阅读说明：本技术 一种钻头同步旋转刮管器 (A kind of drill bit synchronous rotary pipeline scraper ) 是由 向长树 于 2019-10-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钻头同步旋转刮管器,包括筒体,筒体的筒壁上开有若干个安装槽,安装槽内通过第一弹簧连接有刮刀板,安装槽内还设有弹性系数远大于第一弹簧的第二弹簧,第二弹簧顶端设有活动板,第一弹簧的底部安装在活动板上,活动板一端连接有连动杆,连动杆末端伸出至筒体外部,连动杆具有向外伸出或向内收缩的空间,且当连动杆向外伸出时,活动板沿筒体径向向外移动,当连动杆向内收缩时,带动活动板沿筒体径向向内移动。本发明的优点在于无论套管的实际内径怎么变化,刮刀板均能以几乎恒定的挤压力度进行刮削,即能避免刮削力度过大而导致的刮刀损坏、钻具卡死的情况,又能避免刮削力度过小而导致的清洁效果差的情况。(The invention discloses a kind of drill bit synchronous rotary pipeline scrapers, including cylinder, several mounting grooves are provided on the barrel of cylinder, it is connected in mounting groove by the first spring and scrapes knife plate, the second spring that coefficient of elasticity is much larger than the first spring is additionally provided in mounting groove, second spring top is equipped with movable plate, the bottom of first spring is mounted on movable plate, movable plate one end is connected with interlocking lever, interlocking lever end is extend out to outside cylinder, interlocking lever has protruding or to contract space, and when interlocking lever is protruding, movable plate is moved radially outward along cylinder, when interlocking lever is to contract, movable plate is driven to move radially inwardly along cylinder.The advantage of the invention is that no matter how the actual inner diameter of casing changes, scraping knife plate can carry out scraping with nearly constant extruding dynamics, it is avoided that the stuck situation of the damage of scraper caused by scraping dynamics is excessive, drilling tool, and is avoided that the situation of cleaning effect difference caused by scraping dynamics is too small.)

一种钻头同步旋转刮管器

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，具体涉及一种钻头同步旋转刮管器。

背景技术

在油田开采过程中，套管内筒时常会附着水泥块、水泥环、硬蜡、各种盐类结晶和沉积物、射孔毛刺以及套管锈蚀后所产生的氧化铁等物，因此，需要下入刮管器对已经在井下的套管内筒进行清理作业，以提高工具下入和作业的成功率，保持套管的通径不变。刮管器通常与螺杆马达配合使用，其安装在钻头后方与钻头同步旋转，在钻进过程中同时清洁套管内壁，节省了一次额外的起下过程。

最为常见的钻头同步旋转刮管器为弹簧式套管刮管器，其刮刀板通过弹簧连接在壳壁上，使用时刮刀板在弹簧弹性挤压作用下，向外扩张并紧贴于套管内壁，实现刮削工作。该结构存在一个弊端：若套管内径较大时，弹簧过于伸长，导致其提供的弹性挤压力不足，刮削效果不理想；若遇到套管内径较小时，弹簧过于压缩，导致其提供的弹性挤压力过大，长期高强度刮削，容易损坏刮刀。此情况下，若套管内筒存在某一段附着水泥块、各种盐类结晶和沉积物等较厚的情况，这使得该段套管内径变小，若刮刀直接在较大弹性挤压力的作用下进行刮削，很容易造成刮刀损坏，碰到沉积物较坚硬的，甚至还会使整个钻具卡死无法转动。

虽然在正常使用时，套管内径变化幅度不大，但是由于弹簧自身长度短，较小的幅度变化也会引起弹簧弹性挤压力变化较大，所以该弊端不容忽视，亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻头同步旋转刮管器，其解决了传统弹簧式套管刮管器中弹簧弹性挤压力随套管内径变化而变化，而导致的刮刀损坏或者刮削效果不理想问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种钻头同步旋转刮管器，包括筒体，所述筒体的筒壁上开有若干个安装槽，所述安装槽内通过第一弹簧连接有刮刀板，所述安装槽内还设有弹性系数远大于第一弹簧的第二弹簧，所述第二弹簧顶端设有活动板，所述第一弹簧的底部安装在活动板上，所述活动板一端连接有连动杆，所述连动杆末端伸出至筒体外部，连动杆具有向外伸出或向内收缩的空间，且当连动杆向外伸出时，所述活动板沿筒体径向向外移动，当连动杆向内收缩时，带动活动板沿筒体径向向内移动。

