高效切削双向扩眼器制造技术

本发明专利技术公开了一种高效切削双向扩眼器，包括扩眼器本体，扩眼器本体包括相互连接且一体成型的本体上端部、上锥形段、中部圆柱段、下锥形段和本体下端部，上锥形段的外周设有多个上主动修刮刀翼，下锥形段的外周设有多个下主动修刮刀翼，上主动修刮刀翼上和下主动修刮刀翼上分别设有主动修刮切削齿，中部圆柱段的外周设有多个被动修刮刀翼，被动修刮刀翼上设有多个被动修刮切削齿，上主动修刮刀翼的下端至上端在轴向和径向均以线性渐缩的锥形结构形式过渡，下主动修刮刀翼的上端至下端在轴向和径向均以线性渐缩的锥形结构形式过渡。本发明专利技术将扩眼器刀翼设置为三段结构，扩眼快速，使用效果好，并提高了修刮切削齿的清洁、润滑和冷却能力。

Double direction reamer for high efficiency cutting

The invention discloses a high efficiency cutting bidirectional eye extender, including an eye extender body, which comprises an upper end part, an upper conical section, a central cylindrical section, a lower conical section and a lower end of the body. The outer circumference of the upper conical section is provided with a plurality of active trimming blade wings, and the outer circumference of the lower conical section is provided. A plurality of lower active trimming blade wings are provided with active trimming and scraping cutting teeth on the upper and lower active trimming blades. The outer circumference of the middle section of the middle section is provided with a plurality of passive trimming blades, and a number of passive scraping and cutting teeth on the passive repair blade wing, and the lower end to the upper end of the active trimming blade is both axially and radial on the upper end. The transition from the tapered structure to the lower end of the active scraper blade is in the form of a conical structure with a linear decreasing structure in both axial and radial directions. The reamer blade is arranged into a three segment structure, which has quick reaming and good use effect, and improves the cleaning, lubricating and cooling ability of the scraping and cutting teeth.

