一种遥控可变径稳定器制造技术

本发明专利技术公开了一种遥控变径稳定器，装置主要由上壳体、压动活塞、密封圈、上芯轴、弹簧、旋转棘轮、止推轴承、中芯轴、下壳体、斜面体、径向活塞、下芯轴、注油孔销、排气孔销、平衡活塞、滤板、卡簧、闷头、支撑销、止动销、上孔板、下孔板、蘑菇内芯、蘑菇外圈、套筒、碟簧和转换接头组成，其特征在于当第一次启动泵时流体使压动活塞带动上芯轴向下运动从而驱动变径机构执行变径操作使得径向活塞向外伸出，对应径向活塞的位置由旋转棘轮的凸楞侧壁和止滑面固定；当第二次启动泵时，在弹簧恢复力的作用下凸楞滑入纵槽中，变径机构使径向活塞收缩。本发明专利技术装置较现有技术简单可靠，可广泛用于定向井和水平井的钻井作业中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种井下稳定器，特别是一种地面操作的遥控可变径稳定器，属于石油天然气钻采

技术介绍
在定向井、水平井钻井中，主要是通过不同尺寸长度的钻杆、加重钻杆、钻铤等配以不同位置上的满眼、不满眼稳定器组成造斜、稳斜或降斜钻具组合，而钻具组合的变化都必须通过起下钻实现，这就增加了钻井作业的辅助时间。而采用常规稳定器在起下钻及定向等工况下，在遇阻划眼、易斜地层防斜、定向井井眼轨迹控制以及提高机械钻速等方面均存在技术难题，并且时常出现卡钻、起下钻遇阻卡和“拨活塞”现象，不但给钻井施工造成极大麻烦，浪费大量时间，甚至会发生井塌或井喷事故，使井眼报废而造成巨大损失。从20世纪80年代后期以来，众多石油钻井服务公司都在致力于井眼轨迹控制相关新型工具的开发，并有不少类型的产品进入商业应用。变径稳定器是一种新型的井下控制工具，在大位移井钻井中获得广泛应用，在一些重要的水平井和定向井中也有应用。变径稳定器是通过一定的控制方式(遥控或井下自控)，调整稳定器的外径，从而调整下部钻具的力学特性，达到不起下钻即可调整井斜角的目的，节约钻井辅助时间，提高井身质量并降低钻井成本。目前通见变径稳定器主要包括遥控型变径稳定器和自控型变径稳定器，遥控型变径稳定器又包括排量控制(正排量和负排量)、投球控制、钻压控制、时间-排量联合控制等。这些类型的可变径稳定器能克服传统稳定器的一些缺点，但各自也存在不足，例如井下自控型可变径稳定器的主要问题在于其可靠性不高而成本较高，排量控制型和钻压控制型在于稳定器外径持续变动，投球控制型在于其压耗较高。尽管对于这些类型的可变径稳定器有大量新型结构推出，但鲜见推广应用。通过对钻井现场的调研发现，“钻井遥控变径稳定器”(200520125286.2)所公开的结构是目前井下变径稳定器最普遍的结构。该装置通过开停栗的方式并结合凸轮体实现稳定器的伸缩变径，其核心即在于凸轮体的特殊轨道。然而，凸轮体的结构复杂，对设计计算和加工精度要求极高。此外，该装置实现对不同直径的定位是通过销钉在轨道里滑动实现，因此该结构存在转动不灵活及销钉强度不足(销钉的直径直接影响轨道尺寸)的可能。针对这些问题，这种可变径稳定器在钻井现场的用量并不大，甚至很多钻井公司宁愿选择用传统的非可变径稳定器。
技术实现思路
鉴于上述已有技术存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于为了克服上述难点，特提出一种遥控可变径稳定器，从而解决已有技术存在的上述问题。为达到上述目的，本专利技术解决此技术问题采用的技术方案是:一种遥控可变径稳定器，主要由上壳体、压动活塞、密封圈、上芯轴、弹簧、旋转棘轮、止推轴承、中芯轴、下壳体、斜面体、径向活塞、下芯轴、注油孔销、排气孔销、平衡活塞、滤板、卡簧、闷头、支撑销、止动销、上孔板、下孔板、蘑燕内芯、蘑燕外圈、套筒、碟簧和转换接头组成，其特征在于:所述上壳体与下壳体、下壳体与转换接头、压动活塞与上芯轴、上芯轴与中芯轴、中芯轴与下芯轴、下芯轴与上孔板、上孔板与下孔板均通过螺纹连接。所述的一种遥控可变径稳定器，其特征在于所述上壳体内壁设有固定棘轮，固定棘轮上端面用于支撑和限制弹簧，固定棘轮下端与旋转棘轮相互作用；所述固定棘轮设有纵槽、纵槽侧壁、长斜滑面、止滑面、短斜滑面。所述的一种遥控可变径稳定器，其特征在于所述上芯轴上设有驱动块，驱动块作用于纵槽内；所述驱动块设有驱动侧壁和驱动斜面。所述的一种遥控可变径稳定器，其特征在于所述旋转棘轮与固定棘轮以及驱动块共同形成变径机构，变径机构用于控制径向活塞的伸缩；所述旋转棘轮设有凸楞、凸楞侧壁、主滑面；所述旋转棘轮与中芯轴的凸台间设有止推轴承。所述的一种遥控可变径稳定器，其特征在于所述纵槽、纵槽侧壁、长斜滑面、止滑面、短斜滑面的数量均为三个并沿固定棘轮的周向均匀分布；所述驱动块的数量为三个并沿上芯轴周向均匀分布；所述凸楞、凸楞侧壁、主滑面的数量均为三个并沿旋转棘轮的周向均匀分布。