可控变径扩孔钻具.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107083923A(43)申请公布日2017.08.22(21)申请号201710466440.X(22)申请日2017.06.20(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人田家林朱志杨毅张堂佳林晓月李居瑞杨应林(51)Int.Cl.E21B10/32(2006.01)E21B10/46(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称可控变径扩孔钻具(57)摘要本发明涉及一种可控变径扩孔钻具，包括上接头、本体、推力芯轴、斜坡块、柱塞式扩孔刀、桶形凸轮机构、复位弹簧、弹簧止动机构、平衡活塞组、下接头。所述的本体后端连接上接头，前端连接下接头，柱塞式扩孔刀上镶有金刚石复合片，钻井液从上接头流入，当井下需要扩孔时，液压增加推力芯轴带动斜坡块向前运动，斜坡块推动柱塞式扩孔刀向外扩展实现变径，同时通过桶形凸轮和凸轮销的作用限制推力芯轴向后运动。为了改变扩孔直径，通过调节液压值，实现凸轮销和桶形凸轮凹槽在不同位置的配合，同时可保证扩孔直径在工作过程中保持稳定。在提升钻柱时可控制液压使柱塞式扩孔刀缩回，减小回退过程中的卡钻风险。CN107083923ACN107083923A权利要求书1/1页1.可控变径扩孔钻具，其特征在于：所述的钻井扩孔钻具包括上接头（1）、本体（4）、推力芯轴（3）、斜坡块（5）、柱塞式扩孔刀（6）、桶形凸轮机构、复位弹簧（18）、弹簧止动机构、平衡活塞组、下接头（23），本体（4）前端与下接头（23）通过螺纹扣连接，本体（4）后端连接上接头（1）；所述的斜坡块（5）安装在推力芯轴（3）上，并且采用密封圈c（8）密封，柱塞式扩孔刀（6）安装在本体（4）圆周方向的圆孔内，并且柱塞式扩孔刀（6）与斜坡块（5）通过T形槽和T形凸台配合，可以实现推力芯轴（3）通过台阶推动斜坡块（5）向前运动，斜坡块（5）推动柱塞式扩孔刀（6）向外扩展，推力芯轴（3）的后端为活塞部分，并采用密封圈a（2）密封活塞部分和上接头（1）内壁，柱塞式扩孔刀（6）与本体（4）圆周上的孔采用密封圈b（7）密封；所述的桶形凸轮机构包括下芯轴（9）、桶形凸轮（11）、凸轮销套（12）、弹性橡胶（13）、凸轮销（14）、推力球轴承（15）、轴承座帽（16），下芯轴（9）的后端通过螺纹连接推力芯轴（3），在下芯轴（9）的台阶处向前依次安装推力球轴承（15）、桶形凸轮（11）、推力球轴承（15）和轴承座帽（16），弹性橡胶（13）和凸轮销（14）依次安装在凸轮销套（12）内部，凸轮销套（12）通过螺纹扣安装在本体（4）上，通过弹性橡胶（13）使凸轮销（14）与凸轮销套（12）圆柱表面凹槽配合，桶形凸轮（11）的圆柱表面凹槽通过凸轮销（14）防止柱塞式扩孔刀（6）在工作时回缩，当需要改变扩孔直径，可先增加钻井液的液压使推动芯杆（3）向前位移，并带动桶形凸轮（11）向前运动，然后减小钻井液液压，在复位弹簧（18）作用下桶形凸轮（11）向后运动，此时凸轮销（14）和桶形凸轮（11）圆柱表面的凹槽作用下卡在下一个工况位置，该钻井工具只需控制液压先增加再减小，就能改变凸轮销（14）与桶形凸轮（11）圆柱表面的凹槽配合位置，从而得到稳定的扩孔直径；所述的弹簧止动机构包括弹簧止动件（19）和固定销（20），弹簧止动件（19）与复位弹簧（18）的前端接触，弹簧止动件（19）用固定销（20）固定在下接头（23）内部，复位弹簧（18）后端为弹簧间隔件（17），弹簧间隔件（17）的后端顶着轴承座帽（16）；所述的平衡活塞组由平衡活塞（21）和密封圈d（22）组成，平衡活塞组安装在下芯轴（9）和下接头（23）之间，用来密封复位弹簧（18）、推力球轴承（15）、桶形凸轮机构和斜坡块（5），该钻具在密封填充口注入密封油，并且用阀堵（10）堵住。2.根据权利要求1所述的可控变径扩孔钻具，其特征在于：所述的柱塞式扩孔刀（6）是用来破碎井壁岩石，由于井下岩石的硬度不一致，需要耐磨、强度高、使用寿命长的扩孔刀，为了满足要求在柱塞式扩孔刀（6）的柱塞端面加工出刀翼，并且在刀翼上镶上金刚石复合片。3.根据权利要求1所述的可控变径扩孔钻具，其特征在于：所述的本体（4）圆柱面上安装柱塞式扩孔刀（6）的孔为螺旋分布。4.根据权利要求1所述的可控变径扩孔钻具，其特征在于：所述的斜坡块（5）、柱塞式扩孔刀（6）、密封圈b（7）、密封圈c（8）数量均为5件；所述的平衡活塞组的密封圈d（22）数量为6件；所述的推力球轴承（15）数量为2件。2CN107083923A说明书1/3页可控变径扩孔钻具技术领域[0001]本发明涉及一种用于钻探工程领域可控变径扩孔钻具，其主要应用于石油天