一种可变径扩眼器及其扩眼方法

摘要

本发明公开了一种可变径扩眼器及其扩眼方法，该扩眼器包括上接头、本体以及限位座，上接头通过螺纹连接在本体上端，本体下端螺纹连接有下接头，在本体内部位于上接头的下端螺纹连接有限位座，限位座通过销钉连接在心轴的上端，在心轴下端设置有活塞，在心轴的外壁上位于限位座与活塞之间依次设置有弹簧套、安装在弹簧套内的弹簧、弹簧保护套、与弹簧接触的上挡环、刀翼以及下挡环，在下挡环与活塞之间设有独立的换向套，换向套内设置有换向销，换向销与心轴外壁上的换向轨道配合。本发明能有效解决刀翼因故不能收拢以及刀翼受泵压影响造成扩眼尺寸不一的问题，且可多次打开关闭，提高扩眼效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可变径扩眼器及其扩眼方法，属于钻井扩眼技术领域。

背景技术

近年来，随着石油钻采技术的不断发展完善，在陆地和海上的油气钻采过程中，钻井形成的井眼由于受地层挤压等原因，经常会遇到井眼直径缩小导致钻井过程难以继续的问题，扩眼已成为解决复杂深井阻卡、改良套管程序、提高固井质量以及降低钻井成本的重要手段。液压扩眼器收拢刀翼多数是在无泵压状态下依靠弹簧提供的推力完成，偶有出现刀翼收拢不到位的现象，若是发生此种情况将不能起下钻，酿成事故。由此出现了设有安全收拢装置的液压扩眼器，可以再次启动泥浆泵，投球驱动安全收拢装置强力收拢刀翼。然而，在扩眼过程中，由于受到泵压影响，刀翼外径随时变化，造成扩眼尺寸不一，且现有技术投球打开后，只能一次扩眼，不能在井下多次使用，效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种可变径扩眼器及其扩眼方法，以解决刀翼因故不能收拢以及刀翼受泵压影响，造成扩眼尺寸不一的问题，且可以通过改变流体压力，可实现多次打开和关闭。

本发明的技术方案：一种可变径扩眼器，包括上接头、本体以及限位座，上接头通过螺纹连接在本体上端，本体下端螺纹连接有下接头，在本体内部位于上接头的下端螺纹连接有限位座，限位座通过销钉连接在心轴的上端，在心轴下端设置有活塞，在心轴的外壁上位于限位座与活塞之间依次设置有弹簧套、安装在弹簧套内的弹簧、弹簧保护套、与弹簧接触的上挡环、刀翼以及下挡环，在下挡环与活塞之间设有独立的换向套，换向套内设置有换向销，换向销与心轴外壁上的换向轨道配合。

上述可变径扩眼器中，所述的上挡环与下挡环之间设置有通过本体上的斜槽限位的3个刀翼，3个刀翼均分在本体圆周上。

上述可变径扩眼器中，所述的换向轨道包括交替设置在心轴外壁上的短换向轨道和长换向轨道，在短换向轨道与长换向轨道之间连接有斜向换向轨道。

同时，本发明还提供一种如上述可变径扩眼器的扩眼方法，首先将扩眼器下放到需扩眼段，然后向心轴内打压，压力推动活塞，使活塞推动下挡环和换向套沿心轴向上运动，当换向销运动到换向轨道最上端时，卸除心轴内的压力，换向销通过斜向换向轨道换向至短换向轨道上时，使换向套限位下挡环，此时刀翼就位，将扩眼段扩眼至需要尺寸；扩眼完成后，再次向心轴内打压，重复上述打压过程，泄压后，换向销通过斜向换向轨道换向到长换向轨道，换向套再无限位作用，在弹簧的作用下，刀翼回收到本体内；重复上述方法可实现刀翼的伸开与回收，可变径扩眼器的多次打开和关闭。

上述方法中，向心轴内打压时，使作用在活塞上的压力小于弹簧对活塞的反作用力，避免换向销出现提前换向的现象。

上述方法中，当上提扩眼器过程中刀翼未在弹簧作用下收回本体内时，此时向扩眼器内投球，通过球将心轴上端密封，然后再向心轴内打压，通过压力剪断心轴与限位座之间的销钉，进而推动心轴下行，强行将刀翼收回到本体内，实现刀翼可靠收回。

由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：本发明能有效解决刀翼因故不能收拢以及刀翼受泵压影响造成扩眼尺寸不一的问题，且可多次打开和关闭，提高扩眼效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中换向轨道的结构示意图。

附图标记说明：1-上接头，2-本体，3-限位座，4-销钉，5-心轴，6-弹簧套，7-弹簧，8-弹簧保护套，9-上挡环，10-刀翼，11-下挡环，12-换向销，13-换向套，14-活塞，15-下接头，16-换向轨道，16a-短换向轨道，16b-长换向轨道，16c-斜向换向轨道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的实施例：本发明的可变径扩眼器的结构示意图如图1所示，包括上接头1、本体2以及限位座3，上接头1通过螺纹连接在本体2上端，本体2下端螺纹连接有下接头15，在本体2内部位于上接头1的下端螺纹连接有限位座3，限位座3通过销钉4连接在心轴5的上端，在心轴5下端设置有活塞14，在心轴5的外壁上位于限位座3与活塞14之间依次设置有弹簧套6、安装在弹簧套6内的弹簧7、弹簧保护套8、与弹簧7接触的上挡环9、刀翼10以及下挡环11，在下挡环11与活塞14之间设有独立的换向套13，换向套13内设置有换向销12，换向销12与心轴5外壁上的换向轨道16配合；参见图2，所述的换向轨道16包括交替设置在心轴5外壁上的短换向轨道16a和长换向轨道16b，在短换向轨道16a与长换向轨道16b之间连接有斜向换向轨道16c。所述的上挡环9与下挡环11之间设置有通过本体2上的斜槽限位的3个刀翼10，3个刀翼10均分在本体2圆周上。

本发明的工作原理：首先将扩眼器下放到需扩眼段，然后向心轴5内打压，压力推动活塞14，使活塞14推动下挡环11和换向套13沿心轴5向上运动，当换向销12运动到换向轨道16最上端时，卸除心轴5内的压力，换向销12通过斜向换向轨道16c换向至短换向轨道16a上时，使换向套13限位下挡环11，此时刀翼10就位，将扩眼段扩眼至需要尺寸；扩眼完成后，再次向心轴5内打压，重复上述打压过程，泄压后，换向销12通过斜向换向轨道16c换向到长换向轨道16b，换向套13再无限位作用，在弹簧7的作用下，刀翼10回收到本体2内；重复上述方法可实现刀翼的伸开与回收，可变径扩眼器的多次打开和关闭。

向心轴5内打压时，使作用在活塞14上的压力小于弹簧7对活塞14的反作用力，避免换向销12出现提前换向的现象。

当上提扩眼器过程中刀翼10未在弹簧7作用下收回本体2内时，此时向扩眼器内投球，通过球将心轴5上端密封，然后再向心轴5内打压，通过压力剪断心轴5与限位座3之间的销钉4，进而推动心轴5下行，强行将刀翼10收回到本体2内，实现刀翼可靠收回。