【技术实现步骤摘要】
高效切削双向扩眼器
本专利技术涉及一种用于井下扩眼作业的双向扩眼器，尤其涉及一种高效切削双向扩眼器。
技术介绍
随着石油、石化等钻采行业的深入发展，需要钻采工具向更深、更复杂地层及更难钻进岩层钻进，而且钻采企业对钻井效率和钻井技术的需求日益提高，大大推动了钻井技术的迅速发展。在油气钻井作业的过程中，通常会因为钻头磨损、地层原因或者井眼螺旋造成井眼的直径小于钻头的直径的情况，为了方便下入套管，通常都需要将井眼扩大成直径较大的井眼，于是扩眼器在油气钻井作业领域被广泛应用并熟知。扩眼器在油气钻井作业领域被广泛应用并熟知。目前，固定翼双向扩眼器因其零部件少、使用可靠而被钻井企业广泛采用。但是由于其切削单元易磨损失效，其使用寿命相对较短。虽然随着钻井技术不断发展，相应的扩眼技术也在不断进步，但在扩眼器的刀翼形状上依然没有什么改进和创新。例如：Smith在其授权公众号为“8607900”的美国专利中公布了一种双向扩眼器；同样，Bassal.etal.在其申请的欧洲专利EP1811124中也公布了一种与Smith公布的类似形式的扩眼器。上述扩眼器存在如下缺陷：(1)传统扩眼器的刀翼整体是螺旋形状的，排屑槽较窄，且排屑槽的结构形状也不利于排除钻屑，没有优化钻井液的流场分布，导致刀翼上的切削齿不能很好的冷却，且碎屑不能及时排出，易导致切削齿过早磨损和损坏，进而导致扩眼器损坏失效，在扩眼作业时，一旦扩眼器损坏，就不得不起钻更换扩眼器，增加钻井成本、降低钻井效率；(2)虽然传统扩眼器的刀翼上也安装有PDC齿，但各PDC齿的角度一致，没有平衡PDC齿上的荷载，造成各PDC齿的磨损差异较大，容易导致部分PDC齿过早失效；(3)传统扩眼器的切削齿以简单的行列形式分布，在与井壁接触的区域没有均匀分布，在与井壁接触的区域没有均匀分布，导致扩眼后的井壁形状不规则；(4)传统扩眼器在圆柱外侧应用平顶的碳化钨硬质合金插块作为主切削单元，扩眼效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种包括主动修刮切削齿和被动修刮切削齿且能够冲刷被动修刮切削齿实现高效冷却的高效切削双向扩眼器。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种高效切削双向扩眼器，包括扩眼器本体，设所述扩眼器本体的中心轴线方向为垂直方向，所述扩眼器本体包括相互连接且一体成型的本体上端部、上锥形段、中部圆柱段、下锥形段和本体下端部，所述本体上端部和所述本体下端部的直径相同且小于所述中部圆柱段的直径，所述上锥形段的外周设有多个上主动修刮刀翼，所述下锥形段的外周设有多个下主动修刮刀翼，所述上主动修刮刀翼上和所述下主动修刮刀翼上分别设有主动修刮切削齿，所述中部圆柱段的外周设有多个被动修刮刀翼，所述被动修刮刀翼上设有多个被动修刮切削齿，多个所述上主动修刮刀翼、多个所述被动修刮刀翼和多个所述下主动修刮刀翼分别一一对应连接形成多个扩眼器刀翼；所述上主动修刮刀翼的上端径向截面积小于其下端径向截面积，所述下主动修刮刀翼的下端径向截面积小于其上端径向截面积，所述被动修刮刀翼为等半径螺旋段，所述上主动修刮刀翼的下端径向截面积、所述下主动修刮刀翼的上端径向截面积和所述被动修刮刀翼的整段径向截面积均相同，所述上主动修刮刀翼的下端至上端在轴向和径向均以线性渐缩的锥形结构形式过渡，所述下主动修刮刀翼的上端至下端在轴向和径向均以线性渐缩的锥形结构形式过渡。作为优选，所述主动修刮切削齿为PDC复合片，所述被动修刮切削齿为硬质合金齿。更优选地，所述主动修刮切削齿和所述被动修刮切削齿均有后角和侧倾角，多个所述主动修刮切削齿中，从距离所述被动修刮刀翼最近的第一个所述主动修刮切削齿的后角和侧倾角到距离所述被动修刮刀翼最远的最后一个所述主动修刮切削齿的后角和侧倾角逐渐减小。上述后角的定义是：修刮切削齿相对于对应的修刮刀翼的表面的转角；侧倾角的定义是：修刮切削齿相对于对应的修刮刀翼的纵轴的转角。更优选地，所述主动修刮切削齿以钎焊方式安装于所述上主动修刮刀翼上或所述下主动修刮刀翼上。更优选地，所述上主动修刮刀翼上的所述主动修刮切削齿中和所述下主动修刮刀翼上的所述主动修刮切削齿中分别至少包括一个聚晶金刚石齿。更优选地，所述扩眼器刀翼与扩眼器本体相接的位置光滑过渡，所述扩眼器本体上位于相邻两个所述扩眼器刀翼的刀翼中段之间的表面为等直径螺旋槽。更优选地，设与所述被动修刮刀翼弧度一致的弧线为弧线A，多个所述被动修刮切削齿至少均匀分布于两条不重叠的所述弧线A上，每三个相邻且不在同一条所述弧线A上的所述被动修刮切削齿投射到同一垂直平面后其相邻的边缘之间无缝隙或部分重叠。更优选地，所述被动修刮切削齿包括一体成型的齿体和齿冠，所述齿体为圆柱体或多边形柱体，设所述齿体的中心轴线方向为垂直方向，所述齿冠位于所述齿体的正上方，所述齿冠的外圆周表面的直径由下而上逐渐减小直到顶部，所述齿冠的顶部的中心位置下凹形成中心沉孔。更优选地，所述齿冠的外圆周表面为在竖向外凸的第一弧形圆环面，所述中心沉孔的孔壁表面为在竖向外凸的第一弧形圆环面，所述第一弧形圆环面的下部与所述齿体的圆周表面上部之间通过在竖向外凸的第三弧形圆环面平滑过渡，所述第一弧形圆环面的上部与所述齿冠的顶部表面的外边缘之间通过在竖向外凸的第四弧形圆环面平滑过渡，所述齿冠的顶部表面的内边缘与所述第二弧形圆环面的上部之间通过在竖向外凸的第五弧形圆环面平滑过渡，所述第二弧形圆环面的下部与所述中心沉孔的底部表面的边缘之间通过在竖向内凹的第六弧形圆环面平滑过渡。更优选地，所述齿体和所述齿冠的外壁上整体设有一个或两个对称的竖向的沟槽。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过将扩眼器刀翼设置为三段结构，将上段和下段作为主动修刮刀翼，将中段作为被动修刮刀翼，扩眼快速，使用效果好，钻井过程中，主动修刮刀翼上的主动修刮切削齿对井壁进行修刮，当井眼尺寸缩小并达到被被动修刮刀翼的直径处时，主动修刮切削齿与被动修刮切削齿共同作用，对井壁进行切削与修刮，使之达到标准井眼尺寸；将上主动修刮刀翼和下主动修刮刀翼分别设置为线性渐缩的锥形结构形式，使钻井液在由两端向中间流动时其流道(位于相邻刀翼之间)的径向截面积越来越小，从而迫使钻井液直接冲刷修刮刀翼上的修刮切削齿，提高了修刮切削齿的清洁、润滑和冷却能力，可有效避免修刮切削齿因高温引起的早期损坏，大大增强了修刮刀翼上的修刮切削齿的使用性能和寿命，从而可确保应用了双向扩眼器具有较好的切削效果，获得较好的井壁质量，并大大延长双向扩眼器的使用寿命。本专利技术通过将主动修刮切削齿设计为PDC复合片，将被动修刮切削齿设计为硬质合金齿，并将多个主动修刮切削齿的后角和侧倾角设计为递减或递增结构，既能实现更好的切削效果，又能延长主动修刮切削齿和整个双向扩眼器的寿命。本专利技术通过将被动修刮刀翼上的多个被动修刮切削齿设计为在竖向边缘之间无缝隙或边缘部分重叠的排列方式，在扩眼作业时，被动修刮切削齿与井壁的作用面积实现了均匀覆盖和全覆盖，有效消除了采用传统双向扩眼器扩眼时出现的类似“排骨”形状的不光滑井壁，扩眼后井壁质量比较均匀；同时，各被动修刮切削齿与井壁的作用面积大致相同，各被动修刮切削齿的受力均匀一致，避免了扩眼作业时双向扩眼器作用力不平衡，个别被动修刮切削齿受力过大使其过早磨损或崩损现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效切削双向扩眼器，包括扩眼器本体，设所述扩眼器本体的中心轴线方向为垂直方向，所述扩眼器本体包括相互连接且一体成型的本体上端部、上锥形段、中部圆柱段、下锥形段和本体下端部，所述本体上端部和所述本体下端部的直径相同且小于所述中部圆柱段的直径，其特征在于：所述上锥形段的外周设有多个上主动修刮刀翼，所述下锥形段的外周设有多个下主动修刮刀翼，所述上主动修刮刀翼上和所述下主动修刮刀翼上分别设有主动修刮切削齿，所述中部圆柱段的外周设有多个被动修刮刀翼，所述被动修刮刀翼上设有多个被动修刮切削齿，多个所述上主动修刮刀翼、多个所述被动修刮刀翼和多个所述下主动修刮刀翼分别一一对应连接形成多个扩眼器刀翼；所述上主动修刮刀翼的上端径向截面积小于其下端径向截面积，所述下主动修刮刀翼的下端径向截面积小于其上端径向截面积，所述被动修刮刀翼为等半径螺旋段，所述上主动修刮刀翼的下端径向截面积、所述下主动修刮刀翼的上端径向截面积和所述被动修刮刀翼的整段径向截面积均相同，所述上主动修刮刀翼的下端至上端在轴向和径向均以线性渐缩的锥形结构形式过渡，所述下主动修刮刀翼的上端至下端在轴向和径向均以线性渐缩的锥形结构形式过渡。...

