新型隨鉆液壓擴(kuò)眼器的研制

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1、石油機(jī)械CHINAPETROLEUMMACHINERY2010年第38卷第7期鉆井新技術(shù)新型隨鉆液壓擴(kuò)眼器的研制于小龍劉貴遠(yuǎn)左凱于海永程仲楊進(jìn)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(guó)石油大學(xué)(北京)石油_T-程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)摘要鑒于目前國(guó)內(nèi)外隨鉆擴(kuò)眼器存在的問(wèn)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(kuò)眼器。該液壓擴(kuò)眼器通過(guò)投球、憋壓實(shí)現(xiàn)刀翼的收放。擴(kuò)眼器直徑為215．9／rim，擴(kuò)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55．477

2、kN?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，使用~215．9mlTl擴(kuò)眼器擴(kuò)眼后，井眼擴(kuò)大率為20％～25％，能滿足海洋石油鉆探的要求。新型隨鉆液壓擴(kuò)眼器采用投球、憋壓推動(dòng)活塞高效運(yùn)行的方法，使擴(kuò)眼器刀翼伸出和收回的動(dòng)作準(zhǔn)確無(wú)誤。關(guān)鍵詞鉆井液壓擴(kuò)眼器隨鉆擴(kuò)眼刀翼尚不完善。進(jìn)口偏心鉆頭及液壓擴(kuò)眼器在使用過(guò)程0引言中存在的問(wèn)題在國(guó)產(chǎn)工具中都有所體現(xiàn)。同時(shí)，國(guó)產(chǎn)液壓擴(kuò)眼器擴(kuò)眼效率低、結(jié)構(gòu)不合理、工作安全國(guó)外在20世紀(jì)90年代初便開(kāi)始了隨鉆擴(kuò)眼的性差和壽命短的問(wèn)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(duì)較高。迄今為止，國(guó)外的技術(shù)要求；因此。目前國(guó)產(chǎn)擴(kuò)眼

3、器的結(jié)構(gòu)迫已研制出多種隨鉆擴(kuò)眼器，主要有偏心鉆頭和液壓切需要進(jìn)一步完善以提高其工作可靠性。擴(kuò)眼器。偏心鉆頭使用過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題：鑒于目前國(guó)內(nèi)、外隨鉆擴(kuò)眼器存在的問(wèn)題，以①擴(kuò)眼刀翼單邊受力，扭矩大，憋跳嚴(yán)重，對(duì)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(guó)石油大學(xué)質(zhì)量較差；③自潔能力差，擴(kuò)眼切削齒不能及時(shí)完(北京)開(kāi)始對(duì)液壓擴(kuò)眼器的結(jié)構(gòu)原理和力學(xué)性能成擴(kuò)眼，造成扭矩偏大，機(jī)械鉆速低；④影響造進(jìn)行研究，2009年3月成功研制出安全性和可靠斜；⑤易形

4、成泥包；⑥井眼擴(kuò)大尺寸有限l】]。目性較高的新型隨鉆液壓擴(kuò)眼器。該隨鉆液壓擴(kuò)眼器前使用的液壓擴(kuò)眼器在使用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題可大大降低鉆完井過(guò)程中的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高固井和有以下幾點(diǎn)：①服務(wù)費(fèi)用昂貴；②利用壓差推動(dòng)刀完井質(zhì)量，增加單井產(chǎn)能。翼張開(kāi)，但不能準(zhǔn)確判斷刀翼是否張開(kāi)到擴(kuò)眼所需尺寸；③刀翼張到最大后沒(méi)有鎖定機(jī)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(méi)有單流閥，．水1．1結(jié)構(gòu)眼容易堵塞。。新型隨鉆液壓擴(kuò)眼器主要由外殼、調(diào)整接頭、國(guó)內(nèi)開(kāi)展隨鉆擴(kuò)眼鉆井相關(guān)研究較晚，從當(dāng)前呼吸噴嘴

5、、彈簧、上活塞、滑塊、刀翼、清洗噴來(lái)看，對(duì)隨鉆擴(kuò)眼工具相關(guān)研究與實(shí)踐應(yīng)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(kuò)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(kuò)眼工具研發(fā)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的文章較少，許多理論主噴嘴等組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。$基金項(xiàng)目：周家科技重大專項(xiàng)“多枝導(dǎo)流適度出砂技術(shù)”(2008ZX05024—003)部分研究成果。隨鉆液壓擴(kuò)眼器已獲得圉家實(shí)用新型專利，專利號(hào)：ZL200820124565．0。2010年第38卷第7期于小龍等：新型隨鉆液壓擴(kuò)眼器的研制圖l液壓擴(kuò)眼器

6、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：15．533kN；定在刀片底部和上部，調(diào)壓桿通過(guò)金屬爪固定在調(diào)刀翼最小縮回力：55．477kN。壓桿支架上，擴(kuò)眼器刀翼上裝有PDC切削齒，推1．4技術(shù)特點(diǎn)桿與限位塊一起利用彈簧的伸縮控制擴(kuò)眼刀翼的縮(1)本體上增加了導(dǎo)向槽，使刀

7、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(yùn)動(dòng)；位置。調(diào)整套部件2的主要作用是限定彈爪鎖定位(2)擴(kuò)眼作業(yè)時(shí)，投球、憋壓，刀翼張開(kāi)，置，即在上活塞上移至極限位置時(shí)，調(diào)整部件2的張到最大外徑后由自鎖機(jī)構(gòu)鎖定，刀翼不能收回，長(zhǎng)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(kuò)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)整部件1的(3)增加了刀翼的有效切削長(zhǎng)度、分段式加長(zhǎng)度可達(dá)到調(diào)整擴(kuò)孑L直徑的目的。其長(zhǎng)度的增加可長(zhǎng)保徑刀翼設(shè)計(jì)，并根據(jù)擴(kuò)眼地層巖性的不同，采以增加活塞上移距離，增大

8、擴(kuò)孔直徑，同時(shí)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(zhǎng)度的變化不會(huì)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(jìn)入工具內(nèi)部；在鉆具組合時(shí)，液壓擴(kuò)眼器應(yīng)放在定向工具和