CN110566137B - 一种防卡稳定器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防卡稳定器，包括由上至下依次连接的上接头（1）、扶正器壳体（2）和下接头（3）构成的管壳组件；管壳组件内设有中心管（4），中心管上端与上接头（1）的内螺纹连接；中心管外套有弹簧套（5），弹簧套与中心管之间设有弹簧（6）；弹簧下端的中心管外圆由上至下依次设有上挡块（7）、上挡环（8）、扶正块（9）、下挡环（10）、下挡块（11）和活塞（12）。本发明的防卡稳定器结构简单，工作机构和零件数量均较少，工作可靠，易损件更换方便，调节稳定器工作外径简单快捷。本防卡稳定器的水眼为贯通式标准水眼，保证了水眼中的随钻仪器可以正常下入。

Description

一种防卡稳定器

技术领域

本发明涉及一种防卡稳定器，属于油田钻井工具技术领域。

背景技术

稳定器已经广泛运用于钻井和修井行业，起到扶正钻具和规范井眼的作用。现有稳定器从结构上可以分为整体式和可变径式两种。整体式稳定器结构简单，成本低，当使用一段时间工作外径磨损后就报废了，不能循环使用，浪费很大。整体式稳定器最主要的缺陷是一旦发生井下事故，接稳定器的部位特别容易造成卡钻事故；可变径式稳定器在起下钻和钻井的过程中可以根据需要控制扶正块的张开和缩回，很好的解决了扶正工作部位磨损后不能更换的问题，较大的减小了卡钻风险。但现有可变径式稳定器存在结构特别复杂、制作成本较高、使用寿命短、扶正块使用后复位困难，容易脱落的问题。因此，现有技术还存在不足，有待于进一步完善。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种防卡稳定器，以通过井口控制泥浆泵开关调整钻柱水眼压降的操作，实现扶正块的张开和收回，并使其具有结构简单、工作可靠、耐磨性好、变径范围大、更换扶正块方便快捷等特点，从而克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种防卡稳定器，包括由上至下依次连接的上接头、扶正器壳体和下接头构成的管壳组件；管壳组件内设有中心管，中心管上端与上接头的内螺纹连接；中心管外套有弹簧套，弹簧套与中心管之间设有弹簧；弹簧下端的中心管外圆由上至下依次设有上挡块、上挡环、扶正块、下挡环、下挡块和活塞；上挡块经螺钉与上挡环连接；下挡块经螺钉与下挡环连接；螺钉大头端位于扶正块一侧。

前述防卡稳定器中，所述扶正器壳体中间为大直径段，两端为小直径段的圆管结构；扶正器壳体上端的小直径段内孔设有用于与上接头连接的内管螺纹，扶正器壳体下端的小直径段内孔设有用于与下接头连接的内管螺纹；扶正器壳体中间的大直径段设有沿圆周均布的一组轴向矩形长孔，轴向矩形长孔两侧设有由内至外向上倾斜的导向斜槽，导向斜槽与扶正块两侧滑动连接；扶正器壳体大直径段下部内孔中设有耐磨环槽；耐磨环槽内设有耐磨环；耐磨环上方和下方的扶正器壳体内孔中设有密封槽，密封槽内设有密封圈。

前述防卡稳定器中，所述扶正块为长条结构，扶正块外侧为圆弧凸面，圆弧凸面外侧镶嵌有一组均布的硬质合金；扶正块内侧为圆弧凹面；扶正块其余两侧均设有与导向斜槽对应的导向凸筋；导向凸筋与导向斜槽滑动连接；扶正块上下端面为0～15度的对称倾斜面。

前述防卡稳定器中，所述扶正块上端抵在上挡环底部，扶正块下端抵在下挡环顶部；上挡环底部和下挡环顶部均设有与扶正块上的对称倾斜面对应的斜槽；斜槽的倾斜角度与扶正块上下端面的对称倾斜面对应；上挡环和下挡环的形状为带限位耳的圆环状，限位耳的数量和位置与扶正器壳体上的轴向矩形长孔数量对应；限位耳上设有螺钉孔。

前述防卡稳定器中，所述中心管为管状结构，内孔为等直径通孔；外圆分为三段，上段为大直径段，中段为中直径段，下段为小直径段；大直径段设有用于与上接头连接的外螺纹，大直径段顶部设有用于安装中心管的一组T型槽，T型槽沿圆周均布。

前述防卡稳定器中，所述弹簧套为圆筒结构，上部外圆设有圆锥面；上部孔口与中心管小直径段外圆配合，下部孔口大于弹簧外径；弹簧套的内圆上部设有用于支撑弹簧的台阶；弹簧套顶端设有用于调节活塞行程的调节垫圈。

