[发明专利]一种深井扩眼方法及PDC水力扩眼器

说明书

本发明公开了一种深井扩眼方法及PDC水力扩眼器，该扩眼器包括本体以及连接在本体两端的上接头和下接头，在本体内设置有连接在一起的上心轴和下心轴，且上心轴和下心轴可以同时在本体内上下滑动，上心轴的上端安装有剪销，剪销的外端可在本体内壁上的限位槽内移动，在下心轴的外壁上套有弹簧，上心轴的下端与弹簧弹性接触；在本体的扩眼段上均布有窗口，在窗口内通过转轴安装有刀体，在刀体上靠近转轴端的内侧设置有不完全齿轮，在上心轴的外壁上设置有与不完全齿轮配合齿槽。本发明将两个或两个以上的扩眼器组合使用，并分段式逐步打开每个扩眼器，解决单个扩眼器无法满足扩眼深度的问题，大大提高了一次下井的扩眼深度。

技术领域

本发明涉及一种深井扩眼方法及PDC水力扩眼器，属于海上钻井技术领域。

背景技术

随钻下套管工艺是近年来海上钻井提出的一种全新的海上打井工艺，该工艺钻井、下套管和固井一次完成，可节省大量起下钻时间，每口井可节约几百万成本，而这项技术中最大的难点是一次钻进深度需要超过1500米，由于钻头的不断发展，一次下井钻井深度不断提高，但传统的水力扩眼器扩眼深度只能达到300～800米，扩眼器受到结构的限制扩眼深度无法达到钻头的钻进深度，导致很多钻井由于扩眼器的磨损而起下钻，增加了大量的工作量和钻井时间，也导致随钻下套管工艺在国内一直无法实现。

此外，目前国内外的技术还无法实现单扩眼器扩眼深度1500米，双扩眼器扩眼工艺需要对扩眼器刀体多次解锁。传统的扩眼器通常“采用泵压×活塞面积＝推力”的方法计算扩眼器的推力，但是这种方法计算很不准确，因为整个钻柱中有很多工具会产生压力降，泵压传递到扩眼器上时并不等于井口的泵压，这样就容易产生不解锁或者误解锁现象，导致井下事故发生。

发明内容

为了解决现有的扩眼器钻进深度不够以及解锁力不精确的技术问题，本发明提供了一种深井扩眼方法及PDC水力扩眼器，从而实现扩眼深度与钻进深度一致，提高钻井效率以及保证解锁的成功率。

本发明的技术方案：一种深井扩眼方法，首先在钻柱上安装两个PDC水力扩眼器，上部PDC水力扩眼器没有安装锁定结构，正常钻井时在泥浆压力的作用下上部PDC水力扩眼器的刀体打开并开始扩眼，下部PDC水力扩眼器安装有锁定结构，此时保持锁定状态，其刀体在本体内不张开；当钻井深度达到750～850米或者钻进速度明显变慢时停止钻进，将钻柱上提5米，增大泥浆排量到大于50L/S，循环泥浆10分钟，此时将下部PDC水力扩眼器解锁，使其刀体张开，恢复30L/S排量，下放钻柱，利用下部PDC水力扩眼器继续进行扩眼作业；钻井完成后停止打压，上部和下部PDC水力扩眼器的刀体会在弹簧的回弹力下自动收回本体内，上提钻柱即可将扩眼器从套管中取出，完成扩眼作业。

进一步，所述下部PDC水力扩眼器通过限流阀流量的大小和排量的关系控制刀体的解锁力。

同时，本发明还提供一种PDC水力扩眼器，包括本体以及连接在本体两端的上接头和下接头，在本体内设置有连接在一起的上心轴和下心轴，且上心轴和下心轴可以同时在本体内上下滑动，上心轴的上端安装有剪销，剪销的外端可在本体内壁上的限位槽内移动，在下心轴的外壁上套有弹簧，上心轴的下端与弹簧弹性接触；在本体的扩眼段上均布有窗口，在窗口内通过转轴安装有刀体。

进一步，所述刀体上靠近转轴端的内侧设置有不完全齿轮，不完全齿轮由2个以上数量的齿廓形状齿组成。

进一步，所述上心轴的外壁上设置有与刀体上的不完全齿轮配合齿槽。

进一步，所述扩眼段的外径大于本体的两端头外径，在扩眼段的外壁上均布有凸起的硬质合金球。

进一步，所述下心轴的下端口部安装有限流阀。

进一步，所述窗口口部上方设置有限位块。

进一步，所述剪销的外端与限位套连接，限位套可在本体内壁上的限位槽内移动。

由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：