压力式变径稳定器制造技术

本发明专利技术公开了一种压力式变径稳定器，包括壳体、设置在壳体内的中心管，变径机构包括多个变径活塞、从上至下套设在中心管外部的多个楔块，楔块外圆周向间隔设有多个凹陷部，变径活塞一侧抵接在凹陷部，压力调节机构包括调节仓、穿设在调节仓上的螺杆、连通中心管与调节仓的第一流道、连通位于楔块上方的环形空间与调节仓的第二流道、第三流道连通调节仓与壳体外部、以及第一密封圈和第二密封圈，调节调节仓内的连通关系，以调节楔块上端和下端受到的压力，以使变径活塞伸出或缩进。本发明专利技术具有方便取下钻柱、减少卡钻现象的作用，还可以克服井下信号弱，脱离控制稳定器变径的缺陷，以及克服稳定器内外压力差而导致其变径时动力消耗过大的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
压力式变径稳定器
本专利技术涉及石油钻井领域。更具体地说，本专利技术涉及一种压力式变径稳定器。
技术介绍
在定向井、水平井和大位移井钻井过程中，为确保实钻井眼轨迹满足设计井眼轨迹的要求，常使用常规稳定器，当需要调整实际井眼轨迹时，则需要通过频繁的起下钻来变更井下钻具组合。起钻改变钻具组合造成成本增加，钻井周期长，并容易造成遇阻和卡钻。为了克服上述缺点，而研制和使用的变径稳定器，主要有三种：机电液一体式、钻压式和机液式。其中，机电液一体式制造成本高，价格昂贵。钻压式在下钻遇阻，需要加压划眼时，极为不便。中国专利文献CN105275397A公开了一种“一种遥控可变径稳定器”，该稳定器主要由上壳体、压动活塞、上芯轴、弹簧、旋转棘轮、中芯轴、下壳体、斜面体、径向活塞、下芯轴、平衡活塞、闷头、上孔板、下孔板、蘑菇头、套筒、碟簧和转换接头等组成，通过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；当再次启动泵时，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。该类稳定器主要存在两个问题：一是该类稳定器在深井中没有状态信号或者该类稳定器的状态信号时有时无，不能有效确认稳定器的状态，有时不得不采取控制次数的方式辅助判断，证明该类具有的节流头的结构存在影响状态信号的因素；二是该类稳定器结构复杂、零部件繁多，导致可靠性差，易出现事故。中国专利文献CN204851096U公开了一种“电控变径稳定器”，该变径稳定器电控变径稳定器由钻铤本体、控制模块、电池模块、伺服短节、扶正器组成，其控制模块、电池模块、伺服短节安装于钻铤本体内部，组成变径稳定器装置的控制机构，扶正器安装于钻铤本体下端，组成变径稳定器装置的执行机构。可通过地面开停泵来调解扶正器直径，不需要起钻就可实现钻具组合的改变。但是，仍存在一个技术问题，电机启动带动丝杆做轴向运动时，由于丝杆一端为常压，一端为高压，会产生“活塞效应”，丝杆需要克服强大的推力，才能控制钻铤本体上的流道开启和关闭，这样对电机的功率、电池的容量、关键零部件的强度都提出了极高要求。中国专利文献CN101408093A公开了“一种用于气体钻井的变径稳定器”，该稳定器由上接体、稳定体、变径器、变径活塞、上卡盘、下卡盘、锁定套及下接体组成，利用钻压实现稳定器外径切换钻压控制是通过将钻头下放至井底，加上足够大的钻压从而使变径稳定器内部机构发生动作，导致外径发生变化。当钻压变小时，变径稳定器内的相应机构造成锁位，外径不会发生变化。每加一次控制钻压将产生一次外径变化。该类变径稳定器，存在一个问题，其在井下的状态无法判断，并且不能采取多次控制次数的方式辅助判断。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种压力式变径稳定器，不仅具有使稳定器变径以方便取下钻、减少卡钻现象的作用，还可以克服井下信号弱，脱离控制稳定器变径的缺陷，以及克服稳定器内外压力差而导致其变径时动力消耗过大的缺陷。