一種偏心可調變徑穩定器的製作方法

2023-06-10 04:57:21

專利名稱：一種偏心可調變徑穩定器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於石油、地質鑽井的特殊井下工具，是一種用於井 下定向或防斜鑽具組合，可與旋轉導向鑽井系統配套使用的一種偏心 可調變徑穩定器。
背景技術：
鑽井過程中，為了控制井眼軌跡和防止井斜，通常都使用穩定器， 傳統穩定器因其結構固定，要實現偏心變徑只有停鑽、起鑽、下鑽， 增加了泥漿對井壁的浸泡時間，易發生起鑽遇卡、下鑽遇阻現象，不 但延長施工周期，降低鑽井時效，甚至會發生井塌、井噴事故，使井 眼報廢，造成巨大經濟損失。為此，需研製和使用一種不用起下鑽， 在地面可控的既可偏心又可變徑的穩定器。現有投球式變徑穩定器尚 不完善，使用時需要從地面投球，操作複雜，並且其直徑變化次數受 到限制。現有偏心穩定器只有固定偏心式，但沒有可調偏心式。

發明內容
本發明的目的是為解決現有技術的不足，實現在井下自動變徑 和偏心可調；有級變徑，去掉調檔凸輪體後也可無級變徑；同時提高 鑽井技術水平和經濟效益，特提供一種偏心可調變徑穩定器。
為達到上述目的，本發明解決此問題所採用的技術方案是 一種偏 心可調變徑穩定器，是由殼體、壓縮套筒、變徑機構和調檔活塞組成， 其特徵是殼體為整體式，外表面有條狀突出稜，殼體上下端均有螺 紋，上端安裝轉換接頭，下端安裝鑽杆或其它鑽具，轉換接頭與殼體 連接處安裝導流管；殼體內部有一過流腔B，殼體外部有三個沿圓周120 °均布突出軸向稜，兩可變徑突出稜腔體徑向各安裝五個硬質合金柱， 可變徑突出稜腔體外表面安裝環形定位板，環形定位板用偏置墊片和 螺栓固定在殼體上，環形定位板與殼體之間安裝有密封墊片；調檔活
4塞、活塞軸，調檔機構
自上而下依次安裝定位套筒、軸承、調檔凸輪體；定位套筒和軸承， 調檔凸輪體軌跡槽中徑向安裝調檔柱銷，下活塞上安裝兩個密封環， 活塞軸上安裝防松螺母；壓縮套筒自上而下依次安裝上套筒、定位柱 體和下套筒，彈簧安裝在定位柱體上；變徑機構由轉換滑塊、硬質合 金柱、密封圈構成。環形定位板沿徑向安裝五個硬質合金柱，壓縮套 筒以下、調檔活塞以上空腔中充滿潤滑油。調檔凸輪體既能被調檔活 塞和壓縮套筒帶動上下移動，又能轉動。
偏心可調變徑穩定器中殼體為圓柱體形狀，殼體的外部沿軸向均 布三個突出稜，其中一突出稜沿軸向均布五個用於安裝固定柱體的孔； 另外兩突出稜各有一內腔，腔體自上而下依次安裝壓縮套筒、"十"字 連接頭、變徑機構、"十"字連接頭、調檔活塞和調檔機構。
偏心可調變徑穩定器中變徑機構由轉換滑塊、硬質合金柱和密封 圈組成，轉換滑塊安裝在殼體突出稜腔體內，五個硬質合金柱依次安 裝在轉換滑塊五個傾斜面的"十"字頭上；轉換滑塊為一長方體，長 方體的上端面有五個傾斜面，每個傾斜面上有"十"字頭，下端面有 安裝在殼體上水平"十"字頭，前後端有安裝"十"字連接頭的突出 部分。
偏心可調變徑穩定器中調檔凸輪體為圓柱體形狀，圓柱體內腔中 安裝有活塞軸；其上下端有安裝軸承的凹下部分，兩端直徑大於中部 直徑，其中部沿圓周面有特定軌跡調檔槽，調檔槽由階梯槽和斜坡槽 構成。