进一步改进在于，所述第二弹簧的弹性系数为第二弹簧的10至12倍。

进一步改进在于，所述第二弹簧至少有沿安装槽槽底均匀设置的三根，且在活动板的底部开有与每根第二弹簧相对应的插孔。

进一步改进在于，所述安装槽内设有一组对立的导轨，所述活动板的两端均活动连接在导轨上，且在其中一端的导轨上开有通槽，用于穿过连动杆。

进一步改进在于，所述连动杆由轴向杆和径向杆一体成型，所述轴向杆与活动板固定连接，所述径向杆沿筒体径向向外伸出。

进一步改进在于，所述连动杆的末端开设有球形槽，所述球形槽内活动嵌装有滚动球。

进一步改进在于，所述滚动球采用氮化硅材料制成，所述球形槽内表面覆盖有一层氮化硅涂层。

进一步改进在于，所述刮刀板的侧边设有螺栓固定件。

本发明的有益效果在于：在套管刮削时，无论套管的实际内径怎么变化，刮刀板均能以几乎恒定的挤压力度进行刮削，即能避免刮削力度过大而导致的刮刀损坏、钻具卡死的情况，又能避免刮削力度过小而导致的清洁效果差的情况。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明部分结构的剖面图；

图3为导轨与活动板的连接示意图；

图中：1、筒体；2、安装槽；3、第一弹簧；4、刮刀板；5、第二弹簧；6、活动板；7、连动杆；8、插孔；9、导轨；10、通槽；11、球形槽；12、滚动球；13、螺栓固定件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

结合图1至图3所示，一种钻头同步旋转刮管器，包括筒体1，筒体1的筒壁上开有若干个安装槽2，安装槽2内通过第一弹簧3连接有刮刀板4，刮刀板4从筒体1的侧边伸出，用于对套管内壁进行刮削清理。刮刀板4的侧边设有螺栓固定件13，用于安装和拆卸刮刀板4。

安装槽2内还设有弹性系数远大于第一弹簧3的第二弹簧5，具体的第二弹簧5的弹性系数为第二弹簧5的10至12倍，当受到相同大小力的作用时，第一弹簧3的形变量为第二弹簧5的10至12倍。第二弹簧5至少有沿安装槽2槽底均匀设置的三根，且在活动板6的底部开有与每根第二弹簧5相对应的插孔8，数根第二弹簧5的支撑，保证了活动板6的平稳性。

在第二弹簧5顶端设有活动板6，第一弹簧3的底部安装在活动板6上，活动板6一端连接有连动杆7，连动杆7末端伸出至筒体1外部。为了保证活动板6能平稳移动，在安装槽2内设有一组对立的导轨9，活动板6的两端均活动连接在导轨9上，且在其中一端的导轨9上开有通槽10，用于穿过连动杆7。通槽10宽度与连动杆7穿过部分的宽度相等，通槽10长度大于连动杆7穿过部分的厚度，使得连动杆7可径向来回移动。

需要说明的是，正常情况下刮削时，第一弹簧3的压缩量为2-3cm，相同的力作用在第二弹簧5上的压缩量约为2mm，由于是叠加结构，这会使第一弹簧3也发生2mm左右的形变量，而这对于弹性系数较小的第一弹簧3来讲，其挤压力的改变几乎可忽略不计。

连动杆7由轴向杆和径向杆一体成型，轴向杆穿过通槽10并与活动板6固定连接，径向杆沿筒体1径向向外伸出。筒体1的筒壁内设有用于连动杆7向外伸出或向内收缩的空间，且当连动杆7向外伸出时，活动板6沿筒体1径向向外移动，当连动杆7向内收缩时，带动活动板6沿筒体1径向向内移动。

连动杆7的末端开设有球形槽11，球形槽11内表面覆盖有一层氮化硅涂层，球形槽11内活动嵌装有滚动球12，滚动球12采用氮化硅材料制成。氮化硅材料膨胀系数小，高温时，在球形槽11内不会发生抱死现象；另外，氮化硅材料硬度极大，耐磨性能优良，且本身具有润滑性，使得滚动球12在较差环境中也能稳定的转动。滚动球12的设置，使得在第二弹簧5的弹性系数较大的情况下，依然能保证连动杆7抵着套管内壁自由移动，对刮管器的旋转和上下移动不会造成影响。

本发明在使用时，将刮管器安装在钻头后方与钻头同步旋转，并将其一并送入井下。在送入的过程中，连动杆7末端的滚动球12与套管内壁滚动接触。当遇到套管内壁上某一段沉积物较厚时，有的沉积物厚度达到3cm以上，相当于套管半径减小3cm以上，若为传统刮管器，这显然会大幅度增加第一弹簧3的挤压力，很容易造成刮刀的损坏，甚至钻具的卡死；而使用本发明，套管内壁会迫使连动杆7径向向内移动，带动活动板6沿着导轨9径向向内移动，第二弹簧5压缩，从而使得活动板6与套管内壁之间的距离几乎保持不变，此时第一弹簧3的挤压力也就几乎不变，相当于以正常的挤压力进行刮削，每一次刮削都能使较厚的沉积物变薄一点，多次刮削后即可完全清理，这种分多次刮削的方式，能有效避免刮刀损坏、钻具卡死的情况。当遇到套管内壁某一段被钻井液冲蚀严重时，其内径扩大，若为传统刮管器，这显然会减小第一弹簧3的挤压力，降低刮削效果；而使用本发明，套管内径变大会使连动杆7相应向外伸出，活动板6会在第二弹簧5的弹性作用下径向向外移动，依然能使得活动板6与套管内壁之间的距离几乎保持不变，使得第一弹簧3提供充足的挤压力，保证刮削清洁效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。