扩眼器的制作方法

1.本实用新型涉及钻修井技术领域，特别涉及一种扩眼器。


背景技术：

2.近年来，小井眼技术在低渗透边际油田、套管开窗侧钻、多开次深井和超深井等领域被广泛应用，小井眼、小间隙固井也是困扰钻完井和油水井生产的难题。使用扩眼器是解决上述问题的有效手段。通过扩眼器扩大井眼直径来增加套管环空间隙，有利于套管的下入并可以增加水泥环的厚度，提高固井质量。通过扩眼器扩大产层井段的直径，可以增大井壁面积，进而可以提高射孔密度来提高油气产量。
3.目前应用比较多的扩眼器为臂式扩眼器，即刀翼类似人体手臂伸开来扩展回旋半径。臂式扩眼器的刀翼与本体通过销轴连接，刀翼通过销轴旋转一定角度扩张，从而达到较大的扩眼半径。
4.但是，由于井下环境比较复杂，例如泥浆固相含量较高等情况可能会导致臂式扩眼器的刀翼无法回收，因此目前扩眼器的使用可靠性较低。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种扩眼器，可以解决目前扩眼器的使用可靠性较低的问题。所述技术方案如下：
6.提供了一种扩眼器，包括：筒体，以及位于所述筒体内的联动组件、弹性元件和刀体；
7.所述联动组件包括水嘴、活塞和控刀杆，所述水嘴和所述控刀杆分别与所述活塞固定连接，所述控刀杆具有齿条；
8.所述活塞包括第一柱体和第二柱体，所述第一柱体的横截面的尺寸大于所述第二柱体的横截面的尺寸，所述弹性元件套接在所述第二柱体上，所述弹性元件的第一端与所述第一柱体抵接，所述弹性元件的第二端与所述筒体连接；
9.所述刀体包括齿轮和刀翼，所述齿轮的中心通过转动轴与所述筒体固定连接，且所述齿轮与所述齿条啮合连接。
10.可选地，所述扩眼器还包括刀座，所述刀座位于所述齿轮与所述筒体之间，所述刀座与所述筒体可拆卸连接。
11.可选地，所述刀座与所述筒体通过销钉连接。
12.可选地，所述第一柱体位于所述第二柱体远离所述刀体的一侧。
13.可选地，所述弹性元件为弹簧。
14.可选地，所述刀翼的厚度范围为8至10毫米。
15.可选地，所述扩眼器还包括上接头，所述上接头与所述筒体的第一端固定连接。
16.可选地，所述扩眼器还包括导向头，所述导向头与所述筒体的第二端固定连接。
17.可选地，所述导向头为铣锥式导向头。
18.可选地，所述导向头的直径大于所述筒体的直径。
19.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果包括：
20.通过水嘴、活塞和控刀杆的联动，结合弹性元件实现了对刀翼张开和回收的控制，保证扩眼器在使用完成后能够安全回收，提高了扩眼器的使用可靠性。另外，在该扩眼器中，刀翼可张开的角度较大，最大可张开至90
°
，能够实现大井径扩眼。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例提供的一种扩眼器的半剖结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例提供的另一种扩眼器的半剖结构示意图。
具体实施方式
23.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
24.图1和图2分别是本实用新型实施例提供的一种扩眼器的半剖结构示意图。如图1和图2所示，该扩眼器包括：筒体10，以及位于筒体10内的联动组件20、弹性元件30和刀体40。
25.参见图1和图2，联动组件20包括水嘴201、活塞202和控刀杆203。水嘴201和控刀杆203分别与活塞202固定连接。控刀杆203具有齿条。
26.可选地，水嘴为节流水嘴。水嘴201可以通过卡簧固定在活塞202上。控刀杆203的一端固定在活塞202上，另一端具有齿条。当钻井液或修井液通过水嘴时，会向水嘴施加压力，水嘴发生位移联动活塞和控刀杆发生位移。
27.参见图1和图2，活塞202包括第一柱体2021和第二柱体2022。第一柱体2021的横截面的尺寸大于第二柱体2022的横截面的尺寸，即第二柱体2022在第一柱体2021的底面上的正投影位于第一柱体2021的底面所在区域内。其中，柱体的横截面为垂直于该柱体的长度方向的面，柱体的横截面平行于柱体的底面。
28.可选地，第一柱体和第二柱体均为圆柱体，第一柱体的横截面的尺寸大于第二柱体的横截面的尺寸，即第一柱体的横截面的直径大于第二柱体的横截面的直径。当然，第一柱体和第二柱体也可以为多棱柱体，本实用新型实施例对活塞的形状不做限定。
29.可选地，参见图1和图2，活塞202的第一柱体2021位于第二柱体2022远离刀体40的一侧。第一柱体和第二柱体可以是一体结构。
30.参见图1和图2，弹性元件30套接在第二柱体2022上。弹性元件30的第一端与第一柱体2021抵接，弹性元件30的第二端与筒体10连接。其中，弹性元件30的第二端与筒体10连接，表示弹性元件30的第二端的位置相对筒体10不会发生移动，弹性元件30的第二端可以与筒体10固定连接，或者，若第一柱体2021位于第二柱体2022远离刀体40的一侧，弹性元件30的第二端也可以与筒体10抵接，即套接在第二柱体2022上的弹性元件30可以放置在筒体10上。
31.可选地，弹性元件30为弹簧或其它具有弹性的部件。
32.参见图1和图2，刀体40包括齿轮401和刀翼402。刀体40的齿轮401的中心通过转动轴(图中未示出)与筒体10固定连接，也即是，转动轴与筒体10固定连接，且转动轴穿过齿轮