偏心可調變徑穩定器中硬質合金柱為圓柱體形狀，其前端為球面， 球面與圓柱面結合處為圓角；後端斜面上有傾斜"十"字頭；後端斜 面、"十"字頭斜面與轉換滑塊"十"字頭斜面傾斜角相同，其外圓柱 面上有兩個密封圈槽。
本發明與現有技術相比，其有益效果是1)工作時不但可在井下 自動實現變徑，而且在變徑同時能實現偏心可調，有級變徑，易控制;
52)去掉調檔凸輪體後可實現無級變徑；3)整體式外殼結構，強度較 高，密封性好；4)腔體內有潤滑油，零部件磨損慢，運動靈活，使用 壽命長；5)不可變徑的五個固定柱體損壞後可替換，可變徑的十個硬 質合金柱也可替換，使得整個穩定器的使用壽命長；6)硬質合金柱在 環形定位板柱孔中，可實現可靠的定向運動。本發明可用於大位移井、 定向井、水平井和直井鑽井施工中，提高鑽井時效和整體技術經濟效 ii 。


圖1是本發明偏心可調變徑穩定器的結構示意圖； 圖2是圖1的A—A斷面示意圖3是偏心可調變徑穩定器的調檔活塞和調檔機構示意圖。 圖中，l轉換接頭，2導流管，3上套筒，4定位柱體，5彈簧，6 壓縮套筒，7螺栓，8環形定位板，9下套筒，IO十字連接頭，11硬質 合金柱，12轉換滑塊，13固定柱體，14螺栓，15殼體，16偏置墊片， 17調檔柱銷，18調檔活塞，19密封墊片，20密封圈，21上活塞，22 定位套筒，23軸承，24調檔凸輪體，25下活塞，26密封環，27防松 螺母，28活塞軸，29調檔機構，30—級檔位，31二級檔位，32三級 檔位，33收縮檔位，B過流腔，C壓縮腔。
具體實施例方式
由圖1所示， 一種偏心可調變徑穩定器，包括殼體15、壓縮套筒 6、變徑機構和調檔活塞18幾部分。其特徵是壓縮套筒6自上而下 依次安裝上套筒3、定位柱體4和下套筒9，彈簧5安裝在定位柱體4 上。變徑機構由轉換滑塊12、硬質合金柱11和密封圈20組成，調檔 活塞18自上而下依次安裝上活塞21、調檔機構29、下活塞25、活塞 軸28，調檔機構29自上而下依次安裝定位套筒22、軸承23、調檔凸 輪體24、定位套筒22和軸承23，調檔凸輪體24軌跡槽中徑向安裝調檔柱銷17，下活塞25上安裝兩個密封環26,活塞軸28上安裝防松螺 母27。殼體內部有一個過流腔B，殼體外部有三個突出軸向稜。三個 稜沿圓周120°均布。其中兩稜內部各有一個腔，其腔體自上而下依次 安裝壓縮套筒6、十字連接頭IO、變徑機構、十字連接頭IO、調檔 活塞18、調檔機構29。每個腔體的外表面安裝環形定位板8，環形定 位板8用螺栓7和偏置墊片16固定，環形定位板8和殼體15之間有 密封墊片19，環形定位板8沿軸向均布安裝五個硬質合金柱11。軸承 23安裝在調檔凸輪體24的兩端，定位套筒22安裝在軸承23的上、下 端。上述各部件中，調檔凸輪體24既能被壓縮套筒6和調檔活塞18 帶動上下移動，又能轉動。
由圖1所示導流管2為圓柱體形狀。上端有一圓柱體孔，孔下端 為一斜坡，成漏鬥狀；下端有一傾斜圓柱體孔，兩孔連通。
