组t形槽。
8.进一步，所述分流阀套的内孔中且位于纵向水槽和主水眼分流水孔之间设置有内台阶，在阀芯的下端外圆上设置有与内台阶限位的外台阶，在阀芯的内孔中安装有大喷嘴，在阀芯内孔侧壁上且位于大喷嘴的上端嵌入安装有挡圈，在阀芯外壁上开设有环形槽，所述剪钉的端部插入环形槽中对阀芯进行限位。
9.进一步，所述液压推刀组件包括活塞、下挡块以及下挡环，在活塞的外壁上端设置有端部螺纹，在活塞外壁上开设有下挡块限位槽，在活塞的外壁上且位于端部螺纹和下挡块限位槽之间设置有密封台，在活塞下端内孔口部均布有u形槽，所述下挡块为u形结构，在下挡块的内侧设置有卡台，且卡台嵌入下挡块限位槽中，在下挡块上对称地设置有凸键，所述下挡环的上端面与刀翼的下端接触，所述下挡环为带限位耳的圆环状结构，且下挡环的内孔为与端部螺纹螺纹连接的内螺纹孔，在内螺纹孔的口部设置有与密封台配合的密封槽，所述限位耳的数量和位置与刀翼对应，在每个限位耳的两侧对称地开设有与凸键配合的键槽，且每个限位耳与下挡块之间通过两颗长螺钉固定连接，且长螺钉的头部位于下挡块与刀翼的接触端。
10.进一步，所述弹性推刀组件包括上挡环、上挡块、弹簧以及弹簧套，所述弹簧套和上挡环分别套在中心管上，在弹簧套与中心管之间安装有弹簧，弹簧的下端与上挡环弹性接触，所述上挡环的下端面与刀翼上端接触，上挡环上端面通过短螺钉与上挡块固定连接，且上挡块的上部套在弹簧套的下端上。
11.进一步，所述刀翼安装孔的两侧对称地设置有由内至外向上倾斜的导向斜槽，导向斜槽与刀翼两侧的导向凸棱滑动配合。
12.由于采用上述技术方案，本实用新型的优点在于：
13.1、在上接头内部设置一套锁定机构，用于快速调节刀翼工作行程，以得到不同的刀翼张开直径，从而控制扩眼器的扩眼直径尺寸，在不增加零件的情况下即可实现一套扩眼器工具满足不同扩眼直径范围的需求，同时在刀翼工作一段时间，保径磨损后造成扩眼直径不达标时，还可以调节增大刀翼工作行程，达到所需要的扩眼直径，提高了刀翼的使用寿命；
14.2、将活塞、下挡环和下挡块三者通过螺纹和六颗螺钉牢固连接成一体，保证了三者在上行工作或者下行复位的可靠性，同时将螺钉自上而下安装，改善了螺钉的受力情况，
不易出现零件掉落井事故，提升了安全性；
15.3、为了减小扩眼器壳体加工难度和提升复位弹簧部位的强度, 在扩眼器壳体内孔中部设置大肚槽，在下部实现分流功能、上部实现行程调节和锁定功能的前提下，最大限度的缩短扩眼器壳体长度和内孔复杂程度。
16.因此，本实用新型的液压扩眼器在上接头内部设置有锁定机构，且调节操作简单，不需要拆开壳体零件即可实现，而且结构简单，工作机构和零件数量均较少，工作可靠，易损件更换方便，调节扩眼器工作直径简单快捷。
附图说明
17.图1是本实用新型的整体结构示意图；
18.图2是图1的a-a截面图；
19.图3是图1的b处放大图；
20.图4是图1的c处放大图；
21.图5是阀芯的结构示意图；
22.图6是锁定机构的结构示意图的剖视图；
23.图7是图6右视图；
24.图8是图6的d-d截面图；
25.图9是图6的e向示意图；
26.图10是下挡环的结构示意图的仰视图；
27.图11是图10的g-g截面图；
28.图12是下挡环的结构示意图的俯视图；
29.图13是图12的h向示意图；
30.图14是下挡块的结构示意图的剖视图；
31.图15是图14的j向示意图；
32.图16是图14的俯视图；
33.图17是活塞的结构示意图的剖视图；
34.图18是图17的左视图；
35.图19是刀翼的结构示意图。
36.附图标记说明：1-上接头、2-分流阀套、3-扩眼器壳体、4-阀芯、 5-大喷嘴、6-剪钉、7-挡圈、8-钢球、9-小喷嘴、10-活塞、11-下挡块、12-下挡环、13-长螺钉、14-刀翼、15-短螺钉、16-上挡环、17
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上挡块、18-弹簧、19-弹簧套、20-中心管、21-锁钉、22-锁定机构、 23-上接头、24-上腔、25-下腔、26-密封圈。
