提拉式扩眼装置、钻扩眼工具和钻扩眼方法与流程

1.本发明涉及钻井技术领域，具体地涉及一种提拉式扩眼装置、钻扩眼工具和钻扩眼方法。


背景技术：

2.钻井的过程中，随着钻井深度的增加井眼易缩径，采用普通钻井工具极易卡阻，严重影响钻井效率，所以要对井眼进行扩眼使井眼的直径增大，有利于继续钻井。现行的利用随钻扩眼工具采用在全面钻进的同时进行扩眼的随钻扩眼技术中多采用加压式扩眼，所谓加压式扩眼也就是在扩眼的时候，钻头被压持在井底，扩眼工具从钻柱的方向往钻头的进行扩眼；这样，由于扩眼的同时需要给扩眼工具一个从钻柱到钻头的作用力才能实现扩眼，这样容易造成井底被进一步压实，影响下一步的钻井工作。为了改善这种情况，特研发一种新的扩眼装置，该扩眼装置能够避免加压式扩眼带来的井底被压实进而影响工作效率的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有技术存在的利用加压式扩眼装置进行扩眼带来的井底被压实进而影响工作效率的问题，提供一种提拉式扩眼装置，该提拉式扩眼装置避免了从钻柱到钻头的方向加压进行扩眼由于钻头被压持在井底，造成井底压实影响再次钻眼的情况发生，结构简单、使用方便、工作可靠、工作效率高。
4.为了实现上述目的，本发明一方面提供一种提拉式扩眼装置，所述提拉式扩眼装置包括本体、用于扩眼的扩眼单元和用于控制所述扩眼单元动作的执行单元；所述本体包括用于连接钻头的第一端和用于连接钻柱的第二端以及容纳腔；所述执行单元包括容纳在所述容纳腔中的用于扩张所述扩眼单元的椎体；所述扩眼单元包括切削方向为从所述钻头到所述钻柱方向的扩眼刀翼；所述扩眼刀翼的第一端固定在所述本体上，所述扩眼刀翼的第二端设置为在钻眼状态容纳在所述容纳腔中并在扩眼状态伸出所述容纳腔。
5.进一步的，所述提拉式扩眼装置还包括用于限定所述扩眼刀翼扩张程度的限位单元。
6.进一步的，所述执行单元包括与所述椎体固定连接的连接杆；所述限位单元包括互相咬合的第一限位部和第二限位部；所述第一限位部包括形成在所述连接杆和所述本体中的一者上的凸起；所述第二限位部包括形成在所述本体和所述连接杆中的另一者上的与所述凸起相配合的凹槽。
7.进一步的，所述凸起设置为一个，所述凹槽设置为沿所述连接杆的轴线方向排放的多个。
8.进一步的，所述凸起和所述凹槽均为与所述连接杆的回转中心线同轴的环状结构。
9.进一步的，所述提拉式扩眼装置还包括固定在所述本体上的与所述连接杆周向固
定并在扩张所述扩眼刀翼时能够与所述连接杆轴向滑动的套筒结构；所述套筒结构和所述连接杆在工作状态固定连接。
10.进一步的，所述提拉式扩眼装置包括用于将所述连接杆和所述套筒结构固定在一起的锁紧单元。
11.进一步的，所述锁紧单元包括锁销，所述锁销的一端从所述套筒结构的外部穿透所述套筒结构的侧壁并进入所述连接杆，所述锁销的另一端保持在所述套筒结构的侧壁外或所述套筒结构的侧壁内。
12.本发明第二方面提供一种钻扩眼工具，所述钻扩眼工具包括以上所述的提拉式扩眼装置。
13.本发明第三方面提供一种钻扩眼方法，所述扩眼方法使用根据以上所述的钻扩眼工具，在所述扩眼状态下，采用从钻头到钻柱的方向移动所述钻扩眼工具实现扩眼。
14.通过上述技术方案，将切削方向为从所述钻头到所述钻柱方向的扩眼单元的扩眼刀翼的第一端固定在本体上，所述扩眼刀翼的第二端在钻眼状态容纳在所述容纳腔中并在扩眼状态伸出所述容纳腔，利用执行单元控制所述扩眼刀翼的扩张程度。在扩眼的时候，采用从钻头到钻柱的方向提拉的方式进行扩眼，避免了从钻柱到钻头的方向加压进行扩眼由于钻头被压持在井底，造成井底压实影响再次钻眼的情况发生，该提拉式扩眼装置结构简单、使用方便、工作可靠、工作效率高。
附图说明
15.图1是本发明的一种具体实施方式的结构示意图。
