CN103742084A - 一种可变径稳定器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变径稳定器，包括壳体，壳体中设置有中心管，中心管外径套装有锥套，锥套下方装有设置于中心管上用于在中心管向上移动时推动锥套上移的挡环，稳定块设置于壳体上，稳定块两端设有回位弹簧，稳定块与锥套相接触；所述中心管外径沿径向均布有凸块，中心管径向均布有活塞孔，活塞孔中安装有活塞，中心管底端设置有用于调整中心管轴向位移量并承担下部钻柱重量的螺帽。本发明实现稳定器外径可由地面操控进行变径的目的，该稳定器通过改变开泵和加钻压旋转的先后顺序，使稳定器处于不同的工作状态下，实现不同井段使用不同外径尺寸的稳定器的目的。同时，实现在起钻作业中，稳定器处于收缩状态。该装置结构简单，提高了钻井时效。

Description

一种可变径稳定器

技术领域

本发明涉及一种可变径稳定器。

背景技术

在定向井、水平井和大位移井钻井施工中，为了控制和调整井眼井斜，通常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。使用传统固定式稳定器，因其结构固定，更换稳定器都必须通过起下钻实现，这就增加了钻井作业的辅助时间，而且采用固定式稳定器在起下钻、定向等工况下，存在着遇阻划眼、易斜地层防斜、定向井井眼轨迹控制以及提高机械转速等技术难题，易引起刮擦井壁和“拔活塞”现象，增加了泥浆对井壁的浸泡时间，从且延长钻井施工周期，降低钻井时效，甚至造成井壁失稳，致使井塌、井喷等井下复杂事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可变径稳定器，以克服现有技术中存在的缺陷。

本发明的技术方案为： 一种可变径稳定器，其特征在于：包括壳体，壳体中设置有中心管，中心管外径套装有锥套，锥套下方装有设置于中心管上用于在中心管向上移动时推动锥套上移的挡环，稳定块设置于壳体上，稳定块两端设有回位弹簧，稳定块与锥套相接触；所述中心管外径沿径向均布有凸块，中心管径向均布有活塞孔，活塞孔中安装有活塞，中心管底端设置有用于调整中心管轴向位移量并承担下部钻柱重量的螺帽；所述壳体顶部内径沿周向分布有对凸块运动进行导向的相连通的螺旋槽和直槽，壳体由顶部沿轴向依次分布有止推块孔、顶销孔和稳定块孔，其上分别安装有阻止凸块下行的止推块，用于活塞回位的顶销和用于进行变径的稳定块，顶销和止推块均带有弹簧；壳体内孔设有用于密封水眼内泥浆的密封件；壳体内径上设有与活塞位置相对应的环槽。

所述中心管外径沿径向均布有一圈三个凸块，中心管径向均布有一圈三个活塞孔。

所述中心管为一根带有中心孔的阶梯轴状零件；外壳体为一根管状零件；锥套为一个外径带有斜面、内径为直孔的零件；稳定块是一组外径为圆柱面，内部为斜面的零件，稳定块的斜面与锥套上斜面贴合。

本发明的技术效果为：

实现稳定器外径可由地面操控进行变径的目的，该稳定器通过改变开泵和加钻压旋转的先后顺序，使稳定器处于不同的工作状态（涨开和收缩）下，实现不同井段使用不同外径尺寸的稳定器的目的。同时，实现在起钻作业中，稳定器处于收缩（小外径）状态。

通过不同的地面操作实现外径转换，无需专门另配控制单元，克服了现有的非电控可变径稳定器需控制泵压或对开关泵次数进行记数的环节，简化了操作。相对于通过地面电控实现变径的稳定器，可靠性更高。该装置结构简单，操作方便，提高了钻井时效。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为外壳结构示意图；