前述防卡稳定器中，所述上接头、上挡环、下挡环和活塞内孔均设有耐磨环槽；耐磨环槽内设有耐磨环。

前述防卡稳定器中，所述上接头与扶正器壳体之间、上接头与中心管之间、中心管与活塞之间以及扶正器壳体与下接头之间均设有密封槽，密封槽内设有密封圈。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明所提供的防卡稳定器利用导向凸筋扶正块在带导向滑槽扶正器壳体内滑动的机构，简单可靠的实现了扶正块的张开和缩回，即可变径功能。本发明的防卡稳定器结构简单，工作机构和零件数量均较少，工作可靠，易损件更换方便。加工最为复杂的扶正器壳体的总长度在1.2米以内长度较短，能够在较小的设备上加工，极大控制了加工成本。扶正块的防脱出设计保证了工具零部件不会落入井中，增加了工具的安全性能。扶正块可以根据不同井眼尺寸在井台上、油田管子站、维修站现场更换，也可在使用磨损后进行更换，性价比较好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明扶正器壳体的结构示意图；

图3是本发明扶正块的结构示意图；

图4是本发明上挡环的结构示意图；

图5是本发明下挡环的结构示意图；

图6是本发明中心管的结构示意图；

图7是本发明弹簧套的结构示意图。

附图中的标记为：1-上接头、2-扶正器壳体、3-下接头、4-中心管、5-弹簧套、6-弹簧、7-上挡块、8-上挡环、9-扶正块、10-下挡块、11-下挡环、12-活塞、13-轴向矩形长孔、14-导向斜槽、15-耐磨环槽、16-耐磨环、17-密封槽、18-密封圈、19-圆弧凸面、20-硬质合金、21-圆弧凹面、22-导向凸筋、23-对称倾斜面、24-斜槽、25-限位耳、26- T型槽、27-圆锥面、28-台阶、29-调节垫圈、30-螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种防卡稳定器，如图1所示：该防卡稳定器包括由上至下依次连接的上接头1、扶正器壳体2和下接头3构成的管壳组件；管壳组件内设有中心管4，中心管4上端与上接头1的内螺纹连接；中心管4外套有弹簧套5，弹簧套5与中心管4之间设有弹簧6；弹簧6下端的中心管4外圆由上至下依次设有上挡块7、上挡环8、扶正块9、下挡环10、下挡块11和活塞12；上挡块7经螺钉30与上挡环8连接；下挡块11经螺钉30与下挡环10连接；螺钉30大头端位于扶正块9一侧。上接头1、上挡环8、下挡环10和活塞12内孔均设有耐磨环槽15；耐磨环槽15内设有耐磨环16。上接头1与扶正器壳体2之间、上接头1与中心管4之间、中心管4与活塞12之间以及扶正器壳体2与下接头3之间均设有密封槽17，密封槽17内设有密封圈18。

如图2所示，扶正器壳体2中间为大直径段，两端为小直径段的圆管结构；扶正器壳体2上端的小直径段内孔设有用于与上接头1连接的内管螺纹，扶正器壳体2下端的小直径段内孔设有用于与下接头3连接的内管螺纹；扶正器壳体2中间的大直径段设有沿圆周均布的一组轴向矩形长孔13，轴向矩形长孔13两侧设有由内至外向上倾斜的导向斜槽14，导向斜槽14与扶正块9两侧滑动连接；扶正器壳体2大直径段下部内孔中设有耐磨环槽15；耐磨环槽15内设有耐磨环16；耐磨环16上方和下方的扶正器壳体2内孔中设有密封槽17，密封槽17内设有密封圈18。如图3所示，扶正块9为长条结构，扶正块9外侧为圆弧凸面19，圆弧凸面19外侧镶嵌有一组均布的硬质合金20；扶正块9内侧为圆弧凹面21；扶正块9其余两侧均设有与导向斜槽14对应的导向凸筋22；导向凸筋22与导向斜槽14滑动连接；扶正块9上下端面为0～15度的对称倾斜面23。如图1所示，扶正块9上端抵在上挡环8底部，扶正块9下端抵在下挡环10顶部；如图4和图5所示，上挡环8底部和下挡环10顶部均设有与扶正块9上的对称倾斜面23对应的斜槽24；斜槽24的倾斜角度与扶正块9上下端面的对称倾斜面23对应；上挡环8和下挡环10的形状为带限位耳25的圆环状，限位耳25的数量和位置与扶正器壳体2上的轴向矩形长孔13数量对应；限位耳25上设有螺钉孔。如图6所示，中心管4为管状结构，内孔为等直径通孔；外圆分为三段，上段为大直径段，中段为中直径段，下段为小直径段；大直径段设有用于与上接头1连接的外螺纹，大直径段顶部设有用于安装中心管的一组T型槽26，T型槽26沿圆周均布。如图7所示，弹簧套5为圆筒结构，上部外圆设有圆锥面27；上部孔口与中心管4小直径段外圆配合，下部孔口大于弹簧外径；弹簧套5的内圆上部设有用于支撑弹簧的台阶28；弹簧套5顶端设有用于调节活塞行程的调节垫圈29。

