專利名稱：液壓雙變徑井筒回鉆擴徑器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油開采領域，特別是一種在套管完全錯斷的井 筒中尋找通道或者在套管破損嚴重的井筒中進行套管局部更換時使 用的液壓雙變徑井筒回鉆擴徑器。
背景技術：
油田生產中使用的油氣水井，由于受到地層的作用力常常會發(fā)生 變形，如果不及時修復，繼續(xù)發(fā)展就會使油氣水井套管發(fā)生錯斷，并 繼續(xù)位移，直至完全斷開，甚至相互之間還會形成一定的距離，致使 油氣水井失去通道。目前，尋找并打開通道的方法是利用銑、磨等工具向下旋轉切 削前進，遇到套管后，繼續(xù)切削地層和套管，從套管壁上打開一個窗 口并進入下部套管內部，形成通道。但這種方法存在以下三個問題無 法準確判斷和解決 一、不確定是否已經(jīng)遇到下部套管，向下開挖的 方式比較盲目，有時甚至會與套管所在位置漸行漸遠；二、不確定是 否已經(jīng)開窗并進入套管的通道中，即便挖到套管也難以確定，無從判 斷；三、不確定是否已經(jīng)打開下部套管另一側的窗口并重新進入另一 側地層，由此可能造成直接穿過套管而越挖越深。另外，由于套管強 度遠大于地層強度，使得工具被逼向強度低的地層而很難進入下部套 管內部。發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種液壓雙變徑井筒 回鉆擴徑器，改變了傳統(tǒng)尋找通道的一貫做法，采用由下至上的方式 進行井筒擴徑，從而方便確定錯位套筒的準確位置。 本實用新型解決上述技術問題所采取的技術方案是 一種液壓雙變徑 井筒回鉆擴徑器，包括擴徑器和擴徑器支撐機構，采用液壓控制并沿 井筒移動，其中，所述的擴徑器包括柱形殼體及殼體內側的芯軸，芯軸外徑與殼體 內徑匹配并可與殼體作相對軸向運動，芯軸由殼體帶動同步旋轉，所 述的殼體底部的側面設有開口 ，芯軸底端通過旋轉軸與切削刀具軸連 接，切削刀具繞旋轉軸旋轉的角度從垂直狀態(tài)向外旋轉至自開口處伸 出殼體之外呈水平狀態(tài)，殼體側壁設有多數(shù)個通孔；所述的支撐機構由環(huán)布在殼體內的多數(shù)個鋼球和設在芯軸外表 面的多數(shù)個斜面球道構成，且斜面球道與鋼球位置一一對應，其中， 所述的斜面球道包括上端和下端，鋼球在下端處收容在殼體之內，在 上端處自殼體通孔處突出于殼體之外；芯軸相對殼體下行并保持向下 的趨勢，多數(shù)個鋼球在與之對應的斜面球道內上滑并保持在斜面球道 的上端處，鋼球與井筒的壁面抵頂支撐。本實用新型的原理是采用液壓雙變徑擴徑系統(tǒng)，從套管錯斷處， 自下而上而不是自上而下將錯斷處以上的若干長度套管、水泥環(huán)以及 巖石，分若干次切削成碎屑并經(jīng)泥漿攜帶出來，打開一個直徑若干倍 于原有套管通徑的大通道，直到錯斷處以下部分的斷口完全或部分暴 露于上述大通道之內，形成一個新的、完整的通道。在液體壓力的作用下，隨著芯軸相對殼體的向下移動，芯軸底部 連接的切削刀具逐漸由垂直狀態(tài)打開呈水平狀態(tài)并由殼體側面的開口伸出，達到最大的切削直徑，構成雙變徑擴徑系統(tǒng)的一個變徑部分。 由此利用切削刀具對井筒壁面進行切削。進而，在液體壓力和上提管柱力的共同作用下，井下的切削工具 從錯斷處或套管嚴重破損待更換處開始自下向上運動，同時，隨著芯 軸相對殼體的向下移動，限位于芯軸斜面球道內的鋼球逐漸沿球面被 向外頂出，擴徑器的有效直徑變大，接觸到井筒的內壁，構成雙變徑 擴徑系統(tǒng)的另一個變徑部分。由于在切削過程中，芯軸相對于殼體始 終都保持向下的趨勢，多數(shù)個鋼球始終抵頂在井筒內壁從而起到穩(wěn)定 芯軸和外殼的作用，保護與芯軸連接的切削刀具。當液體壓力被取消，芯軸不再相對殼體向下運動或保持向下的趨 勢，而是相對殼體向上移動，切削刀具繞旋轉軸由水平位置旋轉至垂 直位置并進入殼體內，鋼球也沿斜面球道下行并收容在芯軸的斜面球 道內，此時擴徑器的有效直徑減小，方便將擴徑器提出井筒。根據(jù)被切削對象的不同，選用不同的切削工具，分若干次先后分 別將套管、水泥環(huán)和巖石切削成碎屑。在上述方案的基礎上，所述的切削刀具為一對刀片。在上述方案的基礎上，為了保證在切削過程中的穩(wěn)定性，在變徑 支撐機構中，所述的鋼球有兩個或兩個以上。本實用新型的有益效果是本實用新型采用液壓雙變徑擴徑系統(tǒng)，自下而上將錯斷處以上部 分進行若干次切削，打開一個直徑若干倍于原有套管通徑的大通道， 直到錯斷處以下部分的斷口完全或部分暴露于上述大通道之內，形成 一個新的、完整的通道，由此更利于尋找錯斷的套管，事半功倍。