具体实施方式
37.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
38.本实用新型的实施例：
39.参见图1～5，本实用新型的一种石油钻井用液压扩眼器，包括扩眼器壳体3以及分别螺纹连接在扩眼器壳体3两端的下接头1和上接头23，在扩眼器壳体3内分别安装有分流
阀套2和中心管20，所述中心管20的上端与上接头23螺纹连接，在中心管20的上部设有一组t型槽，通过工具插入t型槽并旋转中心管20，在中心管20外壁中部设有的台阶，用于顶住弹簧套19的上端，使弹簧套19与中心管20一起上行或者下行，使刀翼14得到不同的工作行程，所述中心管20的下端插入分流阀套2上端内孔中并与分流阀套2密封连接，在上接头23内且位于中心管20的上端安装有锁定机构22，在上接头23螺纹连接有锁钉21，通过锁钉21来对锁定机构22进行限位；所述分流阀套2为台阶管状结构，在分流阀套2的外壁上分别设置有下部台阶2-3和中部台阶2-5，在分流阀套2的外壁与扩眼器壳体3 的内孔之间且位于中部台阶2-5上部预留有上腔24，在分流阀套2 的外壁与扩眼器壳体3的内孔之间且位于下部台阶2-3和中部台阶 2-5之间预留有下腔25，在分流阀套2的侧壁上且位于中部台阶2-5 的上部开设有一组与上腔24连通的刀翼分流水孔2-4，在分流阀套2 的侧壁上且位于下部台阶2-3和中部台阶2-5之间分别开设有一组纵向水槽2-1和一组主水眼分流水孔2-2，所述纵向水槽2-1、主水眼分流水孔2-2以及下腔25连通，组成主水眼分流通道，使泥浆流经主水眼分流通道并参与下部钻头的正常切削；所述分流阀套2的下部插入下接头1的内孔中并与下接头1的内孔滑动配合，且下接头1的端部对下部台阶2-3限位，所述扩眼器壳体3的下部内孔为由下至上逐渐缩小的圆锥孔3-1，其中部内孔为大肚槽3-3，这样便可将上挡环16、上挡块17、弹簧18以及弹簧套19安装在大肚槽3-3中，减小扩眼器壳体3的加工难度，并可选用较大直径的弹簧18，提高弹簧18的复位能力；同时，所述中部台阶2-5为与圆锥孔3-1配合的圆锥台结构，因此，通过圆锥孔3-1和中部台阶2-5的配合，便可对分流阀套2进行限位，在扩眼器壳体3无需加工内台阶，简化了扩眼器壳体3内孔加工难度，最大限度的缩短扩眼器壳体3的长度。在中心管20的下部套有活塞10，且活塞10的下部套在分流阀套2的上端，在分流阀套2的内孔中且位于刀翼分流水孔2-4处滑动连接有阀芯4，所述阀芯4与分流阀套2之间通过剪钉6限位连接，在活塞10 的上端固定连接有液压推刀组件，在大肚槽3-3内安装有弹性推刀组件，在扩眼器壳体3的侧壁上且位于液压推刀组件和弹性推刀组件之间开设有一组刀翼安装孔，在每个刀翼安装孔内滑动连接有刀翼14，参见图19，所述刀翼安装孔的两侧对称地设置有由内至外向上倾斜的导向斜槽，导向斜槽与刀翼14两侧的导向凸棱14-1滑动配合。在扩眼器壳体3的侧壁上且位于活塞10处开设有一组与刀翼14位置对应的刀翼冷却水孔3-2，在刀翼冷却水孔3-2中安装有小喷嘴9，用于喷出泥浆对刀翼14进行润滑和冷却。
40.参见图6～9，所述锁定机构22包括锁紧套本体22-1，在锁紧套本体22-1的中部设置有与上接头23内孔螺纹连接的中部螺纹22-5，在锁紧套本体22-1的外壁上开设有一组一字槽22-4，且锁钉21的端部插入一字槽22-4中对锁紧套本体22-1进行限位。所述锁紧套本体22-1的下端设置有插入中心管20的上端的密封直台22-2，在锁紧套本体22-1的上端开设有一组t形槽22-3，该组t形槽22-3可以与带有花键的工具配合，在拆装过程中可以通过工具旋转锁紧套本体22-1。
41.参见图5，所述分流阀套2的内孔中且位于纵向水槽2-1和主水眼分流水孔2-2之间设置有内台阶2-6，在阀芯4的下端外圆上设置有与内台阶2-6限位的外台阶4-2，在阀芯4的内孔中安装有大喷嘴 5，在阀芯4内孔侧壁上且位于大喷嘴5的上端嵌入安装有挡圈7，在阀芯4外壁上开设有环形槽4-1，所述剪钉6的端部插入环形槽4-1 中对阀芯4进行限位。当投入钢球8后，阀芯4在泥浆压力的驱动下，下行剪断剪钉6，打开刀翼分流水孔2-4，而阀芯4在内台阶2-6的限位下无法继续下行，避免阀芯4掉落。
