一种变径式倒划眼器及工艺方法技术

本发明专利技术提供了一种变径式倒划眼器及工艺方法，其中心杆与本体采用花键副连接，本体上开有通孔，本体上部设置有承重端盖，本体中部为3棱或4棱结构，棱上方对称设有2个注油孔并安装注油堵头，每条棱上设置有切削块；中心杆与本体的环空装有平衡活塞杆、平衡活塞、弹簧、斜面筒，平衡活塞杆通过螺纹与中心杆连接，平衡活塞装在平衡活塞杆与本体的环空间，弹簧装在平衡活塞杆与中心杆之间。本发明专利技术用于复杂地层安全钻完井。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变径式倒划眼器及工艺方法，属于钻井工程井下工具

技术介绍
钻井过程中，当钻至易缩颈地层井段，钻具上提过程中易遇阻遇卡。目前解决此问题常采用倒划眼作业，即采用固定式钻具稳定器的上端斜面(该面上堆焊有硬质合金)先修整井壁，待稳定器上提通过后，再利用钻头修整井壁。此种方法的缺点表现为：稳定器上端斜面的切削能力有限，修正井壁费时多，效率低；此外固定式稳定器外径较大，卡钻风险高。为了克服固定式稳定器容易阻卡的风险，使用一种可变径的稳定器(在开泵时活塞式支撑头伸出，停泵时活塞式切削块缩回)，上提过程中，边上提边旋转钻具，张开的切削块对井壁进行修整，使井眼直径扩大。有效降低了起钻阻卡的风险，但这种变径稳定器在开泵上提倒划眼时，活塞式切削块的金属臂为薄弱点，张开后上提速度要控制适当，不可猛提，才能保切削块安全。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种变径式倒划眼器及工艺方法，在易缩颈的不稳定地层井段，钻井的井眼容易缩颈、井眼尺寸变小，引起钻具上提遇阻遇卡，无法顺利起出，此工具利用可变径的切削块，可以边上提钻具边旋转划眼，修整井壁，使井眼直径扩大，实现钻具安全起出。一种可变径式倒划眼器，主要解决钻井过程中易缩颈地层引起的上提钻具遇阻遇卡的情况。提供的变径式倒划眼器连接在固定稳定器或变径稳定器上部，只有在钻具上提、开泵倒划眼时，倒划眼器的切削块才会伸出，修正井壁，其它任何情况下切削块均处于缩回状态，不影响正常钻井作业。一种可变径式倒划眼器，中心杆1与本体3采用花键副B连接，本体3上开有通孔C，本体3上部设置有承重端盖2，本体3中部为3棱或4棱结构，棱上方对称设有2个注油孔并安装注油堵头8，每条棱上设置有切削块11；中心杆1与本体3的环空装有平衡活塞杆5、平衡活塞6、弹簧7、斜面筒9，平衡活塞杆5通过螺纹与中心杆1连接，平衡活塞6装在平衡活塞杆5与本体3的环空间，弹簧7装在平衡活塞杆5与中心杆1之间。承重端盖2为两半结构，拼合安装在本体3上部后焊接成一整体。注油堵头8与本体3采用螺纹连接并设置有密封圈4。切削块11分活塞段、切削段，活塞段端部设有斜面、槽口，分别与斜面筒9斜面、燕尾槽形成配合结构，活塞段与本体3间设置有密封圈4，切削段镶嵌有耐磨硬质合金块10。平衡活塞杆5与中心杆1螺纹连接并设置密封圈4，平衡活塞6内孔和外圆均设置密封圈4，斜面筒9下端内孔和外圆均设置有密封圈4。中心杆1、平衡活塞杆5、平衡活塞6、本体3、注油堵头8、切削块11、斜面筒9合围形成密封腔，该密封腔内注满液压油D。一种变径式倒划眼工艺方法，含有以下步骤；步骤1：下钻至井底；下钻时，中心杆1连平衡活塞杆5一起上行，平衡活塞6同时下行平衡油腔体积，下部钻具重量通过本体3、承重端盖2挂在中心杆1花键B上，平衡活塞杆5与斜面筒9脱开，弹簧7伸长，但处于压缩状态，弹簧7顶住斜面筒9，斜面筒9不上行，切削块11不伸出；下钻至井底，调整钻压，此时工具处于钻具中和点以下，中心杆1连同平衡活塞杆5一起下行，平衡活塞6上行平衡油腔体积，中心杆1顶住承重端盖2上部，通过本体3将钻压传递给钻头，弹簧7缩短，处于压缩状态，平衡活塞杆5顶住斜面筒9，斜面筒9不上行，切削块11不伸出，步骤2：正常钻进；工具处于钻具中和点以下，平衡活塞杆5顶住斜面筒9，开泵时，由于螺杆钻具、钻头喷嘴等限流元件有节流作