由圖1所示轉換滑塊12為長方體，長方體上端為五個傾斜"十" 字頭，下端面為水平"十"字頭，前、後端有與十字連接頭10連接突 出部分。
由圖1所示十字連接頭10為長方體形狀，其下端面為"十"字頭， 上端為平面，前、後端面各有孔。
由圖1和圖2所示硬質合金柱11為圓柱體形狀，其上端為球面， 與突出稜外表面一樣，球面與圓柱面結合處為圓角；其下端斜平面為 "十"字頭，外圓柱面上有環形槽。
由圖3所示調檔活塞18上端安裝上活塞21，中間安裝調檔機構 29，下端安裝下活塞25，下活塞25用防松螺母27固定在活塞軸28 上。
由圖3所示調檔凸輪體24為圓柱體形狀，有圓柱體內腔。其上、 下端有安裝軸承23的凹下部分，兩端直徑大於中部直徑，其中部沿圓 周面有階梯槽和斜坡槽。
一種偏心可調變徑穩定器的工作原理是通過泵壓升降來控制調
7檔柱銷17在調檔凸輪體24上調檔槽中的位置來實現變徑。調檔柱銷 17運動到一級檔位30時實現一級變徑，調檔柱銷17運動到二級檔位 31時實現二級變徑，調檔柱銷17運動到三級檔位32時實現三級變徑， 調檔柱銷17在收縮檔位33時可動硬質合金柱11收縮，此時可動硬質 合金柱11外表面與殼體15表面平齊。去掉調檔凸輪體24後可實現無 級變徑。
在泥漿泵未開啟之前調檔柱銷17在調檔凸輪體24的收縮檔位33， 此時調檔活塞18、變徑機構、壓縮套筒6靜止，可動硬質合金柱11 的外端面與殼體15外表面平齊。
在鑽井泥漿泵第一次開泵狀態，鑽井泥漿通過過流腔B，然後到達 壓縮腔C，壓縮腔C中的鑽井液調檔活塞18向上運動，調檔活塞18推 動可變徑機構向上運動，變徑機構中的轉換滑塊12前端面壓縮壓縮套 筒6，變徑機構中的轉換滑塊12上端面推動可動硬質合金柱11徑向伸 出。此時，調檔柱銷17在調檔凸輪體24調檔槽中由收縮位置33運動 到一級檔位30，實現一級調檔。
在鑽井泥漿泵第一次停止狀態，壓縮腔C中鑽井液對調檔活塞18 的壓力降低，壓縮套筒6中彈簧5的彈力和轉換滑塊12的重力共同推 動轉換滑塊12向下運動，此時，可動硬質合金柱11收縮，調檔柱銷 17在調檔凸輪體24調檔槽中回到另一個收縮位置，為下次有級調檔做
二級、三級調檔的原理跟一級調檔原理相同。
除可採用有級調檔外，去掉調檔機構，可實現無級調檔。增加地 面上的鑽井泥漿泵泵壓，鑽井泥漿通過流體腔B，然後到達壓縮腔C， 壓縮腔C中的鑽井液壓力增大，推動轉換滑塊12向上運動，轉換滑塊 12然後推動可變徑機構，壓縮套筒6被壓縮，此時可動硬質合金柱ll 徑向伸出，實現無級調檔。
8
權利要求
1. 一種偏心可調變徑穩定器，由殼體、壓縮套筒、變徑機構和調檔活塞組成，其特徵是殼體(15)為整體式，外表面有條狀突出稜，殼體(15)上下端均有螺紋，上端安裝轉換接頭(1)，下端安裝鑽杆或其它鑽具，轉換接頭(1)和殼體(15)連接處安裝導流管(2)；殼體(15)內部有一過流腔(B)，殼體(15)外部有三個沿圓周120°均布突出軸向稜，兩可變徑突出稜腔體徑向各安裝五個可動硬質合金柱(11)，可變徑突出稜腔體外表面安裝環形定位板(8)，環形定位板(8)用偏置墊片(16)和螺栓(7)固定在殼體(15)上，環形定位