CN106761470B - 一种可变径稳定器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可变径稳定器，包括壳体、活塞、滑动套、设于活塞下部的锥面套和设于壳体上的扶正柱，锥面套和扶正柱配合实现变径。这种可变径稳定器，可由地面操控进行变径的目的，该稳定器通过井口多次投球，使对应的稳定器处于涨开状态下，实现不起钻达成不同钻具组合通井目的，当需要实现双扶或三扶通井时，只需将钻柱起钻到套管脚，通过投球，控制二扶（或三扶）通井变径稳定器扶正柱伸出，即可实现单扶、双扶、三扶通井。使用该稳定器，可节约起下钻时间，减少井壁浸泡时间，降低井下坍塌风险，提高通井效率。
Description
技术领域
本发明属于钻井作业设备技术领域，具体涉及一种可变径稳定器。
背景技术
水平井作业中，为保证下套管时井眼通畅，下套管前需先进行通井作业。一般分别使用单扶、双扶和三扶钻具进行三次通井。传统通井作业使用固定外径的稳定器，需要至少三次起下钻以安装/更换稳定器，形成不同钻具组合，作业周期长，并容易造成遇阻和卡钻。同时因井壁长时间浸泡，坍塌风险增高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的上述问题，提供一种可变径稳定器，节约起下钻时间，减少井壁浸泡时间，降低井下坍塌风险，提高通井效率。
为此，本发明提供的技术方案如下：
一种可变径稳定器，包括圆柱形壳体，所述壳体内壁从上至下依次至少设有第一壳体锁销环槽、第二壳体锁销环槽两个壳体锁销环槽，所述壳体内设有活塞，所述活塞为中空结构，所述活塞上端设有压帽，所述活塞上部内设有可沿活塞轴向运动的滑动套，所述活塞外表面从上至下依次设有卡销、第一锁销、第二锁销，所述第一锁销、第二锁销均为多个且周向均匀分布，所述活塞下部外表面从上至下套设有多个锥面套，所述锥面套下端依次为均套装在活塞上的隔环和复位弹簧，所述复位弹簧下端套设有限位套，所述壳体上设有与锥面套的锥面配合连接的扶正柱；
所述滑动套下端设有滑动套复位弹簧，该滑动套外表面从上至下依次设有卡销槽、第一滑动套锁销环槽、第二滑动套锁销环槽，所述卡销槽与卡销配合锁定滑动套，所述第一壳体锁销环槽和第一滑动套锁销环槽均与第一锁销配合，第二壳体锁销环槽和第二滑动套锁销环槽均与第二锁销配合，所述第一滑动套锁销环槽、第一锁销、第一壳体锁销环槽、第二滑动套锁销环槽、第二锁销、第二壳体锁销环槽与壳体顶端的距离依次增大。
所述壳体内壁从上至下依次设有第一壳体锁销环槽、第三壳体锁销环槽、第二壳体锁销环槽，所述第一壳体锁销环槽、第三壳体锁销环槽和第一滑动套锁销环槽均与第一锁销配合，所述第二壳体锁销环槽和第二滑动套锁销环槽均与第二锁销配合；
所述第一滑动套锁销环槽、第一锁销、第一壳体锁销环槽、第三壳体锁销环槽、第二滑动套锁销环槽、第二锁销、第二壳体锁销环槽与壳体顶端的距离依次增大。
所述活塞为内径上大下小的中空结构，套设有多个锥面套的所述活塞下部内径较小。
所述滑动套的一端设有卡销槽，另一端从上至下依次设有泄流孔、投球阻拦台肩。
所述扶正柱为柱状，一端面为圆柱面，另一端为与锥面套锥面配合的锥平面，该锥平面上设有燕尾槽，所述锥面套上设有与燕尾槽配合的燕尾形凸台。
所述第一锁销、第二锁销均为柱状，两端均为圆锥形。
所述压帽为中空螺母，所述卡销为圆柱形销子，所述卡销过盈安装在活塞上。
本发明的有益效果是：
本发明提供的这种可变径稳定器，可由地面操控进行变径的目的，该稳定器通过井口多次投球，使对应的稳定器处于涨开状态下，实现不起钻达成不同钻具组合通井目的，当需要实现双扶或三扶通井时，只需将钻柱起钻到套管脚，通过投球，控制二扶（或三扶）通井变径稳定器扶正柱伸出，即可实现单扶、双扶、三扶通井。使用该稳定器，可节约起下钻时间，减少井壁浸泡时间，降低井下坍塌风险，提高通井效率。
