随钻扩孔工具不仅能显著提高小井眼固井质量,而且解决了深井超深井钻井过程中的缩径难题,从而避免了发生井下事故。在分析研究国内外随钻扩孔工具特点的基础上,研制了一种高效随钻扩孔工具,具有随钻同心扩孔、水力可控、强制收翼、双向扩孔的特点。以井深1000 m为例,进行了刀翼收放的水力学校核。同时,运用有限元对其本体进行了不同转矩工况下的强度校核,当转矩高达40 kN·m时,最大等效应力仅为10.6 MPa,满足设计要求。该工具的研制对国内随钻扩孔的研究具有重要意义。

针对现有液压随钻扩孔器工作时出现的刀翼不能正常收回、振动剧烈等问题,设计制造出了一套新型液压随钻扩孔器。扩孔器设计锁紧机构,当刀翼张开后,能够将其锁住,减轻扩孔时的振动;采用投球憋压与弹簧回收结合的方式,能够有效地保证刀翼的回收。扩孔器设计直径124 mm,能够扩孔的最大直径为270 mm。本文从结构与工作原理上对该扩孔器进行了介绍,通过流体力学原理分析计算,验证了扩孔器活塞的结构设计,通过有限元分析完成了刀翼的强度校核。