42.参见图3及图10～18，所述液压推刀组件包括活塞10、下挡块 11以及下挡环12，在活塞10的外壁上端设置有端部螺纹10-1，在活塞10外壁上开设有下挡块限位槽10-2，在活塞10的外壁上且位于端部螺纹10-1和下挡块限位槽10-2之间设置有密封台10-4，在活塞10下端内孔口部均布有u形槽10-3，所述下挡块11为u形结构，在下挡块11的内侧设置有卡台11-3，且卡台11-3嵌入下挡块限位槽10-2中，在下挡块11上对称地设置有凸键11-1，所述下挡环12的上端面与刀翼14的下端接触，所述下挡环12为带限位耳12-5 的圆环状结构，且下挡环12的内孔为与端部螺纹10-1螺纹连接的内螺纹孔12-3，在内螺纹孔12-3的口部设置有与密封台10-4配合的密封槽12-4，所述限位耳12-5的数量和位置与刀翼14对应，在每个限位耳12-5的两侧对称地开设有与凸键11-1配合的键槽12-1，且每个限位耳12-5与下挡块11之间通过两颗长螺钉13固定连接，且长螺钉13的头部位于下挡块11与刀翼14的接触端。因此，本实用新型将活塞10、下挡环12和下挡块11三者通过螺纹和六颗长螺钉13牢固连接成一体，保证了三者在上行工作或者下行复位的可靠性，同时将长螺钉13自上而下安装，长螺钉13始终受到刀翼14端部的阻挡，即使在松动的情况下也无法从下挡环12中退出，改善了长螺钉13的受力情况，不易出现零件掉落井事故，提升了安全性。
43.参见图4，所述弹性推刀组件包括上挡环16、上挡块17、弹簧 18以及弹簧套19，所述弹簧套19和上挡环16分别套在中心管20上，在弹簧套19与中心管20之间安装有弹簧18，弹簧18的下端与上挡环16弹性接触，所述上挡环16的下端面与刀翼14上端接触，上挡环16上端面通过短螺钉15与上挡块17固定连接，且上挡块17的上部套在弹簧套19的下端上。
44.为了防止刀翼14在工作过程中滑脱，在刀翼14的两端均设置有对称的斜面14-2，同时在下挡环12以及上挡块17与刀翼14的接触端面均开设有与斜面14-2配合的限位斜槽12-6，且限位斜槽12-6 的倾斜角度为5度。
45.本实用新型在泥浆流经的上述各个部件连接处均安装有密封圈 26，避免出现泥浆泄露，保证扩眼器正常工作。
46.本实用新型的工作原理：
47.在钻井过程中需要进行扩眼操作前，首先调节中心管20的轴向位置，由于中心管20的外壁中部设有的台阶，用于顶住弹簧套的上端一起上行或者下行，以得到不同的刀翼14工作行程和张开直径；为了保证调节好的刀翼14的工作行程和张开直径在工作过程中不会发生变化，在上接头23内安装锁定机构22；在安装锁定机构22时，通过带有花键的工具插入锁紧套本体22-1上的t形槽22-3中，旋转锁紧套本体22-1，使锁紧套本体22-1下端的密封直台22-2插入中心管20中，并顶紧中心管20，然后拧入锁钉21，使锁钉21的端部伸入锁紧套本体22-1上的一字槽22-4中，通过锁钉21来对锁定机构22进行限位，从而有效防止在扩眼器工作过程中锁定机构22松动，导致刀翼14的工作行程和张开直径改变，提升了扩眼器的扩眼质量。
48.进行扩眼操作时，首先向液压扩压器中投入钢球8，钢球8堵住阀芯4的泥浆通道，在阀芯4处泥浆压力骤升，阀芯4在泥浆压力的驱动下，下行剪断剪钉6，此时，分流阀套2上的刀翼分流水孔2-4 和主水眼分流水孔2-2均打开，将水眼中泥浆分成两路，一路通过刀翼分流水孔2-4、上腔24以及刀翼冷却水孔3-2上的小喷嘴9节流憋压流向外部，同时该路泥浆的压力推动活塞10上行，克服弹簧18 的推力，将扩眼器壳体3中部刀翼安装孔内的刀翼14向外推出，刀翼14上布满用于切削地层岩石的pdc复合片，以实现随钻扩眼功能；另一路泥
浆通过主水眼分流水孔2-2、下腔25以及纵向水槽2-1回流到水眼，参与下部钻头的正常切削。