该变径稳定器通过锁销、卡销和锁销环槽、卡销槽配合实现自锁机构，使变径稳定器保持在两种不同的状态下（涨开和缩回），外径保持稳定，可靠性更高。该装置结构简单，操作方便，提高了钻井时效。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是壳体结构示意图；
图3为活塞结构示意图；
图4为滑动套结构示意图；
图5为锥面套结构示意图；
图6为扶正柱结构示意图；
图7为销销结构示意图；
图8是初始位置壳体与活塞解锁示意图；
图9是中间位置活塞与滑动套锁定示意图；
图10是活塞与滑动套解锁示意图；
图11是活塞最大位置锁定示意图；
图12是滑动套上卡销槽结构示意图；
图13是滑动套局部结构示意图。
图中：1、壳体；2、活塞；3、锥面套；4、扶正柱；5、限位套；6、第一锁销；7、活塞复位弹簧；8、隔环；9、第一滑动套锁销环槽；10、密封件；11、第一壳体锁销环槽；12、第三壳体锁销环槽；13、第二滑动套锁销环槽；14、压帽；15、第二锁销；16、滑动套；17、卡销；18、滑动套复位弹簧；19、第二壳体锁销环槽；20、燕尾槽；21、燕尾形凸台；22、扶正柱孔；23、锁销孔；24、卡销孔； 25、卡销槽；26、投球阻拦台肩；27、泄流孔。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种可变径稳定器，包括圆柱形壳体1，所述壳体1内壁从上至下依次至少设有第一壳体锁销环槽11、第二壳体锁销环槽19两个壳体锁销环槽，所述壳体1内设有活塞2，所述活塞2为中空结构，所述活塞2上端设有压帽14，所述活塞2上部内设有可沿活塞2轴向运动的滑动套16，所述活塞2外表面从上至下依次设有卡销17、第一锁销6、第二锁销15，所述第一锁销6、第二锁销15均为多个且周向均匀分布，所述活塞2下部外表面从上至下套设有多个锥面套3，所述锥面套3下端依次为均套装在活塞2上的隔环8和复位弹簧，所述复位弹簧下端套设有限位套5，所述壳体1上设有与锥面套3的锥面配合连接的扶正柱4；
所述滑动套16下端设有滑动套复位弹簧18，该滑动套16外表面从上至下依次设有卡销槽25、第一滑动套锁销环槽9、第二滑动套锁销环槽13，所述卡销槽25与卡销17配合锁定滑动套16，所述第一壳体锁销环槽11和第一滑动套锁销环槽9均与第一锁销6配合，第二壳体锁销环槽19和第二滑动套锁销环槽13均与第二锁销15配合，所述第一滑动套锁销环槽9、第一锁销6、第一壳体锁销环槽11、第二滑动套锁销环槽13、第二锁销15、第二壳体锁销环槽19与壳体1顶端的距离依次增大。
其中，第一滑动套锁销环槽9、第一锁销6、第一壳体锁销环槽11、第二滑动套锁销环槽13、第二锁销15、第二壳体锁销环槽19与壳体1顶端的距离依次增大为稳定器初始位置，外径最小。
初始位置时，稳定器外径最小，壳体1和活塞2通过第一壳体锁销环槽11和第一锁销6锁紧，滑动套16在滑动套复位弹簧18和卡销17的作用下，处于初始位置，当滑动套16克服滑动套复位弹簧18安装弹力后可沿轴向向下移动，向上移动被卡销17在卡销槽25中限位。如果滑动套16不能克服滑动套16回位弹簧弹力向下移动，稳定器将保持在最小外径状态。
当需要变径时，从壳体1顶端投球，滑动套16在液压作用下克服滑动套复位弹簧18的弹力后向下运动，当第一滑动套锁销环槽9与活塞2第一锁销6对齐后，第一锁销6在第一壳体锁销环槽11的斜边作用下，沿径向被推入第一滑动套锁销环槽9内，解除活塞2与壳体1的锁定，同时，第二锁销15被第二滑动套锁销环槽13左斜边卡住，滑动套16与活塞2被锁定，滑动套16在液力作用下推动活塞2，活塞2带动锥面套3向下移动，锥面套3推动扶正柱4沿径向移动，实现变径。
