摘 要：圍繞三刀翼液力擴(kuò)眼器結(jié)構(gòu)組成與工作原理，對翼、布齒、本體保護(hù)、本體過流槽、刀翼固定銷軸，以及防落井擋塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足鉆井?dāng)U眼施工要求。

關(guān)鍵詞：鉆井器具；三刀翼液力擴(kuò)眼器；設(shè)計(jì)

1三刀翼液力擴(kuò)眼器結(jié)構(gòu)組成與工作原理

根據(jù)硬地層擴(kuò)眼鉆井作業(yè)的特殊性，設(shè)計(jì)與鹽巖層擴(kuò)眼相適應(yīng)的三刀翼擴(kuò)眼器。擴(kuò)眼器主要由上接頭、本體、活塞、彈簧、上擋塊、下?lián)鯄K、刀翼（3個(gè)）、銷軸、水眼等組成。擴(kuò)眼器進(jìn)行井下擴(kuò)眼工作時(shí)，鉆井液流經(jīng)活塞上的噴嘴產(chǎn)生一定的壓降，由此形成的壓力推動(dòng)活塞下行，活塞向下運(yùn)動(dòng)過程中，壓縮彈簧，同時(shí)推動(dòng)刀翼向外張開，支撐三個(gè)擴(kuò)眼刀翼外張。刀翼上焊接的PDC齒隨刀翼旋轉(zhuǎn)切削巖層，活塞繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，最終刀翼完全張開達(dá)到最大擴(kuò)眼直徑，完成造臺階作業(yè)。工作過程中只要維持一定的排量，刀翼就無法收回，將一直保持在最大擴(kuò)眼直徑。這樣就可以進(jìn)行造臺階后的向下擴(kuò)眼作業(yè)。作業(yè)完畢后，停泵，壓力降消失，活塞在彈簧的反力作用下復(fù)位，擴(kuò)眼刀翼將同時(shí)收回刀槽內(nèi)。

1.上接頭 2.活塞總成 3.上限位機(jī)構(gòu) 4.切削刀翼 5.下限位機(jī)構(gòu) 6.本體

2翼、布齒設(shè)計(jì)

為了應(yīng)對井下復(fù)雜情況，擴(kuò)眼刀翼進(jìn)行了加厚，并且為雙排同軌交錯(cuò)布齒。兩排切削齒之間有排屑槽，并且有泥漿流道沖洗切削齒，工作時(shí)可以很好的排出巖屑，有效防止泥包，使刀翼始終保持良好的切削性能。為了提高切削性能，切削角設(shè)計(jì)為20°。刀翼設(shè)計(jì)了背齒，使工具具有倒劃眼的功能。與四刀翼的擴(kuò)眼器相比較，三刀翼工具的刀翼強(qiáng)度、布齒密度更高，切削性能更好，工作更穩(wěn)定。

3本體保護(hù)設(shè)計(jì)

對于大直徑的擴(kuò)眼器，其本體外部空間較大，因此可以采用鑲嵌柱形硬質(zhì)合金保徑齒的保徑方法。與四刀翼的擴(kuò)眼器使用保護(hù)條相比較，保護(hù)齒耐磨性較好，因此可以進(jìn)一步提高對本體的保護(hù)能力。硬質(zhì)合金保護(hù)齒裝配采用的是冷鑲嵌工藝，與采用焊接或者熱鑲工藝相比較，裝配更為簡單，同時(shí)可以避免加溫對本體機(jī)械性能造成的影響。

4本體過流槽設(shè)計(jì)

三刀翼液壓式擴(kuò)眼器也設(shè)計(jì)了本體過流槽，見圖2所示，與四刀翼擴(kuò)眼器相比，過流面積增加的比例更大，更有效的避免了起下擴(kuò)眼器時(shí)可能造成的壓力激動(dòng)，同時(shí)減少了擴(kuò)眼作業(yè)時(shí)擴(kuò)眼器自身造成的環(huán)空循環(huán)壓耗。

5刀翼固定銷軸設(shè)計(jì)

在滿足本體設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提條件下，充分利用本體截面空間，采用了標(biāo)準(zhǔn)螺釘限位的方式，使其結(jié)構(gòu)簡單、可靠，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場快速更換刀翼，從而更好的滿足了現(xiàn)場作業(yè)的需要。

6防落井擋塊設(shè)計(jì)

在以往現(xiàn)場擴(kuò)眼作業(yè)過程中出現(xiàn)過工具下?lián)鯄K落井現(xiàn)象，出現(xiàn)此種情況的主要原因是擴(kuò)眼刀翼在施工作業(yè)過程中對下?lián)鯄K的沖擊振動(dòng)較大，特別是在斜井中作業(yè)時(shí)，振動(dòng)更大，造成固定下?lián)鯄K的螺釘脫落，從而導(dǎo)致了下?lián)鯄K落井事故。在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，首次進(jìn)行了下?lián)鯄K防落井設(shè)計(jì)。采用此種構(gòu)設(shè)計(jì)后，即使固定下?lián)鯄K的螺釘脫落，下?lián)鯄K仍無法由本體的槽中脫出，大大增加了工具工作的可靠性。

作者簡介：

陳永（1977—），男，河南濟(jì)源人，大學(xué)本科，高級工程師。