图3为外壳内螺旋槽/直槽展开图；

图4为中心管示意图；

图5为锥套主视图示意图；

图6为锥套左视图示意图；

图7为锥套俯视图示意图；

图8为稳定块主视图示意图；

图9为稳定块左视图示意图；

图10为稳定块俯视图示意图。

附图标记为：

1—中心管，2—外壳，3—螺帽，4—密封件，5—挡环，6—稳定块，7—回位弹簧，8—锥套，9—活塞，10—顶销，11—止推块，12—凸块，13—活塞孔，14—止推块孔，15—顶销孔，16—稳定块孔，17—环槽。

具体实施方式

本发明属于钻井领域，涉及一种适用于钻井作业的可变径稳定器，一般安装于螺杆钻具后，MWD仪器前。

参见图1至图4，本发明涉及的一种可变径稳定器的具体结构为：

包括壳体2，壳体2中设置有中心管1，中心管1外径套装有锥套8，锥套8下方装有设置于中心管1上用于在中心管1向上（图示向左）移动时推动锥套8上移的挡环5，稳定块6设置于壳体2上，稳定块6两端设有回位弹簧7，稳定块6与锥套8相接触；

所述中心管1外径沿径向均布有凸块12，中心管1径向均布有活塞孔13，活塞孔13中安装有活塞9，中心管1底端设置有用于调整中心管1轴向位移量并承担下部钻柱重量的螺帽3；

所述壳体2顶部（图1、2左侧）内径沿周向分布有对凸块12运动进行导向的相连通的螺旋槽和直槽（如图3展开图），壳体2由顶部沿轴向依次分布有止推块孔14、顶销孔15和稳定块孔16，其上分别安装有阻止凸块12下行的止推块11，用于活塞9回位的顶销10和用于进行变径的稳定块6，顶销10和止推块11均带有弹簧；壳体2内孔设有用于密封水眼内泥浆的密封件4；壳体2内径上设有与活塞9位置相对应的环槽17。顶销10在弹簧弹力的作用下可将管柱无内外压差状态下的活塞9顶回活塞孔13；止推块11在弹簧弹力的作用下呈向内凸出状态。

本发明中的中心管1外径沿径向均布有一圈三个凸块12，中心管1径向均布有一圈三个活塞孔13。

本发明中的中心管1可为一根带有中心孔的阶梯轴状零件，如图4所示；

外壳体2可为一根管状零件，如图2所示；

锥套8可为一个外径带有斜面、内径为直孔的零件，如图5至7所示；

稳定块6是一组外径为圆柱面，内部为斜面的零件，如图8至10所示，稳定块6的斜面与锥套8上斜面贴合，通过锥套8的轴向移动，实现稳定块的径向移动，达到变径的目的。

 

如图1所示，本发明处于小外径状态。当需要保持该状态时，需在钻井作业中，保证先开泵，后加钻压，旋转钻柱钻进；当需要稳定器在大外径状态下工作时，需先停泵，再加钻压旋转钻柱下行，然后开泵正常钻进；当需要稳定器从大外径状态进入小外径状态时，需上提钻柱，稳定块6回收，稳定器进入小外径状态。本发明在钻柱上提时，稳定器处于小外径状态。

如图1所示，锥套8套装在中心管1上，可随中心管1作轴向运动。当锥套8轴向运动时，稳定块6在锥套8和回位弹簧7作用下被动做径向涨开或回缩运动。

如图2所示，外壳2端部设有螺旋/直槽和止推块孔14。止推块11在弹簧作用下向管内凸出，其作用是：当钻柱在不开泵状态下向下运动（比如下钻过程）时，阻挡中心管1上的凸块12，阻止中心管1在不旋转情况下的轴向运动。

如图4所示，中心管1设有凸块12和活塞孔13。当中心管1轴向运动未被锁死时（活塞9被顶销10顶回状态），凸块12可沿螺旋槽中作周向旋转和轴向运动。活塞孔13中安装活塞9，活塞9的作用是：当开泵后，在泵压作用下伸出，卡入壳体2内径上的环槽17中，这时中心管1轴向运动被锁死。