401的中心，使得齿轮401的位置相对筒体10不会发生移动，且齿轮401能够围绕转动轴转动。刀体40的齿轮401与控刀杆203的齿条啮合连接。
33.可选地，齿轮与转动轴可以为一体结构，转动轴也可称为齿轮轴或齿轮中心轴。或者，齿轮与转动轴也可以不为一体结构，转动轴可以是销轴。
34.可选地，刀翼的厚度范围为8至10毫米。刀翼可以是复合刀片，刀翼的边缘可以采用金刚石或钨钢等硬度强度较高的材料制备。
35.本实用新型实施例提供的扩眼器的工作原理如下：钻井液或修井液通过水嘴201时，对水嘴201产生压力；水嘴201在压力作用下，带动活塞202以及控刀杆203下移；控刀杆203在下移过程中，通过齿条带动刀体40的齿轮401转动，刀翼402随着齿轮401的转动向外扩张，刀翼扩张后的扩眼器结构可以如图2所示。然后，通过旋转钻具进行切削，上提或下放钻具实现扩一段井眼的目的。在这个过程中，活塞202下移使得弹性元件30处于压缩状态。在扩眼完成后，停止注入钻井液或修井液，弹性元件30恢复形变，推动活塞202上移，活塞202带动控刀杆203一同上移；控刀杆203在上移过程中，通过齿条带动刀体40的齿轮401转动，刀翼402随着齿轮401的转动向内回收，刀翼回收后的扩眼器结构可以如图1所示。
36.综上所述，本实用新型实施例提供的扩眼器，通过水嘴、活塞和控刀杆的联动，结合弹性元件实现了对刀翼张开和回收的控制，保证扩眼器在使用完成后能够安全回收，提高了扩眼器的使用可靠性。另外，在该扩眼器中，刀翼可张开的角度较大，最大可张开至90
°
，能够实现大井径扩眼。
37.可选地，请继续参见图1和图2，扩眼器还包括刀座50。刀座50位于刀体40的齿轮401与筒体10之间。刀座50与筒体10可拆卸连接。
38.可选地，刀座50与筒体10通过销钉连接。
39.由于扩眼过程中通常会对刀翼造成磨损，因此有更换刀体的需求，另外针对不同尺寸的井眼，需要使用不同尺寸的刀体，在对不同井眼进行扩眼时，也有更换刀体的需求。通过在刀体与筒体之间设置刀座，一方面可以对刀体的齿轮起到保护作用，另一方面在需要更换刀体时，先拆卸刀座，可以增大刀体的更换空间，以便于操作人员更换刀体。
40.可选地，请继续参见图1和图2，扩眼器还包括上接头60。上接头60与筒体10的第一端固定连接。筒体的第一端可以是筒体的上端。
41.可选地，上接头60与筒体10通过螺纹连接。
42.上接头用于连接钻具。上接头与钻具固定连接，通过控制钻具旋转，来达到扩眼器对井眼进行扩眼的效果。
43.可选地，请继续参见图1和图2，扩眼器还包括导向头70。导向头70与筒体10的第二端固定连接。筒体的第二端可以是筒体的下端。导向头与筒体可以是一体结构，或者，导向头与筒体可以通过螺纹连接。
44.在井中下扩眼器时，导向头能够起到保护筒体的作用，当在下扩眼器的过程中遇到障碍物时，导向头先接触到障碍物，避免对筒体直接造成损伤而影响扩眼器的使用寿命。
45.可选地，导向头为铣锥式导向头。将导向头设置成铣锥式结构，便于扩眼器的下井。
46.可选地，导向头的直径大于筒体的直径。在井中下扩眼器的过程中，当遇到井壁上的碎石等障碍物阻碍扩眼器下井的情况时，可以通过旋转钻具来控制导向头旋转以清除井
壁上的障碍物，使得扩眼器能够成功下井。
47.本实用新型实施例中，还可以在导向头的外壁上设置硬度强度较高的材料，例如可以在导向头的外壁上设置碎钨钢，以提高导向头外部的硬度强度。
48.可选地，扩眼器中的多个部件之间设置有密封圈(图中未示出)，例如上接头与筒体之间设置有密封圈，活塞与筒体之间设置有密封圈，活塞与用于导流钻井液或修井液的中心管(与水嘴连接)之间设置有密封圈，等等。可选地，该密封圈为金属密封圈。
49.示例地，本实用新型实施例提供了以下四种规格的扩眼器，具体参见表1。其中，不同规格的扩眼器可以应用于不同尺寸的井眼进行扩眼。
50.表1
[0051][0052]
其中，筒体最大外径d、刀翼最大外径d和扩眼器总长l的标记参见图2。
[0053]
综上所述，本实用新型实施例提供的扩眼器，通过水嘴、活塞和控刀杆的联动，结合弹性元件实现了对刀翼张开和回收的控制，保证扩眼器在使用完成后能够安全回收，提高了扩眼器的使用可靠性。另外，在该扩眼器中，刀翼可张开的角度较大，最大可张开至90
°
，能够实现大井径扩眼。扩眼器的多个部件之间采用金属密封圈进行密封，扩眼器的使用寿命较长。
[0054]
本实用新型实施例提供的扩眼器能够应用于多个油水井扩眼施工场景，例如可以应用于以下四个场景：
[0055]
1、用于小井眼完井作业后，扩大小井眼段，以增加水泥环厚度，达到提高固井质量的目的。
[0056]
2、用于扩大油水井的产层井径，增大井壁面积，以提高射孔密度来提高油气产量。
[0057]
3、用于在管外封窜时，扩大欲封段进入新地层，以提高封窜质量。
[0058]
4、用于扩大连通井的主井靶心段直径，以提高分支井与主井的连通几率。
[0059]
在本实用新型中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
[0060]
本实用新型实施例中的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0061]
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的构思和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。