一种井下随钻扩孔单元

专利2025-12-19  21


本发明涉及钻具,特别是涉及一种井下随钻扩孔单元。


背景技术:

1、一般钻井的流程为钻孔、扩孔、下套管和固井,其中扩孔的目的是扩大裸眼段的尺寸,使其大于上部套管串的外径,便于下入套管。

2、现有的扩孔钻具,使用时通过向钻具内通入泥浆,使泥浆在钻具内形成压差或压力腔,以使得刀翼张开,但这种结构的钻具只要通入泥浆刀翼就会张开,无法在钻进的过程中根据需要对某些需要扩孔的设计井段进行扩孔作业,只能在钻井结束后再下入,不仅使用范围受限,而且还增加了作业时间。

3、因此,如何设计一种井下随钻扩孔单元,能够在需要扩孔的井段进行随钻扩孔,在其他无需扩孔的井段仅进行钻进作业是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷和不足,提供一种井下随钻扩孔单元,能够在需要扩孔的井段进行随钻扩孔,在其他无需扩孔的井段仅进行钻进作业,拓宽该扩孔单元的适用范围。

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

3、本发明提供一种井下随钻扩孔单元,包括外壳体和置于所述外壳体内的浮阀;

4、所述外壳体上开设有开口大小不小于刀翼外轮廓的槽口,所述刀翼置于所述槽口内并与所述外壳体转动连接,所述刀翼背离所述浮阀的一侧设有刀刃,所述刀翼面向所述浮阀的一侧设有滑动导槽,所述浮阀上设有用于带动所述刀翼张开或收回的划销,所述划销与所述浮阀固定连接,所述划销远离所述浮阀的一端置于所述滑动导槽内,沿泥浆的流动方向,所述滑动导槽与所述浮阀之间的距离逐渐变短;

5、所述外壳体的内部设有第一通孔和第一凸台,所述浮阀置于所述第一通孔内并与所述第一通孔滑动连接,沿泥浆的流动方向,所述第一凸台位于所述槽口的上游,所述浮阀与所述第一凸台之间设有弹性元件,所述浮阀的内部设有沿泥浆流动方向直径逐渐减小的通道,所述通道的最小内径小于投至所述通道内的金属球的外径,且所述弹性元件施加向所述浮阀的作用力不小于泥浆正常流动时对浮阀的冲击力,小于将金属球投入所述通道时泥浆施加向浮阀的作用力。

6、优选地,所述浮阀上设有第一水眼和第二水眼,所述第一水眼和所述第二水眼均贯穿所述浮阀的内外表面,所述外壳体的内表面设有用于封堵所述第一水眼的第一密封面和用于封堵所述第二水眼的第二密封面,所述第一通孔的内壁与所述浮阀之间设有孔隙,沿泥浆的流动方向,所述孔隙位于第二密封面的下部,所述第一水眼、所述槽口、所述第二水眼和所述孔隙沿泥浆的流动方向依次设置,且所述第一水眼能与所述槽口相连通以形成用于将泥浆输送至扩孔区域的第一流道,所述第二水眼能够与所述孔隙相连通以形成用于将泥浆输送至钻具的第二流道。

7、优选地,所述浮阀的内部设有第二通孔,所述第二通孔的内部设有球座,所述球座的内部设有沿泥浆的流动方向横截面积逐渐减小的第三通孔,所述第三通孔的最小内径小于投至所述球座内的金属球的外径,所述球座的上游通过剪切销与所述浮阀相连接,所述球座的下游设有轴肩,所述浮阀的下游设有能够与所述轴肩相卡接的凸台,所述球座上设有能够与所述第二水眼相连通的第三水眼。

8、优选地,所述第一水眼、所述第二水眼和所述第三水眼的上下两侧均设有密封部件;

9、所述刀翼通过销轴与所述外壳体转动连接,且所述外壳体位于所述销轴与所述槽口之间的区域也设有所述密封部件。

10、优选地,沿泥浆的流动方向,所述浮阀的下游设有限位块,所述限位块上设有贯穿所述限位块上下表面的第四水眼。

11、优选地,所述第一通孔的内部设有扶正轴,所述扶正轴与所述外壳体可拆卸连接,所述第二密封面为所述扶正轴的内表面中与所述浮阀相贴合的部分;所述限位块位于所述扶正轴的内部并与所述扶正轴可拆卸连接。

12、优选地,沿泥浆的流动方向,所述外壳体的下游设有用于与常规钻具相连接的接头,所述接头与所述外壳体可拆卸连接。

13、优选地,所述扶正轴与所述外壳体通过卡接的方式相连接,所述扶正轴与所述限位块、所述接头与所述外壳体均通过螺纹连接的方式相连接,且所述接头抵接于所述扶正轴的下部。

14、优选地,所述刀翼的前侧和/或后侧设有限位挡块,所述限位挡块上设有限位部,沿所述刀翼张开时的转动方向,所述限位部位于所述刀翼的右侧,且所述限位部与所述刀翼之间的距离与所述刀翼张开的角度相适配。

15、优选地,所述刀翼朝向所述限位面的一侧设有向内凹陷的凹槽,所述凹槽的底面为第一斜面,且越靠近刀刃,所述第一斜面向内凹陷的越深,所述限位部上设有第二斜面,所述第一斜面与所述第二斜面相配合以限制所述刀翼的张开角度。

16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:

