一種伸縮式工具面穩定器的製作方法

2023-09-20 09:18:25

本發明涉及一種鑽井工程中用於防止鑽柱扭轉變形導致鑽井工具面跑偏的伸縮式工具面穩定器。

背景技術：

在石油天然氣行業中，旋轉導向鑽井技術已經成為開發複雜超深定向井和大位移水平井的必備技術。旋轉導向鑽井技術具有一邊滑動一邊旋轉的特點，對井眼軌跡的控制能力更為強大。利用旋轉導向鑽井技術鑽出的井眼更加圓滑，鑽井極限位移更大，鑽井成本更低，因此已經廣泛應用於水平井和大位移井等高難度特殊工藝井。旋轉導向鑽井技術的一種是使用不旋轉外套式導向鑽井工具，在該種工況下，必須保證不旋轉外套和井壁周向位置不發生相對旋轉，從而保證工具面的位置不發生偏移。由於定向井和大位移井均採用井下動力鑽具為鑽頭提供破巖扭矩，因此對會鑽柱產生反扭矩作用，致使鑽柱發生扭轉變形，造成工具面位置不穩定，極易跑偏。在使用旋轉導向鑽井技術時，需要確定工具面的位置，從而調整鑽井定向角度，如果工具面位置不穩定，就會造成導向不準確，鑽井軌跡發生偏移等問題的產生。因此，在使用旋轉導向鑽井技術時，需要對鑽井工具面進行穩定，防止工具面跑偏，增加鑽井工作量。

技術實現要素：

本發明的目的是：為了解決鑽進過程中鑽柱發生扭轉變形，工具面難以穩定、容易跑偏的問題，特提供一種伸縮式工具面穩定器。

為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案：一種伸縮式工具面穩定器，是由上接頭、節流嘴、芯軸、滾輪座、滾輪蓋、滾輪、鋼珠、復位彈簧、壓板、連接板、芯軸彈簧、穩定殼體和下接頭構成；其結構特徵是：滾輪座外圓下部設置一圈密封槽，外圓中部設置一圈凹槽，滾輪座內腔設置為盲孔，盲孔下端中心設置一半球形凹槽；滾輪蓋中心設置一矩形通孔，矩形通孔兩端設置為圓弧面，兩個圓弧面上分別設置一半球形凹槽；滾輪外側中間設置一圈圓弧形凹槽，滾輪外側兩端分別設置為尖齒狀凸起；三顆鋼珠分別安裝在滾輪座盲孔下端中心的半球形凹槽內和滾輪蓋矩形通孔兩端圓弧面上的兩個半球形凹槽內，滾輪安裝在滾輪座盲孔和滾輪蓋矩形通孔內，三個鋼珠均置入滾輪外側中間的圓弧形凹槽內，滾輪座上端和滾輪蓋絲扣連接；穩定殼體外部周向均勻設置五個扶正筋，每個扶正筋上均設置兩個臺階通孔連通內外腔，扶正筋中部設置一沉槽連通兩個臺階通孔，扶正筋外側設置一軸向凹槽，軸向凹槽穿過兩個臺階通孔的中軸線，軸向凹槽兩端設置兩個螺紋孔，穩定殼體內腔下部設置有一圈臺階；連接板兩端設置為圓弧形，連接板兩端分別插入兩個滾輪座外圓中部的凹槽內；連接板和兩個滾輪座整體作為一組，五組連接板和滾輪座整體置入穩定殼體五個扶正筋的臺階通孔和中部沉槽內；兩個復位彈簧安裝在連接板上；壓板兩端設置有矩形通孔，五個壓板安裝在穩定殼體五個扶正筋上的軸向凹槽內，滾輪可穿過壓板上的矩形通孔，壓板和穩定殼體用螺釘連接；芯軸彈簧安裝在穩定殼體內腔下部的臺階上；芯軸上端設置一圈凸起臺階，芯軸內腔設置為臺階孔；節流嘴安裝在芯軸內腔臺階孔上端；芯軸和節流嘴整體置入穩定殼體內腔；穩定殼體上端和上接頭絲扣連接，穩定殼體下端和下接頭絲扣連接；芯軸、穩定殼體和滾輪座之間的密閉腔室內充滿液壓油。