圖1為本實用新型切削刀具收攏狀態(tài)的剖面結構示意圖。圖2為本實用新型支撐機構支撐狀態(tài)的半剖結構示意圖。 附圖中標號說明11， 11，—刀片l一切削刀具2 —殼體3 —井筒5 —芯軸 A—下端6 —旋轉軸21 —開口4一鋼球51 —斜面球道B—上端22_通孔具體實施方式
請參閱圖1為本實用新型切削刀具處收攏狀態(tài)的剖面結構示意 圖和圖2為本實用新型變徑支撐機構處支撐狀態(tài)的半剖結構示意圖 所示， 一種液壓雙變徑井筒回鉆擴徑器，包括擴徑器和擴徑器支撐機 構，采用液壓控制并沿井筒移動，其中，所述的擴徑器包括柱形殼體2及殼體2內側的芯軸5，芯軸5外 徑與殼體2內徑匹配并可與殼體2作相對軸向運動，芯軸5由殼體2 帶動同步旋轉，所述的殼體2底部的側面設有開口 21，芯軸5底端 通過旋轉軸6與切削刀具1軸連接，切削刀具1為一對刀片11， 11'， 切削刀具1的刀片11， 11'繞旋轉軸6旋轉的角度從垂直狀態(tài)向外 旋轉至自開口 21處伸出殼體2之外呈水平狀態(tài)，殼體2側壁設有多 數(shù)個通孔22，擴徑器沿井筒3自下向上移動并由切削刀具1切削井 筒3的壁面；所述的支撐機構由環(huán)布在殼體2內的兩個或兩個以上個鋼球4和設在芯軸5外表面的兩個或兩個以上個斜面球道51構成，且斜面球 道51與鋼球4位置一一對應，其中，所述的斜面球道51包括下端A 和上端B，鋼球4在下端A處收容在殼體2之內，在上端B處自殼體 通孔22處突出于殼體2之外；芯軸5相對殼體2下行并保持向下的 趨勢，多數(shù)個鋼球4在與之對應的斜面球道51內上滑并保持在斜面 球道51的上端B處，鋼球4與井筒3的壁面抵頂支撐，保證芯軸5 及殼體2在井筒3內的穩(wěn)定性。作用原理為液壓力在芯軸5上施加一個向下的作用力，使芯軸 5相對殼體2向下移動，切削刀具1的一對刀片11， 11'繞向旋轉軸 6從垂直狀態(tài)向水平狀態(tài)轉動并切削井筒3的壁面，直到兩個刀片11， 11'均處于水平狀態(tài)，達到最大切削直徑。此時，施加外力上提殼體 2和芯軸5，但芯軸5仍保持相對殼體2向下的趨勢，使得擴徑后的 切削刀具1向上切削上部井筒3的壁面。與此同時，芯軸5相對殼體2的向下移動使在芯軸5外表面均勻 分布的若干個斜面球道51推動其內的鋼球4上移，形成擴徑并自通 孔22處突出在殼體2之外，鋼球4抵頂在井筒3的內壁上制成，對 整個殼體2連同芯軸5及其底部的切削刀具1起到穩(wěn)定的支撐作用。根據(jù)被切削對象和直徑的不同，切削刀具1刀片11， 11'可以 為不同長度。
權利要求1、一種液壓雙變徑井筒回鉆擴徑器，包括擴徑器和擴徑器支撐機構，采用液壓控制并沿井筒移動，其特征在于所述的擴徑器包括柱形殼體及殼體內側的芯軸，芯軸外徑與殼體內徑匹配并可與殼體作相對軸向運動，芯軸由殼體帶動同步旋轉，所述的殼體底部的側面設有開口，芯軸底端通過旋轉軸與切削刀具軸連接，切削刀具繞旋轉軸旋轉的角度從垂直狀態(tài)向外旋轉至自開口處伸出殼體之外呈水平狀態(tài)，殼體側壁設有多數(shù)個通孔；所述的支撐機構由環(huán)布在殼體內的多數(shù)個鋼球和設在芯軸外表面的多數(shù)個斜面球道構成，且斜面球道與鋼球位置一一對應，其中，所述的斜面球道包括上端和下端，鋼球在下端處收容在殼體之內，在上端處自殼體通孔處突出于殼體之外；芯軸相對殼體下行并保持向下的趨勢，多數(shù)個鋼球在與之對應的斜面球道內上滑并保持在斜面球道的上端處，鋼球與井筒的壁面抵頂支撐。
2、 根據(jù)權利要求1所述的液壓雙變徑井筒回鉆擴徑器，其特征在于 所述的切削刀具為一對刀片。
3、 根據(jù)權利要求l所述的液壓雙變徑井筒回鉆擴徑器，其特征在于所述的鋼球有兩個或兩個以上。
專利摘要本實用新型涉及石油開采領域，為一種液壓雙變徑井筒回鉆擴徑器，擴徑器包括柱形殼體及殼體內側的芯軸，芯軸可與殼體作相對軸向運動，芯軸由殼體帶動同步旋轉，殼體底部的側面設有開口，芯軸底端通過旋轉軸與切削刀具活動連接，切削刀具可繞該旋轉軸由垂直向外旋轉至水平，擴徑器自下向上移動并切削井筒的壁面；擴徑器上設有變徑支撐機構，由殼體中的多數(shù)個鋼球和芯軸外側的斜面球道構成，芯軸與相對殼體下行并保持向下的趨勢，鋼球軸向向上滑動并保持在斜面球道的上端處與井筒的壁面抵頂，芯軸及殼體由變徑支撐機構支撐在井筒內。優(yōu)點是采用液壓雙變徑擴徑系統(tǒng)，自下而上將錯斷處以上部分進行切削，打開大通道，直到斷口暴露于大通道之內。
文檔編號E21B29/00GK201416401SQ20092007028
公開日2010年3月3日 申請日期2009年4月13日 優(yōu)先權日2009年4月13日
發(fā)明者李孝勇 申請人:李孝勇