16.附图标记说明
17.1-本体；11-容纳腔；13-定位套；14-和非旋转壳体；15-扶正套；16-密封圈；2-扩眼单元；21-扩眼刀翼；3-执行单元；31-椎体；32-连接杆；4-限位单元；套筒结构12-；5-锁紧单元；51-锁销；6-第一接头；7-第二接头。
具体实施方式
18.在本发明中，需要理解的是，术语“背离”、“朝向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系与实际使用的方位或位置关系相对应；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外；仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
19.下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
20.如图1所示的一种提拉式扩眼装置，所述提拉式扩眼装置包括本体1、用于扩眼的扩眼单元2和用于控制所述扩眼单元2动作的执行单元3；所述本体1包括用于连接钻头的第一端和用于连接钻柱的第二端以及容纳腔11；所述执行单元3包括容纳在所述容纳腔11中的用于扩张所述扩眼单元2的椎体31；所述扩眼单元2包括切削方向为从所述钻头到所述钻柱方向的扩眼刀翼21；所述扩眼刀翼21的第一端固定在所述本体1上，所述扩眼刀翼21的第二端在钻眼状态容纳在所述容纳腔11中并在扩眼状态伸出所述容纳腔11。进一步优选地，所述扩眼刀翼21的第一端通过铰接的方式固定在所述本体1上，这样，可以采用刚度较大的扩眼刀翼21，有利于扩眼工作。本发明将切削方向为从所述钻头到所述钻柱方向的扩眼单
元2的扩眼刀翼21的第一端固定在本体1上，所述扩眼刀翼21的第二端设置为在钻眼状态容纳在所述容纳腔11中并在扩眼状态伸出所述容纳腔11，利用执行单元3控制所述扩眼刀翼21的扩张程度进而决定扩眼直径的大小。本技术在扩眼的时候，采用从钻头到钻柱的方向提拉的方式进行扩眼，避免了传统从钻柱到钻头的方向加压进行扩眼由于钻头被压持在井底，造成井底压实影响再次钻眼的情况发生，该提拉式扩眼装置结构简单、使用方便、工作可靠、工作效率高。
21.进一步的，所述提拉式扩眼装置还包括用于限定所述扩眼刀翼21扩张程度的限位单元4。通过限位单元4可以根据不同的扩眼直径调节扩眼刀翼21的扩张程度，而且限位单元4能够打开所述扩眼刀翼21同时防止所述扩眼刀翼2在扩眼的时候缩回；当扩眼结束后，所述提拉式扩眼装置由于采用的是提拉的方式进行的操作，此时提拉式扩眼装置被提出井外，人工重新使扩眼刀翼21复位。
22.进一步的，所述执行单元3包括与所述椎体31固定连接的连接杆32；所述限位单元4包括互相咬合的第一限位部和第二限位部；所述第一限位部包括形成在所述连接杆32和所述本体1中的一者上的凸起；所述第二限位部包括形成在所述本体1和所述连接杆32中的另一者上的与所述凸起相配合的凹槽。这样，利用凸起和凹槽配合使用，在一定的作用力下才能使所述凸起和所述凹槽脱开，这样，一方面能够实现扩眼刀翼21根据不同的扩眼直径进行扩张，同时又能够保证在扩眼的时候，连接着钻头的连接杆32和本体1之间不会脱开而导致钻头落入井底。
23.优选地，所述椎体31的锥面上设置有从所述椎体31的一端延伸到所述椎体31另一端的流道。这样，可以保证钻井液的循环。
24.进一步的，所述凸起设置为一个，所述凹槽设置为沿所述连接杆32的轴线方向排放的多个。这样设置，在更换扩眼刀翼21不同的扩张直径后，所述连接杆32和所述本体1之间的空隙较小，有利于扩眼工作。
25.进一步的，所述凸起和所述凹槽均为与所述连接杆32的回转中心线同轴的环状结构。这样，可以使连接杆32和本体1在圆周各部受力均匀。