其中，锥面套3套装在活塞2上，可随活塞2作轴向运动。当锥面套3轴向运动时，扶正柱4在锥面套3和活塞复位弹簧7作用下被动做径向涨开或回缩运动。活塞复位弹簧7于对活塞2施加初始轴向力以及解锁后活塞2、锥面套3的复位。壳体上有扶正柱孔22，扶正柱在扶正柱孔22中，第一锁销6、第二锁销15设于活塞2的锁销孔23中。17卡销设于卡销孔24中。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的可变径稳定器，所述壳体1内壁从上至下依次设有第一壳体锁销环槽11、第三壳体锁销环槽12、第二壳体锁销环槽19，所述第一壳体锁销环槽11、第三壳体锁销环槽12和第一滑动套锁销环槽9均与第一锁销6配合，所述第二壳体锁销环槽19和第二滑动套锁销环槽13均与第二锁销15配合；
所述第一滑动套锁销环槽9、第一锁销6、第一壳体锁销环槽11、第三壳体锁销环槽12、第二滑动套锁销环槽13、第二锁销15、第二壳体锁销环槽19与壳体1顶端的距离依次增大。本实施例中锥面套3有两个。
本实施例动作过程为：如图1所示本发明处于小外径的初始状态，壳体1和活塞2为锁定状态，滑动套16在滑动套复位弹簧18和卡销17的作用下，处于初始位置；如图8所示，当需要变径时，投入钢球，滑动套16（在液力作用下开始运动，在此过程中，壳体1和活塞2解锁，与此同时，滑动套16和活塞2锁定，如图9所示，滑动套16的第一滑动套锁销环槽9、第二滑动套锁销环槽13分别和活塞2的第一锁销6、第二锁销15配合锁定，之后，滑动套16在液力作用下推动活塞2，活塞2带动锥面套3向下移动，锥面套3推动扶正柱4沿径向移动，实现外径逐渐增大，当活塞2推动锥面套3向下运动到与限位套5接触，如图10所示，活塞2到达下部极限位置，变径达到最大外径，此时第一锁销6与第三壳体锁销环槽12对齐，第二锁销15与第二壳体锁销环槽19对齐，活塞2与滑动套16的锁定解除。
随着滑动套16在液力作用下继续向下运动，如图11所示，第一锁销6卡入第三壳体锁销环槽12，第二锁销15卡入第二壳体锁销环槽19，将活塞2与外壳锁死，稳定器将保持在最大外径尺寸。壳体1结构如图2所示。
如图12，在滑动套16继续向右移动过程中，卡销槽25斜面首先与卡销17接触，滑动套16继续右移，将在卡销17与卡销槽25斜面的作用下被动地扭转一个角度。当滑动套16右端面顶在活塞2台阶面上时，卡销17位置处于锁定位置。此时滑动套16液流通道打开，滑动套16所受轴向推力减少，在滑动套复位弹簧18作用下向上移动，卡销槽25自锁面被固定在活塞2上的卡销17挡住，滑动套16位置锁定，活塞2与壳体1保持锁定状态。滑动套16结构如图4所示，锥面套3结构如图5所示。
通井完成后，稳定器起出并从钻柱上拆下来后，扶正柱4的缩回操作在地面通过手动操作完成。如图13，将一专用工具插入滑动套16中，沿逆时针旋转一个角度，卡销17经卡销槽25斜面后处于卡销槽25直段。此时，在活塞复位弹簧7和滑动套复位弹簧18的作用下，滑动套16、活塞2、锥面套3一块向上移动，扶正柱4在锥面套3带动下缩回。
实施例3：
在实施例2的基础上，本实施例提供了一种可变径稳定器，所述活塞2为内径上大下小的中空结构，套设有多个锥面套3的所述活塞2下部内径较小。大径部分两端设有密封件10，活塞2结构如图3所示。
所述滑动套16的一端设有卡销槽25，另一端从上至下依次设有泄流孔27、投球阻拦台肩26。滑动套16液流通道打开，液体通过泄流孔27流出。
如图6所示，所述扶正柱4为柱状，一端面为圆柱面，另一端为与锥面套3锥面配合的锥平面，该锥平面上设有燕尾槽20，所述锥面套3上设有与燕尾槽20配合的燕尾形凸台21。