所述的一种遥控可变径稳定器，其特征在于当所述径向活塞处于收缩状态时，驱动块位于纵槽的顶端，凸楞位于纵槽内部；当第一次启动栗时，流体使压动活塞带动上芯轴向下运动从而驱动变径机构执行变径操作使得径向活塞向外伸出；在径向活塞由收缩状态变为伸出状态的过程中，驱动侧壁沿纵槽侧壁向下滑动，驱动斜面作用于主滑面并驱动旋转棘轮向下运动，当凸楞侧壁从纵槽侧壁脱离时，旋转棘轮逆时针转动，主滑面沿长斜滑面滑动直至被止滑面阻止；当第二次启动栗时，压动活塞带动上芯轴使处于压缩状态的弹簧进一步压缩，驱动斜面作用于主滑面并使旋转棘轮向下运动，当凸楞侧壁从止滑面脱离时，旋转棘轮再次逆时针转动，主滑面沿短斜滑面滑动，当主滑面从短斜滑面脱离时，弹簧在恢复力的作用下带动上芯轴和中芯轴向上运动，使凸楞再次进入纵槽中，对应径向活塞处于收缩状态。所述的一种遥控可变径稳定器，其特征在于所述下壳体设有三条螺旋带或直带，螺旋带上镶嵌硬质合金，每一条螺旋带或直带上均设有五个孔用于安装径向活塞；所述径向活塞为圆柱体，其前端镶嵌硬质合金，其后端设有T型头用于与斜面体配合；所述斜面体为圆柱体状，其周向均布有三个斜平面且每一斜平面的中心均设有用于安装径向活塞的T型槽。所述的一种遥控可变径稳定器，其特征在于所述下壳体上设有注油孔和排气孔分别用于安装注油孔销和排气孔销。所述的一种遥控可变径稳定器，其特征在于所述压动活塞以下平衡活塞以上的腔体充满润滑油；平衡活塞可沿下芯轴上下滑动。所述的一种遥控可变径稳定器，其特征在于所述滤板和卡簧组成过滤单元，由此使平衡活塞下端和闷头上端构成的低压区与井眼环空保持压力平衡；闷头通过支撑销限制其位置。所述的一种遥控可变径稳定器，其特征在于所述上孔板、下孔板、蘑菇内芯、蘑菇外圈共同构成节流和压力信号发生装置，钻井人员通过钻井泥浆的压力损失判断径向活塞的位置。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是:(1)本专利技术装置结构简单，降低了对设计计算及加工精度的要求；(2)本专利技术装置的变径机构安全可靠；(3)本专利技术装置在实现相同功能的情况下可降低生产成本。【附图说明】图1为本专利技术装置的径向活塞处于收缩状态时的结构示意图；图2为本专利技术装置的上壳体的结构示意图；图3为本专利技术装置的固定棘轮的结构示意图；图4为本专利技术装置的固定棘轮的另一方位结构示意图；图5为本专利技术装置的上芯轴的结构示意图；图6为图5的俯视图；图7为本专利技术装置的旋转棘轮的结构示意图；图8为本专利技术装置的旋转棘轮的另一方位结构示意图；图9为本专利技术装置的过滤单元结构示意图；图10为本专利技术装置的壳体上的扶正带为螺旋带时的结构示意图；图11为本专利技术装置的螺旋带的展开示意图；图12为本专利技术装置的径向活塞处于伸出状态时的结构示意图；图13为本专利技术装置的变径机构的初始状态示意图；图14为本专利技术装置的变径机构的当凸楞侧壁从纵槽侧壁脱离时的示意图；图15为本专利技术装置的变径机构的当凸楞侧壁与止滑面接触时的示意图；图16为本专利技术装置的变径机构的当凸楞侧壁从止滑面脱离时的示意图；图中:1.上壳体，2.压动活塞，3.密封圈，4.上芯轴，5.弹簧，6.旋转棘轮，6a.凸楞，6b.凸楞侧壁，6c.主滑面，7.止推轴承，8.中芯轴，9.下壳体，10.斜面体，11.径向活塞，12.下芯轴，13.注油孔销，14.排气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种遥控可变径稳定器，主要由上壳体(1)、压动活塞(2)、密封圈(3)、上芯轴(4)、弹簧(5)、旋转棘轮(6)、止推轴承(7)、中芯轴(8)、下壳体(9)、斜面体(10)、径向活塞(11)、下芯轴(12)、注油孔销(13)、排气孔销(14)、平衡活塞(15)、滤板(16)、卡簧(17)、闷头(18)、支撑销(19)、止动销(20)、上孔板(21)、下孔板(22)、蘑菇内芯(23)、蘑菇外圈(24)、套筒(25)、碟簧(26)和转换接头(27)组成，其特征在于：所述上壳体(1)与下壳体(9)、下壳体(9)与转换接头(27)、压动活塞(2)与上芯轴(4)、上芯轴(4)与中芯轴(8)、中芯轴(8)与下芯轴(12)、下芯轴(12)与上孔板(21)、上孔板(21)与下孔板(22)均通过螺纹连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤历平，祝效华，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51