板(8)與殼體之間安有密封墊片(19)；調檔活塞(18)自上而下依次安裝上活塞(21)、調檔機構(29)、下活塞(25)、活塞軸(28)，調檔機構(29)自上而下依次安裝定位套筒(22)、軸承(23)、調檔凸輪體(24)；定位套筒(22)和軸承(23)，調檔凸輪體(24)軌跡槽中徑向安裝調檔柱銷(17)，下活塞(25)上安裝兩個密封環(26)，活塞軸(28)上安裝防松螺母(27)；壓縮套筒(6)自上而下依次安裝上套筒(3)、定位柱體(4)和下套筒(9)，彈簧(5)安裝在定位柱體(4)上；變徑機構由轉換滑塊(12)、硬質合金柱(11)和密封圈(20)構成。
2. 根據權利要求1所述的偏心可調變徑穩定器，其特徵是殼體 (15)為圓柱體形狀，殼體(15)外部沿軸向均布三個突出稜，其中一突出稜沿軸向均布五個安裝固定柱體(13) L;另兩突出稜各有一 個內腔，腔內自上而下依次安裝壓縮套筒(6)、十字連接頭(IO)、變徑 機構、十字連接頭(IO)、調檔活塞(18)、調檔機構(29)。
3. 根據權利要求1所述的偏心可調變徑穩定器，其特徵是轉換 滑塊(12)安裝在殼體(15)突出稜腔體內，五個可動硬質合金柱(11)依次安裝在轉換滑塊(12)的五個傾斜面的"十"字頭上；轉換滑塊 (12)為長方體，長方體上端有五個傾斜面，每個傾斜面上有"十"字頭，下端面有安裝在殼體(15)上水平的"十"字頭，前、後端有 安裝"十"字連接頭(10)的突出部分。
4. 根據權利要求1所述的偏心可調變徑穩定器，其特徵是調檔凸輪體(24)為圓柱體形狀，圓柱體內腔中安裝有活塞軸(28);其上、 下端有安裝軸承(23)的凹下部分，兩端直徑大於中部直徑，其中部 沿圓周面有特定軌跡的調檔槽，調檔槽由階梯槽和斜坡槽構成。
5. 根據權利要求1所述的偏心可調變徑穩定器，其特徵是硬質合金柱(11)為圓柱體形狀，其前端為球面，球面與圓柱面結合處為圓角；後端斜面上有傾斜"十"字頭；後端斜面、"十"字頭斜面與轉 換滑塊"十"字頭斜面傾斜角相同，其外圓柱面上有兩個密封圈(20) 槽。
全文摘要
本發明涉及一種用於井下定向或防斜鑽具組合，能與旋轉導向鑽井系統配套使用的偏心可調變徑穩定器。它能實現井下自動變徑和偏心可調，提高鑽探技術水平和經濟效益。其技術方案是殼體內腔自上而下依次安裝壓縮套筒、十字連接頭、變徑機構、十字連接頭、調檔活塞和調檔機構；殼體外部一突出稜上軸向安裝五個固定柱體，另外兩突出稜內腔軸向各安裝五個可動硬質合金柱，調檔機構中調檔柱銷前端插入調檔凸輪體調檔槽中，調檔凸輪體外圓周上布置特殊軌跡調檔槽。調檔凸輪體能上下移動，能轉動，在井下自動實現變徑和偏心，可實現有級調檔和無級調檔。本發明強度高、密封性好、使用壽命長，可用於定向井和直井鑽井施工中，提高鑽井整體技術經濟效益。
文檔編號E21B17/00GK101463712SQ20091005808
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月8日 優先權日2009年1月8日
發明者劉少胡, 祝效華, 華 童 申請人:西南石油大學