如图7所示，所述第一锁销6、第二锁销15均为柱状，两端均为圆锥形。
所述压帽14为中空螺母，所述卡销17为圆柱形销子，所述卡销17过盈安装在活塞2上。压帽14用于对活塞2限位并防止活塞2从壳体1中脱出。卡销17用于在特定位置锁定滑动套16的位置。
以上各实施例没有详细叙述的结构属本行业的公知常识，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种可变径稳定器，包括圆柱形壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）内壁从上至下依次至少设有第一壳体锁销环槽（11）、第二壳体锁销环槽（19）两个壳体锁销环槽，所述壳体（1）内设有活塞（2），所述活塞（2）为中空结构，所述活塞（2）上端设有压帽（14），所述活塞（2）上部内设有可沿活塞（2）轴向运动的滑动套（16），所述活塞（2）外表面从上至下依次设有卡销（17）、第一锁销（6）、第二锁销（15），所述第一锁销（6）、第二锁销（15）均为多个且周向均匀分布，所述活塞（2）下部外表面从上至下套设有多个锥面套（3），所述锥面套（3）下端依次为均套装在活塞（2）上的隔环（8）和复位弹簧，所述复位弹簧下端套设有限位套（5），所述壳体（1）上设有与锥面套（3）的锥面配合连接的扶正柱（4）；
所述滑动套（16）下端设有滑动套复位弹簧（18），该滑动套（16）外表面从上至下依次设有卡销槽（25）、第一滑动套锁销环槽（9）、第二滑动套锁销环槽（13），所述卡销槽（25）与卡销（17）配合锁定滑动套（16），所述第一壳体锁销环槽（11）和第一滑动套锁销环槽（9）均与第一锁销（6）配合，第二壳体锁销环槽（19）和第二滑动套锁销环槽（13）均与第二锁销（15）配合，所述第一滑动套锁销环槽（9）、第一锁销（6）、第一壳体锁销环槽（11）、第二滑动套锁销环槽（13）、第二锁销（15）、第二壳体锁销环槽（19）与壳体（1）顶端的距离依次增大。
2.根据权利要求1所述的一种可变径稳定器，其特征在于：所述壳体（1）内壁从上至下依次设有第一壳体锁销环槽（11）、第三壳体锁销环槽（12）、第二壳体锁销环槽（19），所述第一壳体锁销环槽（11）、第三壳体锁销环槽（12）和第一滑动套锁销环槽（9）均与第一锁销（6）配合，所述第二壳体锁销环槽（19）和第二滑动套锁销环槽（13）均与第二锁销（15）配合；
所述第一滑动套锁销环槽（9）、第一锁销（6）、第一壳体锁销环槽（11）、第三壳体锁销环槽（12）、第二滑动套锁销环槽（13）、第二锁销（15）、第二壳体锁销环槽（19）与壳体（1）顶端的距离依次增大。
3.根据权利要求1所述的一种可变径稳定器，其特征在于：所述活塞（2）为内径上大下小的中空结构，套设有多个锥面套（3）的所述活塞（2）下部内径较小。
4.根据权利要求1所述的一种可变径稳定器，其特征在于：所述滑动套（16）的一端设有卡销槽（25），另一端从上至下依次设有泄流孔（27）、投球阻拦台肩（26）。
5.根据权利要求1所述的一种可变径稳定器，其特征在于：所述扶正柱（4）为柱状，一端面为圆柱面，另一端为与锥面套（3）锥面配合的锥平面，该锥平面上设有燕尾槽（20），所述锥面套（3）上设有与燕尾槽（20）配合的燕尾形凸台（21）。
6.根据权利要求1所述的一种可变径稳定器，其特征在于：所述第一锁销（6）、第二锁销（15）均为柱状，两端均为圆锥形。
7.根据权利要求1所述的一种可变径稳定器，其特征在于：所述压帽（14）为中空螺母，所述卡销（17）为圆柱形销子，所述卡销（17）过盈安装在活塞（2）上。
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