【技术特征摘要】
1.一种高效切削双向扩眼器，包括扩眼器本体，设所述扩眼器本体的中心轴线方向为垂直方向，所述扩眼器本体包括相互连接且一体成型的本体上端部、上锥形段、中部圆柱段、下锥形段和本体下端部，所述本体上端部和所述本体下端部的直径相同且小于所述中部圆柱段的直径，其特征在于：所述上锥形段的外周设有多个上主动修刮刀翼，所述下锥形段的外周设有多个下主动修刮刀翼，所述上主动修刮刀翼上和所述下主动修刮刀翼上分别设有主动修刮切削齿，所述中部圆柱段的外周设有多个被动修刮刀翼，所述被动修刮刀翼上设有多个被动修刮切削齿，多个所述上主动修刮刀翼、多个所述被动修刮刀翼和多个所述下主动修刮刀翼分别一一对应连接形成多个扩眼器刀翼；所述上主动修刮刀翼的上端径向截面积小于其下端径向截面积，所述下主动修刮刀翼的下端径向截面积小于其上端径向截面积，所述被动修刮刀翼为等半径螺旋段，所述上主动修刮刀翼的下端径向截面积、所述下主动修刮刀翼的上端径向截面积和所述被动修刮刀翼的整段径向截面积均相同，所述上主动修刮刀翼的下端至上端在轴向和径向均以线性渐缩的锥形结构形式过渡，所述下主动修刮刀翼的上端至下端在轴向和径向均以线性渐缩的锥形结构形式过渡。2.根据权利要求1所述的高效切削双向扩眼器，其特征在于：所述主动修刮切削齿为PDC复合片，所述被动修刮切削齿为硬质合金齿。3.根据权利要求1或2所述的高效切削双向扩眼器，其特征在于：所述主动修刮切削齿和所述被动修刮切削齿均有后角和侧倾角，多个所述主动修刮切削齿中，从距离所述被动修刮刀翼最近的第一个所述主动修刮切削齿的后角和侧倾角到距离所述被动修刮刀翼最远的最后一个所述主动修刮切削齿的后角和侧倾角逐渐减小。4.根据权利要求3所述的高效切削双向扩眼器，其特征在于：所述主动修刮切削齿以钎焊方式安装于所述上主动修刮刀翼上或所述下主动修刮刀翼上。5.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖睿，
申请(专利权)人：成都百施特金刚石钻头有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51