26.进一步优选地，所述本体1还包括定位套13；所述凸起设置在所述定位套13的内壁上。这样，定位套13在轴向的尺寸就可以设置的比较小即可满足需求。
27.进一步的，所述提拉式扩眼装置还包括固定在所述本体1上的与所述连接杆32周向固定并在扩张所述扩眼刀翼21时能够与所述连接杆32轴向滑动的套筒结构12；所述套筒结构12和所述连接杆32在工作状态固定连接。其中，连接杆32设置为多棱柱，所述套筒结构12设置为内腔与所述多棱柱的外表面匹配的形状，例如所述连接杆32可采用例如八方杆，所述套筒结构12采用与所述八方杆相匹配的八方套。这样，所述八方杆和八方套能够在任何状态下都可同时回转，但是在工作切换的时候，八方杆能相对八方套轴向移动，从而达到切换工作状态的目的。
28.进一步的，所述提拉式扩眼装置包括用于将所述连接杆32和所述套筒结构12固定在一起的锁紧单元5。这样，能够保证在钻眼工作的时候，所述连接杆32和所述套筒结构12固定在一起。
29.进一步的，所述锁紧单元5包括锁销51，所述锁销51的一端从所述套筒结构12的外部穿透所述套筒结构12的侧壁并进入所述连接杆32，所述锁销51的另一端保持在所述套筒
结构12的侧壁外或所述套筒结构12的侧壁内。采用锁销51进行固定套筒结构12和连接杆32，结构比较简单，连接可靠。当需要更换工作状态时，将钻头抵在井底，从钻柱到钻头的方向给锁销51一个瞬时冲击力，使锁销51在该瞬时冲击力及本体1的自重作用下被剪断，从而使扩眼刀翼21在椎体31的作用下沿着椎体31的锥面从钻头向钻柱的方向移动的同时进行径向扩张，从而达到扩张扩眼刀翼21的目的。
30.所述本体1还固定有非旋转壳体14，所述非旋转壳体14上设置有轴向延伸的槽结构，这样，所述扩眼刀翼21可从所述槽结构中进出所述容纳腔11。
31.所述本体1上还设置有密封圈16，通过密封圈16可以防止在钻扩眼过程中产生的岩屑进入所述容纳腔11影响扩眼刀翼21的扩张。
32.所述本体1的外壁上还固定有扶正套15，在钻扩眼的时候，由于钻扩眼工具为细长杆，在钻扩眼的时候，细长杆实际会发生轴向的变形，为了有利于钻扩眼工作的进行，在扩眼刀翼21靠近钻头的一侧设置直径略小于钻头最大直径的扶正套15，所述扶正套15的外径尺寸是所述钻扩眼工具在钻眼的时候除了钻头之外的各个部分在径向上的尺寸中最大的，这样，既不增加钻眼时的阻力，又能够提供扶正的作用。
33.本发明第二方面提供一种钻扩眼工具，所述钻扩眼工具包括以上所述的提拉式扩眼装置。所述钻扩眼工具还包括连接在所述本体1的第一端的用于连接钻头的第一接头6以及连接在本体1的第二端的用于连接钻柱的第二接头7。通过第一接头6和第二接头7方便的将钻头和钻柱与本体1连接。
34.所述钻扩眼工具包括以上所述提拉式扩眼装置，所具有的技术优势同所述提拉式扩眼装置。在此不再赘述。
35.本发明第三方面提供一种钻扩眼方法，所述扩眼方法使用根据以上所述的钻扩眼工具，在所述扩眼状态下，采用从钻头到钻柱的方向移动所述钻扩眼工具实现扩眼。利用该扩眼方法进行扩眼，当钻眼的时候，只要钻头不卡阻，不用扩眼，钻眼工作可以继续进行；当钻头发生卡阻不利于继续钻眼时，停止钻眼，并操作以上所述提拉式扩眼装置，使扩眼刀翼21张开，然后将具有该扩眼刀翼21的钻扩眼工具沿从钻头到钻柱的方向移动进行扩眼。这样，避免了传统的将钻头压持在井底从钻柱到钻头的方向边钻眼边扩眼，不管是否需要扩眼都进行扩眼的情形。这样，就减少了很多无用功，从而大幅度提供高了工作效率。另外，由于本发明采用从钻头到钻柱提拉的方式进行扩眼，避免了对井底的挤压，从而减小了钻眼的阻力，进一步提高了工作效率。
36.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。