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种压力式变径稳定器，包括：壳体、设置在所述壳体内的中心管、设置在所述壳体侧壁上的多个安装孔，所述壳体与所述中心管形成的环形空间的两个端面封闭，所述中心管与钻铤连通；变径机构，其包括多个变径活塞、和从上至下套设在所述中心管外部的多个楔块，所述楔块位于所述壳体内，且与所述环形空间的内壁密封滑动连接，所述楔块外圆周向间隔设有多个凹陷部，所述凹陷部与所述中心管轴线的距离从上至下依次减小，所述变径活塞一侧穿设在所述安装孔上、另一侧抵接在所述凹陷部，且抵接处沿所述中心管轴线的长度小于所述凹陷部的长度；压力调节机构，其包括位于所述楔块上方设置在所述壳体内的调节仓、穿设在所述调节仓上的螺杆、连通所述中心管与所述调节仓的第一流道、连通位于所述楔块上方的环形空间与所述调节仓的第二流道、以及设置在所述螺杆外侧壁上的第一密封圈和第二密封圈，所述螺杆设置为：其旋转向下移动到终点时，所述第一密封圈与所述第一流道、所述第二流道均不接触，所述第二密封圈与所述第一流道、所述第二流道均不接触。优选的是，还包括第三流道，其连通所述调节仓与所述壳体外部，所述螺杆设置为：其旋转向下移动到终点时，所述第二密封圈与所述第三流道接触并密封，以使所述第一流道与所述第二流道连通，其旋转向上移动至终点时，所述第二密封圈与所述第一流道接触并密封，且与所述第二流道、所述第三流道均不接触，所述第一密封圈与所述第二流道、所述第三流道均不接触，以使所述第二流道与所述第三流道连通。优选的是，所述凹陷部沿所述楔块径向的截面呈类T字形，所述变径活塞与所述楔块抵触的端面设有与所述凹陷部匹配的凸出部，所述凹陷部与所述凸出部卡合，且可相对滑动。优选的是，还包括：推动活塞，其设置在位于所述楔块上方的环形空间内，所述推动活塞与所述环形空间的内壁密封滑动连接，所述推动活塞与所述楔块上端固接，且与其同轴设置。优选的是，还包括：弹簧，其设置在位于所述楔块下方的环形空间内，且与所述楔块同轴设置，所述弹簧上端与所述楔块抵接、下端通过一弹簧座固定在所述壳体上。优选的是，还包括：平衡活塞，其设置在位于所述弹簧下方的环形空间内，且与所述环形空间的内壁密封滑动连接；过流道，其设置在所述壳体上，连通位于所述平衡活塞下方的环形空间与所述壳体外部，所述过流道内设有过滤片。优选的是，还包括驱动机构，其设置在所述壳体内，且位于所述调节仓上方，所述驱动机构包括：螺母，其与所述螺杆位于所述调节仓外部的一端螺纹连接；电机，其与所述螺母平键连接，所述电机正转，以使所述螺母正转，所述螺杆向下移动，所述电机反转，以使所述螺母反转，所述螺杆向上移动；电池，其给所述电机供电。优选的是，还包括控制机构，其包括：压力传感器，其设置在所述壳体内，以测定所述中心管的压力信号并输出；电流传感器，其设置在所述壳体内，与所述电机电连接，测定所述电机的电流信号并输出；控制器，其设置在所述壳体内，接收所述压力信号和所述电流信号，并计算时间间隔T内所述压力信号的平均值；其中，当所述压力信号的平均值大于设定第一压力阈值时，所述控制器控制所述电机正转；当所述压力信号的平均值小于设定的第二压力阈值时，所述控制器控制所述电机反转，所述第二压力阈值小于所述第一压力阈值；当所述电流信号大于设定电流阈值时，所述控制器控制所述电池停止为所述电机供电。优选的是，所述楔块的数量为4～6个，所述楔块上的凹陷部为3～5个，所述环形空间内填充有硅油。优选的是，还包括保护机构，其包括：三个过滤片，其分别设置在所述第一流道、所述第二流道、以及所述第三流道上。