17、1、本发明通过设置浮阀和与浮阀固定连接的划销,在刀翼上开设滑动导槽,划销伸入滑动导槽内并能相对于滑动导槽移动,浮阀与第一凸台之间设有弹性元件,弹性元件施加向浮阀的作用力不小于泥浆正常流动时施加向浮阀的作用力,但小于使泥浆憋压时施加向浮阀的作用力的方式,当不向浮阀内投入金属球时,连接该扩孔单元的钻具可正常钻进,当向浮阀内投入金属球时,刀翼张开,连接该扩孔单元的钻具可进行随钻扩孔,相对于只要通入泥浆刀翼就被撑开以进行扩孔的扩孔钻具,本申请的扩孔单元能够根据需要撑开刀翼使其仅在需要扩孔的井段被撑开,其他需要常规钻进的井段保持收回的状态,拓宽了适用范围,缩短了作业时间。

18、本发明的其他技术方案相对于现有技术取得了以下技术效果:

19、2、本发明通过在浮阀上设置第一水眼和第二水眼,在第一通孔的内壁与浮阀之间设置孔隙,当浮阀向下游移动致使刀翼张开时,第一水眼与槽口相连通形成第一流道,第二水眼与孔隙相连通形成第二流道,通过第一流道向扩孔区域喷射泥浆以对扩孔区域的钻具进行及时冲洗,防止出现泥包,通过第二流道向钻进区域喷射泥浆以对钻进区域的钻具进行及时冲洗,防止出现泥包;从而提高了扩孔和钻进的效率,避免出现泵压升高、钻具阻塞卡滞等影响正常钻进的情况。



技术特征:

1.一种井下随钻扩孔单元,其特征在于:包括外壳体和置于所述外壳体内的浮阀;

2.根据权利要求1所述的井下随钻扩孔单元,其特征在于:所述浮阀上设有第一水眼和第二水眼,所述第一水眼和所述第二水眼均贯穿所述浮阀的内外表面,所述外壳体的内表面设有用于封堵所述第一水眼的第一密封面和用于封堵所述第二水眼的第二密封面,所述第一通孔的内壁与所述浮阀之间设有孔隙,沿泥浆的流动方向,所述孔隙位于第二密封面的下部,所述第一水眼、所述槽口、所述第二水眼和所述孔隙沿泥浆的流动方向依次设置,且所述第一水眼能与所述槽口相连通以形成用于将泥浆输送至扩孔区域的第一流道,所述第二水眼能够与所述孔隙相连通以形成用于将泥浆输送至钻具的第二流道。

3.根据权利要求2所述的井下随钻扩孔单元,其特征在于:所述浮阀的内部设有第二通孔,所述第二通孔的内部设有球座,所述球座的内部设有沿泥浆的流动方向直径逐渐减小的第三通孔,所述第三通孔的最小内径小于投至所述球座内的金属球的外径,所述球座的上游通过剪切销与所述浮阀相连接,所述球座的下游设有轴肩,所述浮阀的下游设有能够与所述轴肩相卡接的凸台,所述球座上设有能够与所述第二水眼相连通的第三水眼。

4.根据权利要求3所述的井下随钻扩孔单元,其特征在于:所述第一水眼、所述第二水眼和所述第三水眼的上下两侧均设有密封部件;

5.根据权利要求1至4任意一项所述的井下随钻扩孔单元,其特征在于:沿泥浆的流动方向,所述浮阀的下游设有限位块,所述限位块上设有贯穿所述限位块上下表面的第四水眼。

6.根据权利要求5所述的井下随钻扩孔单元,其特征在于:所述第一通孔的内部设有扶正轴,所述扶正轴与所述外壳体可拆卸连接,所述第二密封面为所述扶正轴的内表面中与所述浮阀相贴合的部分;所述限位块位于所述扶正轴的内部并与所述扶正轴可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的井下随钻扩孔单元,其特征在于:沿泥浆的流动方向,所述外壳体的下游设有用于与常规钻具相连接的接头,所述接头与所述外壳体可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的井下随钻扩孔单元,其特征在于:所述扶正轴与所述外壳体通过卡接的方式相连接,所述扶正轴与所述限位块、所述接头与所述外壳体均通过螺纹连接的方式相连接,且所述接头抵接于所述扶正轴的下部。

9.根据权利要求1或8所述的井下随钻扩孔单元,其特征在于:所述刀翼的前侧和/或后侧设有限位挡块,所述限位挡块上设有限位部,沿所述刀翼张开时的转动方向,所述限位部位于所述刀翼的右侧,且所述限位部与所述刀翼之间的距离与所述刀翼张开的角度相适配。

10.根据权利要求9所述的井下随钻扩孔单元,其特征在于:所述刀翼朝向所述限位面的一侧设有向内凹陷的凹槽,所述凹槽的底面为第一斜面,且越靠近刀刃,所述第一斜面向内凹陷的越深,所述限位部上设有第二斜面,所述第一斜面与所述第二斜面相配合以限制所述刀翼的张开角度。


技术总结
本发明公开了一种井下随钻扩孔单元,属于钻具技术领域,包括外壳体和浮阀;外壳体上开设有槽口,刀翼置于槽口内并与外壳体转动连接,刀翼背离浮阀的一侧设有刀刃面向浮阀的一侧设有滑动导槽,浮阀上设有与浮阀固定连接的划销,划销远离浮阀的一端置于滑动导槽内,沿泥浆的流动方向滑动导槽与浮阀之间的距离逐渐变短;浮阀置于外壳体内并与外壳体滑动连接,浮阀与外壳体内的第一凸台之间设有弹性元件,浮阀内设有通道,通道的最小内径不大于投至通道内的金属球的外径,弹性元件施加向浮阀的作用力大于泥浆正常流动时对浮阀的冲击力,小于将金属球投入通道时泥浆施加向浮阀的作用力;该扩孔单元能在需要扩孔的井段进行随钻扩孔,拓宽了适用范围。

技术研发人员:张欣,宋刚,牛庆磊,赵明,崔淑英,陈晓君,韩泽龙,田英英,陈根龙,任启伟,王林浩
受保护的技术使用者:中国地质科学院勘探技术研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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