本發明的有益效果是：(1)本發明可以有效穩定鑽井工具面，防止鑽柱扭轉變形而導致鑽井工具面跑偏；(2)本發明採用鑽井液進行驅動控制，操作簡單可靠；(3)本發明不阻礙鑽柱軸向送進；(4)本發明機械結構簡單可靠。

附圖說明

圖1是本發明一種伸縮式工具面穩定器滾輪收回狀態的結構示意圖；

圖2是本發明一種伸縮式工具面穩定器滾輪伸出狀態的結構示意圖；

圖3是圖1a-a截面剖視圖；

圖4是圖2b-b截面剖視圖；

圖5是穩定殼體和滾輪裝配的三維示意圖；

圖6是連接板和兩個滾輪座裝配的三維示意圖；

圖7是滾輪蓋、滾輪和鋼珠裝配的三維示意圖；

圖8是穩定殼體的三維示意圖；

圖中：1.上接頭，2.節流嘴，3.芯軸，4.滾輪座，5.滾輪蓋，6.滾輪，7.鋼珠，8.復位彈簧，9.壓板、10.連接板、11.芯軸彈簧、12.穩定殼體、13.下接頭。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發明一種伸縮式工具面穩定器，是由上接頭1、節流嘴2、芯軸3、滾輪座4、滾輪蓋5、滾輪6、鋼珠7、復位彈簧8、壓板9、連接板10、芯軸彈簧11、穩定殼體12和下接頭13構成；其結構特徵是：滾輪座4外圓下部設置一圈密封槽，外圓中部設置一圈凹槽，滾輪座4內腔設置為盲孔，盲孔下端中心設置一半球形凹槽；滾輪蓋5中心設置一矩形通孔，矩形通孔兩端設置為圓弧面，兩個圓弧面上分別設置一半球形凹槽；滾輪6外側中間設置一圈圓弧形凹槽，滾輪6外側兩端分別設置為尖齒狀凸起；如圖7所示，三顆鋼珠7分別安裝在滾輪座4盲孔下端中心的半球形凹槽內和滾輪蓋6矩形通孔兩端圓弧面上的兩個半球形凹槽內，滾輪6安裝在滾輪座4盲孔和滾輪蓋5矩形通孔內，三個鋼珠7均置入滾輪6外側中間的圓弧形凹槽內，滾輪座4上端和滾輪蓋5絲扣連接；連接板10和兩個滾輪座4整體作為一組，五組連接板10和滾輪座4整體置入穩定殼體12五個扶正筋的臺階通孔和中部沉槽內；兩個復位彈簧8安裝在連接板10上；壓板9兩端設置有矩形通孔，五個壓板9安裝在穩定殼體12五個扶正筋上的軸向凹槽內，滾輪6可穿過壓板9上的矩形通孔，壓板9和穩定殼體12用螺釘連接；芯軸彈簧11安裝在穩定殼體12內腔下部的臺階上；芯軸3上端設置一圈凸起臺階，芯軸3內腔設置為臺階孔；節流嘴2安裝在芯軸3內腔臺階孔上端；芯軸3和節流嘴2整體置入穩定殼體12內腔；穩定殼體12上端和上接頭1絲扣連接，穩定殼體12下端和下接頭13絲扣連接；芯軸3、穩定殼體12和滾輪座4之間的密閉腔室內充滿液壓油。

如圖1、圖2、圖5和圖8所示，穩定殼體12外部周向均勻設置五個扶正筋，每個扶正筋上均設置兩個臺階通孔連通內外腔，扶正筋中部設置一沉槽連通兩個臺階通孔，扶正筋外側設置一軸向凹槽，軸向凹槽穿過兩個臺階通孔的中軸線，軸向凹槽兩端設置兩個螺紋孔，穩定殼體12內腔下部設置有一圈臺階。

如圖1、圖2和圖6所示，連接板10兩端設置為圓弧形，連接板10兩端分別插入兩個滾輪座4外圓中部的凹槽內。

本發明一種伸縮式工具面穩定器的工作原理是：下入發明至設計井深，此時本發明的狀態如圖1和圖3所示；開泵循環鑽井液，控制鑽井液流量升高至設定數值，節流嘴2和芯軸3在節流壓差的作用下軸向下移，芯軸3、穩定殼體12和滾輪座4密閉腔室內的液壓油推動滾輪座4徑向伸出，狀態如圖2和圖4所示，滾輪6外側的尖齒凸起吃入井壁，防止鑽柱周向轉動。