分析新型隨鉆液壓擴眼器的研制

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1、石油機械CHINAPETROLEUMMACHINERY2010年第38卷第7期鉆井新技術(shù)新型隨鉆液壓擴眼器的研制于小龍劉貴遠左凱于海永程仲楊進鞏立根(1．中海油能源發(fā)展監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)公司2．中國石油大學(北京)石油_T-程教育部重點實驗室)摘要鑒于目前國內(nèi)外隨鉆擴眼器存在的問題，以及不能滿足海洋鉆井技術(shù)要求的狀況，研制了一種安全性和可靠性較高的新型隨鉆液壓擴眼器。該液壓擴眼器通過投球、憋壓實現(xiàn)刀翼的收放。擴眼器直徑為215．9／rim，擴眼后井眼直徑為254mm，誤差小于5％，刀翼伸出力為15．533kN，刀翼的縮回力為55．477kN?，F(xiàn)場應用表明，使用~215．9mlTl擴眼器擴眼后，井眼

2、擴大率為20％～25％，能滿足海洋石油鉆探的要求。新型隨鉆液壓擴眼器采用投球、憋壓推動活塞高效運行的方法，使擴眼器刀翼伸出和收回的動作準確無誤。關(guān)鍵詞鉆井液壓擴眼器隨鉆擴眼刀翼尚不完善。進口偏心鉆頭及液壓擴眼器在使用過程0引言中存在的問題在國產(chǎn)工具中都有所體現(xiàn)。同時，國產(chǎn)液壓擴眼器擴眼效率低、結(jié)構(gòu)不合理、工作安全國外在20世紀90年代初便開始了隨鉆擴眼的性差和壽命短的問題更為突出，難以滿足海洋鉆井研究工作，其技術(shù)水平相對較高。迄今為止，國外的技術(shù)要求；因此。目前國產(chǎn)擴眼器的結(jié)構(gòu)迫已研制出多種隨鉆擴眼器，主要有偏心鉆頭和液壓切需要進一步完善以提高其工作可靠性。擴眼器。偏心鉆頭使用過程中主要存在

3、以下問題：鑒于目前國內(nèi)、外隨鉆擴眼器存在的問題，以①擴眼刀翼單邊受力，扭矩大，憋跳嚴重，對鉆頭及不能滿足海洋鉆井技術(shù)要求的狀況，2007年中和鉆柱易造成很大的傷害；②井眼為螺旋形，井身海油能源發(fā)展監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)公司和中國石油大學質(zhì)量較差；③自潔能力差，擴眼切削齒不能及時完(北京)開始對液壓擴眼器的結(jié)構(gòu)原理和力學性能成擴眼，造成扭矩偏大，機械鉆速低；④影響造進行研究，2009年3月成功研制出安全性和可靠斜；⑤易形成泥包；⑥井眼擴大尺寸有限l】]。目性較高的新型隨鉆液壓擴眼器。該隨鉆液壓擴眼器前使用的液壓擴眼器在使用過程中存在的主要問題可大大降低鉆完井過程中的作業(yè)風險，提高固井和有以下幾點：①服務(wù)

4、費用昂貴；②利用壓差推動刀完井質(zhì)量，增加單井產(chǎn)能。翼張開，但不能準確判斷刀翼是否張開到擴眼所需尺寸；③刀翼張到最大后沒有鎖定機構(gòu)，隨著壓力1技術(shù)分析的變化外徑易發(fā)生變化；④如產(chǎn)生泥包，彈簧的推力不夠，刀翼不能收回；⑤水眼處沒有單流閥，．水1．1結(jié)構(gòu)眼容易堵塞。。新型隨鉆液壓擴眼器主要由外殼、調(diào)整接頭、國內(nèi)開展隨鉆擴眼鉆井相關(guān)研究較晚，從當前呼吸噴嘴、彈簧、上活塞、滑塊、刀翼、清洗噴來看，對隨鉆擴眼工具相關(guān)研究與實踐應用尚處于嘴、主活塞、彈爪、主活塞座、銷釘、心軸、調(diào)整起步階段，有關(guān)介紹隨鉆擴眼工具、理論分析、隨套(由部件1、部件2和部件3構(gòu)成)、密封筒和鉆擴眼工具研發(fā)及現(xiàn)場應用的文章較少，許

5、多理論主噴嘴等組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。$基金項目：周家科技重大專項“多枝導流適度出砂技術(shù)”(2008ZX05024—003)部分研究成果。隨鉆液壓擴眼器已獲得圉家實用新型專利，專利號：ZL200820124565．0。2010年第38卷第7期于小龍等：新型隨鉆液壓擴眼器的研制圖l液壓擴眼器結(jié)構(gòu)示意圖1一外殼；2-調(diào)整接頭；3一呼吸噴嘴；4一彈簧；5-上活塞；6-滑塊；7-刀翼；8-清洗噴嘴；9-主活塞；10一彈爪；l1—主活塞座；12一銷釘；13一主噴嘴；14一密封筒；15一調(diào)整套部件3；16一調(diào)整套部件2；17一調(diào)整套部件1；18一心軸。推桿上部與活塞相連，彈簧支撐活塞，噴嘴固刀翼伸出力：1

6、5．533kN；定在刀片底部和上部，調(diào)壓桿通過金屬爪固定在調(diào)刀翼最小縮回力：55．477kN。壓桿支架上，擴眼器刀翼上裝有PDC切削齒，推1．4技術(shù)特點桿與限位塊一起利用彈簧的伸縮控制擴眼刀翼的縮(1)本體上增加了導向槽，使刀翼始終承受放。調(diào)整套部件3的作用是限定主活塞下移的極限向上的推力，可有效防止刀翼的徑向運動；位置。調(diào)整套部件2的主要作用是限定彈爪鎖定位(2)擴眼作業(yè)時，投球、憋壓，刀翼張開，置，即在上活塞上移至極限位置時，調(diào)整部件2的張到最大外徑后由自鎖機構(gòu)鎖定，刀翼不能收回，長度，使彈爪剛好鎖定主活塞。調(diào)整套部件1的作從而提高了擴眼器切削的穩(wěn)定性；用是限定上活塞上移的極限位置，即調(diào)

7、整部件1的(3)增加了刀翼的有效切削長度、分段式加長度可達到調(diào)整擴孑L直徑的目的。其長度的增加可長保徑刀翼設(shè)計，并根據(jù)擴眼地層巖性的不同，采以增加活塞上移距離，增大擴孔直徑，同時一13、"軸也用了階梯狀切磨混合布齒方法，從而提高了刀翼的隨之上移，所以調(diào)整套部件1長度的變化不會影響切削能力；彈爪鎖定性能。(4)在噴嘴內(nèi)安裝有單流閥，能夠防止雜質(zhì)1．2工作原理進入工具內(nèi)部；在鉆具組合時，液壓擴眼器應放在定向工具和