一种多级可变径随钻扩眼器

本发明涉及液压扩眼器领域，特涉及一种多级可变径随钻扩眼器。

背景技术：

1、随钻扩眼技术是指在钻头钻进的同时利用扩眼工具扩大井眼尺寸的技术。随钻扩眼技术始于20世纪90年代，主要用以解决井眼缩颈以及井壁坍塌等一系列难题。

2、随钻扩眼技术是借助于随钻扩眼器实现的，并随着扩眼器的不断改进升级而不断完善。随钻扩眼器的结构形式从最初的双心钻头、固定翼式扩眼器发展为如今的可动翼式扩眼器。固定翼式扩眼器是在双心钻头的基础上发展而来，与双心钻头相比，将扩眼器做成偏心短节的形式与其他井下钻具组合使用，增加了偏心扩眼器应用的灵活性。

3、可动翼式扩眼器按照刀翼的伸出方式不同又可分为：机械式随钻扩眼器和液压式随钻扩眼器，现在主流的扩眼器类型是液压式随钻扩眼器。中国发明专利一种液压扩眼器的改进方法及结构，申请号202210779595.x，设计了一种新型多级可变径液压式随钻扩眼器。该扩眼器借助于变径装置可在一次起下钻时完成多种井眼尺寸的扩大，节约了钻进成本提高了钻进效率。为了防止扩眼器刀翼卡阻造成井下事故，扩眼器设计有投球解卡结构，当刀翼卡阻时可通过投球憋压的方式使刀翼强制回位。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种多级可变径随钻扩眼器。本发明扩眼器的启动方式采用液压方式，通过增大泥浆泵的流量剪断剪切销钉，芯轴带动刀翼底板的运动使扩眼刀翼伸出；扩眼器设计有多级可变径结构，多级可变径结构由推力球轴承、行程控制轮、行程控制轮固定销钉、弹簧上挡板、弹簧下挡板、弹簧组成，通过多级变径结构可使扩眼器能在一次下钻时完成多种井眼尺寸的扩大。

2、本发明的技术方案是：一种多级可变径随钻扩眼器，包括上接头、扩眼器本体、下接头、刀翼固定底板和芯轴，上接头和下接头一端与扩眼器本体连接，芯轴设置在上接头、扩眼器本体、下接头的内腔中，其特征在于：芯轴壁面上设置凸肩，芯轴的凸肩后侧设置刀翼固定底板，刀翼挡板、刀翼通过固定销钉安装在刀翼固定底板上；行程控制轮与刀翼固定底板之间设置推力球轴承，行程控制轮安装在扩眼器本体内腔中；刀翼固定底板通过剪切销钉与扩眼器本体连接，扩眼器本体下端开设行程控制轮固定销钉的安装孔，行程控制轮固定销钉通过安装孔后卡设在行程控制轮滑道上；扩眼器本体上设置导向凹槽，刀翼设置凸槽，扩眼器本体上的凹槽和刀翼的凸槽构成导向滑槽，使刀翼可以沿着扩眼器本体滑出；弹簧设置在芯轴、扩眼器本体所形成的空腔内，弹簧两侧分别设置弹簧下挡板、弹簧上挡板；芯轴下端与喷嘴连接，芯轴下端与投球座之间是过盈配合连接。

3、根据如上所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：扩眼器本体设置压力平衡孔。

4、根据如上所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：扩眼器本体下端直径相对变小，以给弹簧下挡板提供轴向支撑。

5、根据如上所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：芯轴下端与喷嘴之间螺纹连接。

6、根据如上所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：投球座外侧设置套筒。

7、根据如上所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：芯轴内径尺寸为42mm，喷嘴直径尺寸为20mm。

8、根据如上所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：刀翼上设置pdc切削齿。

9、根据如上所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：投球座和芯轴之间过盈量的选择为0.06mm。

10、根据如上所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：下接头上设置台肩，为投球座的移动提供一个轴向支撑。

11、本发明的有益效果是：扩眼器设计有投球解卡结构，投球解卡结构由投球座、芯轴下端、喷嘴、套筒组成，当扩眼刀翼被卡住时，通过投球憋压的方式解卡防止因卡阻造成的井下事故，即当刀翼发生卡阻时可通过投球憋压的方式使到刀翼强制缩回；扩眼刀翼上分布有pdc切削块，扩眼器依靠pdc切削块与岩石的作用完成破岩工作。

技术特征：

1.一种多级可变径随钻扩眼器，包括上接头、扩眼器本体、下接头、刀翼固定底板和芯轴，上接头和下接头一端与扩眼器本体连接，芯轴设置在上接头、扩眼器本体、下接头的内腔中，其特征在于：芯轴壁面上设置凸肩，芯轴的凸肩后侧设置刀翼固定底板，刀翼挡板、刀翼通过固定销钉安装在刀翼固定底板上；行程控制轮与刀翼固定底板之间设置推力球轴承，行程控制轮安装在扩眼器本体内腔中；刀翼固定底板通过剪切销钉与扩眼器本体连接，扩眼器本体下端开设行程控制轮固定销钉的安装孔，行程控制轮固定销钉通过安装孔后卡设在行程控制轮滑道上；扩眼器本体上设置导向凹槽，刀翼设置凸槽，扩眼器本体上的凹槽和刀翼的凸槽构成导向滑槽，使刀翼可以沿着扩眼器本体滑出；弹簧设置在芯轴、扩眼器本体所形成的空腔内，弹簧两侧分别设置弹簧下挡板、弹簧上挡板；芯轴下端与喷嘴连接，芯轴下端与投球座之间是过盈配合连接。

2.根据权利要求1所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：扩眼器本体设置压力平衡孔。

3.根据权利要求1所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：扩眼器本体下端直径相对变小，以给弹簧下挡板提供轴向支撑。

4.根据权利要求1所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：芯轴下端与喷嘴之间螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：投球座外侧设置套筒。

6.根据权利要求1所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：芯轴内径尺寸为42mm，喷嘴直径尺寸为20mm。

7.根据权利要求1所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：刀翼上设置pdc切削齿。

8.根据权利要求1所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：投球座和芯轴之间过盈量的选择为0.06mm。

9.根据权利要求1所述的一种多级可变径随钻扩眼器，其特征在于：下接头上设置台肩，为投球座的移动提供一个轴向支撑。

技术总结本发明涉及液压扩眼器领域，特涉及一种多级可变径随钻扩眼器。本发明扩眼器本体上设置导向凹槽，刀翼设置凸槽，扩眼器本体上的凹槽和刀翼的凸槽构成导向滑槽，使刀翼可以沿着扩眼器本体滑出；弹簧设置在芯轴、扩眼器本体所形成的空腔内，弹簧两侧分别设置弹簧下挡板、弹簧上挡板；芯轴下端与喷嘴连接，芯轴下端与投球座之间是过盈配合连接。本发明能在一次下钻时完成多种井眼尺寸的扩大。技术研发人员：张红,张建龙,牛玉阳,卢俊宇,付祖宇,任敏琪,郭方文,漆如兰受保护的技术使用者：长江大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5