三刀翼液力扩眼器设计

摘 要：围绕三刀翼液力扩眼器结构组成与工作原理，对翼、布齿、本体保护、本体过流槽、刀翼固定销轴，以及防落井挡块进行设计，以满足钻井扩眼施工要求。

关键词：钻井器具；三刀翼液力扩眼器；设计

1三刀翼液力扩眼器结构组成与工作原理

根据硬地层扩眼钻井作业的特殊性，设计与盐岩层扩眼相适应的三刀翼扩眼器。扩眼器主要由上接头、本体、活塞、弹簧、上挡块、下挡块、刀翼（3个）、销轴、水眼等组成。扩眼器进行井下扩眼工作时，钻井液流经活塞上的喷嘴产生一定的压降，由此形成的压力推动活塞下行，活塞向下运动过程中，压缩弹簧，同时推动刀翼向外张开，支撑三个扩眼刀翼外张。刀翼上焊接的PDC齿随刀翼旋转切削岩层，活塞继续向下运动，最终刀翼完全张开达到最大扩眼直径，完成造台阶作业。工作过程中只要維持一定的排量，刀翼就无法收回，将一直保持在最大扩眼直径。这样就可以进行造台阶后的向下扩眼作业。作业完毕后，停泵，压力降消失，活塞在弹簧的反力作用下复位，扩眼刀翼将同时收回刀槽内。

1.上接头 2.活塞总成 3.上限位机构 4.切削刀翼 5.下限位机构 6.本体

2翼、布齿设计

为了应对井下复杂情况，扩眼刀翼进行了加厚，并且为双排同轨交错布齿。两排切削齿之间有排屑槽，并且有泥浆流道冲洗切削齿，工作时可以很好的排出岩屑，有效防止泥包，使刀翼始终保持良好的切削性能。为了提高切削性能，切削角设计为20°。刀翼设计了背齿，使工具具有倒划眼的功能。与四刀翼的扩眼器相比较，三刀翼工具的刀翼强度、布齿密度更高，切削性能更好，工作更稳定。

3本体保护设计

对于大直径的扩眼器，其本体外部空间较大，因此可以采用镶嵌柱形硬质合金保径齿的保径方法。与四刀翼的扩眼器使用保护条相比较，保护齿耐磨性较好，因此可以进一步提高对本体的保护能力。硬质合金保护齿装配采用的是冷镶嵌工艺，与采用焊接或者热镶工艺相比较，装配更为简单，同时可以避免加温对本体机械性能造成的影响。

4本体过流槽设计

三刀翼液压式扩眼器也设计了本体过流槽，见图2所示，与四刀翼扩眼器相比，过流面积增加的比例更大，更有效的避免了起下扩眼器时可能造成的压力激动，同时减少了扩眼作业时扩眼器自身造成的环空循环压耗。

5刀翼固定销轴设计

在满足本体设计强度的前提条件下，充分利用本体截面空间，采用了标准螺钉限位的方式，使其结构简单、可靠，实现了现场快速更换刀翼，从而更好的满足了现场作业的需要。

6防落井挡块设计

在以往现场扩眼作业过程中出现过工具下挡块落井现象，出现此种情况的主要原因是扩眼刀翼在施工作业过程中对下挡块的冲击振动较大，特别是在斜井中作业时，振动更大，造成固定下挡块的螺钉脱落，从而导致了下挡块落井事故。在总结以往经验的基础上，首次进行了下挡块防落井设计。采用此种构设计后，即使固定下挡块的螺钉脱落，下挡块仍无法由本体的槽中脱出，大大增加了工具工作的可靠性。

作者简介：

陈永（1977—），男，河南济源人，大学本科，高级工程师。