本专利技术至少包括以下有益效果：第一、将变径活塞顶出，实现稳定器的直径变大功能，变径活塞伸出后可以抵接在井壁上，取到扶正作用，减小钻柱扭矩，以防止憋跳，而损坏钻杆；第二、由于在钻进过程中，井壁不规则，地层垮塌、缩径等现象，停钻上提过程中易刮消粘附滤饼、堆积沉砂，使滤饼粘附在稳定器上，发生拔活塞效应，严重时易造成阻卡，需震击处理，小井眼钻机负荷轻，事故较难处理，而本专利技术的变径稳定器，变径活塞完全缩回时，稳定器整体直径小于普通稳定器，使得其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力式变径稳定器，其特征在于，包括：壳体、设置在所述壳体内的中心管、设置在所述壳体侧壁上的多个安装孔，所述壳体与所述中心管形成的环形空间的两个端面封闭，所述中心管与钻铤连通；变径机构，其包括多个变径活塞、和从上至下套设在所述中心管外部的多个楔块，所述楔块位于所述壳体内，且与所述环形空间的内壁密封滑动连接，所述楔块外圆周向间隔设有多个凹陷部，所述凹陷部与所述中心管轴线的距离从上至下依次减小，所述变径活塞一侧穿设在所述安装孔上、另一侧抵接在所述凹陷部，且抵接处沿所述中心管轴线的长度小于所述凹陷部的长度；压力调节机构，其包括位于所述楔块上方设置在所述壳体内的调节仓、穿设在所述调节仓上的螺杆、连通所述中心管与所述调节仓的第一流道、连通位于所述楔块上方的环形空间与所述调节仓的第二流道、以及设置在所述螺杆外侧壁上的第一密封圈和第二密封圈，所述螺杆设置为：其旋转向下移动到终点时，所述第一密封圈与所述第一流道、所述第二流道均不接触，所述第二密封圈与所述第一流道、所述第二流道均不接触。

【技术特征摘要】
1.一种压力式变径稳定器，其特征在于，包括：壳体、设置在所述壳体内的中心管、设置在所述壳体侧壁上的多个安装孔，所述壳体与所述中心管形成的环形空间的两个端面封闭，所述中心管与钻铤连通；变径机构，其包括多个变径活塞、和从上至下套设在所述中心管外部的多个楔块，所述楔块位于所述壳体内，且与所述环形空间的内壁密封滑动连接，所述楔块外圆周向间隔设有多个凹陷部，所述凹陷部与所述中心管轴线的距离从上至下依次减小，所述变径活塞一侧穿设在所述安装孔上、另一侧抵接在所述凹陷部，且抵接处沿所述中心管轴线的长度小于所述凹陷部的长度；压力调节机构，其包括位于所述楔块上方设置在所述壳体内的调节仓、穿设在所述调节仓上的螺杆、连通所述中心管与所述调节仓的第一流道、连通位于所述楔块上方的环形空间与所述调节仓的第二流道、以及设置在所述螺杆外侧壁上的第一密封圈和第二密封圈，所述螺杆设置为：其旋转向下移动到终点时，所述第一密封圈与所述第一流道、所述第二流道均不接触，所述第二密封圈与所述第一流道、所述第二流道均不接触。2.如权利要求1所述的压力式变径稳定器，其特征在于，还包括第三流道，其连通所述调节仓与所述壳体外部，所述螺杆设置为：其旋转向下移动到终点时，所述第二密封圈与所述第三流道接触并密封，以使所述第一流道与所述第二流道连通，其旋转向上移动至终点时，所述第二密封圈与所述第一流道接触并密封，且与所述第二流道、所述第三流道均不接触，所述第一密封圈与所述第二流道、所述第三流道均不接触，以使所述第二流道与所述第三流道连通。3.如权利要求1所述的压力式变径稳定器，其特征在于，所述凹陷部沿所述楔块径向的截面呈类T字形，所述变径活塞与所述楔块抵触的端面设有与所述凹陷部匹配的凸出部，所述凹陷部与所述凸出部卡合，且可相对滑动。4.如权利要求1所述的压力式变径稳定器，其特征在于，还包括：推动活塞，其设置在位于所述楔块上方的环形空间内，所述推动活塞与所述环形空间的内壁密封滑动连接，所述推动活塞与所述楔...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘灵永，钱伟强，宋满华，吴刚，
申请(专利权)人：中石化石油工程机械有限公司研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42