新型隨鉆液壓擴(kuò)眼器的研制_于小龍

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1、石油機(jī)械—14—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1111122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.中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點實驗室)摘要鑒于目前國內(nèi)外隨鉆擴(kuò)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(kuò)眼器。該液壓擴(kuò)眼器通過投球、憋壓實現(xiàn)刀翼的收放。擴(kuò)眼器直徑為215.9mm，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55.477kN?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，使用215

2、.9mm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、憋壓推動活塞高效運行的方法，使擴(kuò)眼器刀翼伸出和收回的動作準(zhǔn)確無誤。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(kuò)眼器擴(kuò)眼效率低、結(jié)構(gòu)不合理、工作安全國外在20世紀(jì)90年代初便開始了隨鉆擴(kuò)眼的性差和壽命短的問題更為突出，難以滿足海洋鉆井［6］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(kuò)眼器的結(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

3、可靠性。擴(kuò)眼器。偏心鉆頭使用過程中主要存在以下問題:鑒于目前國內(nèi)、外隨鉆擴(kuò)眼器存在的問題，以①擴(kuò)眼刀翼單邊受力，扭矩大，憋跳嚴(yán)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(xué)質(zhì)量較差;③自潔能力差，擴(kuò)眼切削齒不能及時完(北京)開始對液壓擴(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［1－3］斜;⑤易形成泥包;⑥井眼擴(kuò)大尺寸有限。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)眼器在使用過程中存在的主要問題可大大

4、降低鉆完井過程中的作業(yè)風(fēng)險，提高固井和有以下幾點:①服務(wù)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(zhǔn)確判斷刀翼是否張開到擴(kuò)眼所需尺寸;③刀翼張到最大后沒有鎖定機(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水眼處沒有單流閥，水1.1結(jié)構(gòu)［4－5］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、國內(nèi)開展隨鉆擴(kuò)眼鉆井相關(guān)研究較晚，從當(dāng)前呼吸噴嘴、彈簧、上活塞、滑塊、刀翼、清洗噴來看，對隨鉆擴(kuò)眼工具相關(guān)研究與實踐應(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

5、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。*基金項目:國家科技重大專項“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)眼器已獲得國家實用新型專利，專利號:ZL200820124565.0。2010年第38卷第7期于小龍等:新型隨鉆液壓擴(kuò)眼器的研制—15—圖1液壓擴(kuò)眼器結(jié)構(gòu)示意圖1—外殼;2—調(diào)整接頭;3—呼吸噴嘴;4—彈簧;5—上活塞;6—滑塊;7—刀翼;8—清洗噴嘴;9—主活塞;10—彈爪;11—主活塞座;12—銷釘;13—主噴嘴;14—密封筒;15—調(diào)整套部件3;16—調(diào)整套部件

6、2;17—調(diào)整套部件1;18—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(kuò)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(jī)構(gòu)鎖定，刀翼不能收回，長度，使

7、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度、分段式加長度可達(dá)到調(diào)整擴(kuò)孔直徑的目的。其長度的增加可長保徑刀翼設(shè)計，并根據(jù)擴(kuò)眼地層巖性的不同，采以增加活塞上移距離，增大擴(kuò)孔直徑，同時心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(jìn)入工具內(nèi)部;在鉆具組合