用，使得钻具内与井壁环空之间形成一定的压差，钻具内压力大于井壁环空压力，压差产生的作用力通过斜面筒9、平衡活塞杆5传递给中心杆1，斜面筒9不上行，切削块11不伸出；步骤3：正常倒划眼；由于倒划眼时处于开泵状态，中心杆1连同平衡活塞杆5一起上行，与此同时，压差产生的作用力会推动斜面筒9紧贴平衡活塞杆5一起上行，平衡活塞6下行平衡油腔体积，并同时顶出切削块11，可实现工具的倒划眼功能，起到修整井壁的作用，在此过程中，下部钻具重量通过本体3、承重端盖2挂在中心杆1花键副B上；继续正常钻进时，中心杆1连同平衡活塞杆5一起下行，同时顶着斜面筒9也下行，斜面筒9带动切削块11缩回，在此过程中，中心杆1顶住承重端盖2上部，通过本体3将钻压传递给钻头；步骤4：短起遇阻倒划眼；短起时，中心杆1连同平衡活塞杆5一起上行，平衡活塞6同时下行平衡油腔体积，下部钻具重量通过本体3、承重端盖2挂在中心杆1花键副B上，平衡活塞杆5与斜面筒9脱开，弹簧7伸长，但处于压缩状态，弹簧7顶住斜面筒9，斜面筒9不上行，切削块11不伸出；短起遇阻时，开泵，压差产生的作用力会推动斜面筒9上行至顶住平衡活塞杆5，压缩弹簧7，与此同时顶出切削块11，即可进行倒划眼作业；步骤5：正常起钻；停泵起钻时，中心杆1连同平衡活塞杆5一起上行，平衡活塞6同时下行平衡油腔体积，下部钻具重量通过本体3、承重端盖2挂在中心杆1花键副B上，平衡活塞杆5与斜面筒9脱开，弹簧7伸长，但处于压缩状态，弹簧7顶住斜面筒9，斜面筒9不上行，切削块11不伸出。专利技术效果：本专利技术中心杆与本体之间采用花键连接，钻机产生的扭矩可通过该花键副传递给钻头，中心杆与本体在上下方向上能产生相对运动，保证中心杆在上提、下放的过程中能实现切削块的伸出与缩回。本专利技术本体上部设置有两半式端盖，中心杆上提时，下部所有钻具重量通过端盖挂在中心杆花键上，避免了内部零件承受钻具重量，保证工具的安全性。本专利技术中心杆与平衡活塞杆环空间设置有弹簧，并在中心杆与斜面筒之间始终处于压缩状态，保证停泵后有足够的弹力使斜面筒复位并座于本体内台阶上。本专利技术斜面筒与切削块采用斜面、燕尾槽配合结构，保证斜面筒上行时切削块伸出，斜面筒下行时切削块缩回。本专利技术斜面筒的上行是通过钻具内与环空间的压差所产生的力来推动的，保证了工具的可靠性。本专利技术中心杆、平衡活塞杆、平衡活塞、本体、注油堵头、切削块、斜面筒合围形成的密封腔内注满液压油，保护内部零件免受钻井液的侵蚀。本专利技术平衡活塞杆与本体环空间设置有平衡活塞，该平衡活塞为浮动活塞，可平衡中心杆、平衡活塞杆、切削块、斜面筒等零件的运动所引起的油腔体积变化，使油腔体积保持一致，保证工具的顺利动作。本专利技术用于复杂地层安全钻完井。本专利技术还提供了一种变径式倒划眼器，包括中心杆和套设在中心杆上的本体，变径式倒划眼器还包括：切削块，切削块沿倒划眼器的径向位置可调节地安装在本体上。进一步地，变径式倒划眼器还包括：驱动装置，驱动装置安装在中心杆和本体之间，且驱动装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变径式倒划眼器，其特征在于，其中心杆(1)与本体(3)采用花键副(B)连接，所述本体(3)上开有通孔(C)，所述本体(3)上部设置有承重端盖(2)，所述本体(3)中部为3棱或4棱结构，棱上方对称设有2个注油孔并安装注油堵头(8)，每条棱上设置有切削块(11)；所述中心杆(1)与所述本体(3)的环空装有平衡活塞杆(5)、平衡活塞(6)、弹簧(7)、斜面筒(9)，所述平衡活塞杆(5)通过螺纹与所述中心杆(1)连接，所述平衡活塞(6)装在所述平衡活塞杆(5)与所述本体(3)的环空间，所述弹簧(7)装在所述平衡活塞杆(5)与所述中心杆(1)之间。

【技术特征摘要】
2014.05.14 CN 20141020380181.一种变径式倒划眼器，其特征在于，其中心杆(1)与本体(3)采用花键副(B)连接，