本发明的动作过程为：

小外径状态：上提钻柱，以确保本发明处于小外径状态。这时，开泵，活塞9将在水眼与环空压差的作用下伸出。下放钻柱，伸出的活塞9卡入外壳环槽中，中心管1轴向向下运动被锁死。此时中心管1上凸块12位置在外壳2端部直槽无螺旋段（如图3展开图），中心管1周向旋转运动被锁死。此状态下正常钻进，本发明将保持在小外径状态下。

转换为大外径状态：先关泵，活塞9在顶销10的作用下收回，解除中心管1轴向锁死。这时，边正向旋转边下放钻柱，中心管1上凸块12将沿着外壳螺旋槽作周向旋转并轴向向下（图示向右）运动，同时推动锥套8轴向向下运动，撑开稳定块6，本发明外径增大。当稳定块6完全撑开后，中心管1左侧大径台肩与外壳2左端面接触，限位中心管1不能继续下行；正向旋转被凸块12与外壳2直槽侧壁限位，无法正向旋转。此时正常钻进，本发明处于大外径状态。

转换为小外径状态：上提钻柱，中心管1上凸块12沿外壳2直槽向上运动，同时推动锥套8轴向向上运动，稳定块6在回位弹簧7作用下回缩，本发明外径减小。中心管1上行由螺帽3限位并承担下部钻柱重量。

不开泵下放钻柱过程：不开泵状态下，活塞9收回，解除了中心管1的轴向约束。如需要本发明处于小外径状态，可上提钻柱。在钻柱不旋转的状态下下放钻柱，中心管1上凸块12的下行（图示右移）被止推块11所阻，不能推动锥套8下行，本发明保持在小外径状态；如需要本发明处于大外径状态下，可边正向旋转边下放钻柱，使稳定块6撑开。

整个操作过程可具体概括为：小状态，先开泵，后旋进；大状态，先旋进，后开泵；大变小，需上提。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (3)

1.一种可变径稳定器，其特征在于：包括壳体（2），壳体（2）中设置有中心管（1），中心管（1）外径套装有锥套（8），锥套（8）下方装有设置于中心管（1）上用于在中心管（1）向上移动时推动锥套（8）上移的挡环（5），稳定块（6）设置于壳体（2）上，稳定块（6）两端设有回位弹簧（7），稳定块（6）与锥套（8）相接触；所述中心管（1）外径沿径向均布有凸块（12），中心管（1）径向均布有活塞孔（13），活塞孔（13）中安装有活塞（9），中心管（1）底端设置有用于调整中心管（1）轴向位移量并承担下部钻柱重量的螺帽（3）；所述壳体（2）顶部内径沿周向分布有对凸块（12）运动进行导向的相连通的螺旋槽和直槽，壳体（2）由顶部沿轴向依次分布有止推块孔（14）、顶销孔（15）和稳定块孔（16），其上分别安装有阻止凸块（12）下行的止推块（11），用于活塞（9）回位的顶销（10）和用于进行变径的稳定块（6），顶销（10）和止推块（11）均带有弹簧；壳体（2）内孔设有用于密封水眼内泥浆的密封件（4）；壳体（2）内径上设有与活塞（9）位置相对应的环槽（17）。

2.根据权利要求1所述可变径稳定器，其特征在于：所述中心管（1）外径沿径向均布有一圈三个凸块（12），中心管（1）径向均布有一圈三个活塞孔（13）。

3.根据权利要求1或2所述可变径稳定器，其特征在于：所述中心管（1）为一根带有中心孔的阶梯轴状零件；外壳体（2）为一根管状零件；锥套（8）为一个外径带有斜面、内径为直孔的零件；稳定块（6）是一组外径为圆柱面，内部为斜面的零件，稳定块（6）的斜面与锥套（8）上斜面贴合。

Images