所述本体(3)上开有通孔(C)，所述本体(3)上部设置有承重端盖(2)，所述本体(3)
中部为3棱或4棱结构，棱上方对称设有2个注油孔并安装注油堵头(8)，每条棱上设
置有切削块(11)；所述中心杆(1)与所述本体(3)的环空装有平衡活塞杆(5)、平衡
活塞(6)、弹簧(7)、斜面筒(9)，所述平衡活塞杆(5)通过螺纹与所述中心杆(1)
连接，所述平衡活塞(6)装在所述平衡活塞杆(5)与所述本体(3)的环空间，所述弹
簧(7)装在所述平衡活塞杆(5)与所述中心杆(1)之间。
2.根据权利要求1所述的一种变径式倒划眼器，其特征在于：所述承重端盖(2)为两半结
构，拼合安装在所述本体(3)上部后焊接成一整体。
3.根据权利要求1所述的一种变径式倒划眼器，其特征在于：所述注油堵头(8)与所述本
体(3)采用螺纹连接并设置有密封圈(4)。
4.根据权利要求1所述的一种变径式倒划眼器，其特征在于：所述切削块(11)分活塞段、
切削段，所述活塞段端部设有斜面、槽口，分别与所述斜面筒(9)斜面、燕尾槽形成配
合结构，活塞段与所述本体(3)间设置有密封圈(4)，所述切削段镶嵌有耐磨硬质合金
块(10)。
5.根据权利要求1所述的一种变径式倒划眼器，其特征在于：所述平衡活塞杆(5)与所述
中心杆(1)螺纹连接并设置密封圈(4)，所述平衡活塞(6)内孔和外圆均设置密封圈
(4)，所述斜面筒(9)下端内孔和外圆均设置有所述密封圈(4)。
6.根据权利要求1所述的一种变径式倒划眼器，其特征在于：所述中心杆(1)、所述平衡
活塞杆(5)、所述平衡活塞(6)、所述本体(3)、所述注油堵头(8)、所述切削块(11)、
所述斜面筒(9)合围形成密封腔，该密封腔内注满液压油D。
7.一种变径式倒划眼工艺方法，其特征在于含有以下步骤；
步骤1：下钻至井底；下钻时，中心杆(1)连平衡活塞杆(5)一起上行，平衡活塞
(6)同时下行平衡油腔体积，下部钻具重量通过本体(3)、承重端盖(2)挂在所述中心
杆(1)的花键(B)上，所述平衡活塞杆(5)与斜面筒(9)脱开，弹簧(7)伸长，但
处于压缩状态，所述弹簧(7)顶住所述斜面筒(9)，所述斜面筒(9)不上行，切削块(11)
不伸出；
下钻至井底，调整钻压，此时工具处于钻具中和点以下，所述中心杆(1)连同所述
平衡活塞杆(5)一起下行，所述平衡活塞(6)上行平衡油腔体积，所述中心杆(1)顶
住所述承重端盖(2)上部，通过所述本体(3)将钻压传递给钻头，所述弹簧(7)缩短，
处于压缩状态，所述平衡活塞杆(5)顶住所述斜面筒(9)，所述斜面筒(9)不上行，所
述切削块(11)不伸出，
步骤2：正常钻进；工具处于钻具中和点以下，所述平衡活塞杆(5)顶住所述斜面
筒(9)，开泵时，由于螺杆钻具、钻头喷嘴等限流元件有节流作用，使得钻具内与井壁环
空之间形成一定的压差，钻具内压力大于井壁环空压力，压差产生的作用力通过所述斜面
筒(9)、所述平衡活塞杆(5)传递给所述中心杆(1)，所述斜面筒(9)不上行，所述切
削块(11)不伸出；
步骤3：正常倒划眼；由于倒划眼时处于开泵状态，所述中心杆(1)连同所述平衡
活塞杆(5)一起上行，与此同时，压差产生的作用力会推动所述斜面筒(9)紧贴所述平
衡活塞杆(5)一起上行，所述平衡活塞(6)下行平衡油腔体积，并同时顶出所述切削块
(11)，可实现工具的倒划眼功能，起到修整井壁的作用，在此过程中，下部钻具重量通
过所述本体(3)、所述承重端盖(2)挂在所述中心杆(1)的所述花键副(B)上；
继续正常钻进时，所述中心杆(1)连同所述平衡活塞杆(5)一起下行，同时顶着所
述斜面筒(9)也下行，所述斜面筒(9)带动所述切削块(11)缩回，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇茗，高云文，吴学升，赵巍，王彦博，黄占盈，张燕娜，周文军，段志锋，胡东峰，余世福，叶文勇，徐自强，刘峰，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11