实施例

本例是对现有可变径式稳定器的改进。现有可变径式稳定器存在结构复杂、制作成本高、使用寿命短、扶正块使用后复位困难，容易脱落的问题。

本例的防卡稳定器如图1所示，图1的中心线左侧画的是活塞位于下极限位置的示意图，中心线右侧画的是活塞位于上极限位置的示意图。包括上接头1、中心管4、弹簧套5、上挡块7、上挡环8、扶正块9、下挡块10、下挡环11、密封圈18、耐磨环16、活塞12、扶正器壳体2和下接头3等零部件构成。下接头3连接下部钻具和扶正器壳体2，下接头3的上端面为活塞12的下极限位置，即为扶正块9缩回的极限状态；弹簧套5下端面与上挡环8上端面之间的距离这为活塞12的总行程，当弹簧套5下端面与上挡环8上端面贴合时活塞12处于上极限位置，此时扶正块9处于最大的张开状态；扶正器壳体2上部连接上接头1，扶正器壳体2中间大直径段沿圆方向开有三个轴向矩形长孔13，并且在轴向矩形长孔13两侧面开有导向斜槽14，导向斜槽14与扶正器壳体2轴线成一定角度，每个轴向矩形长孔13内分别安装有一个扶正块9，扶正块9的两侧面设有与扶正器壳体2的导向斜槽14对应的导向凸筋22，导向凸筋22与导向斜槽14滑动连接。在泥浆压力作用下三个扶正块9形成联动，最大外圆处就形成了防卡稳定器的扶正外径，当扶正块9运行到上极限位置时即为最大扶正外径，当扶正块9运行到下极限位置时即为最小扶正外径；由于弹簧6的压力很大，扶正块9与上、下挡环、上、下挡块始终形成一体。当防卡稳定器下入井眼后，开动泥浆泵，当泥浆压强足够大时，克服弹簧6的推力，推动活塞12上行至上极限位置，即扶正块9打开；反之，停泵后，由于弹簧6推力的作用，扶正块9下行复位，即扶正块9收回；调节弹簧套5下端面和上挡环8上端面可调节活塞的总行程，可以轻松实现一套稳定器可变几种工作外径，非常方便。上接头1下端外圆设有外螺纹和密封直台与扶正器壳体2相连，上接头1上部母扣与上部钻具连接，上接头1中部内孔中的内螺纹用于连接和固定中心管4上端。中心管4上部外圆设有外螺纹用以连接上接头1；中心管4中部和下部均为做过防腐处理的直圆柱面；中心管4中心有一通孔，加工难度较简单；中心管4中部外圆与上接头最小内孔密封圈组成密封结构；中心管4下部外圆安装弹簧套5、活塞12及与挡环内孔的耐磨环支撑配合。弹簧套5上部外圆为圆锥面27有利于排沙和泥浆，弹簧套5顶部可以增加不同厚度的调节垫圈29以调节活塞12行程，实现不同的扶正直径；弹簧套5上部内孔与中心管4配合，弹簧套5下部内孔中装入弹簧6；弹簧套5起导向和保护弹簧6不被泥浆和沙子腐蚀或卡阻的作用。弹簧6采用力值较大截面为矩形的弹簧，也可以采用截面为圆形的弹簧。扶正器壳体2上部连接上接头1，扶正器壳体2中间大直径段沿圆周方向设有三个轴向矩形长孔13。每个轴向矩形长孔13的两侧面均设有导向斜槽14，导向斜槽14与扶正器壳体2的中轴线成20°角，每个轴向矩形长孔13内各装有一个扶正块9，扶正块9两侧设有与导向斜槽14对应的导向凸筋22，扶正块9可以在轴向矩形长孔13沿导向斜槽14滑动。在泥浆的作用下所有扶正块9形成联动。扶正块9的最大外圆形成防卡稳定器的扶正外径，当扶正块9运行到上极限位置时即为最大扶正外径，当扶正块9运行到下极限位置时即为最小扶正外径。扶正块9的上下端面为5°对称倾斜面23，与对称倾斜面23相配合的上挡环8下端面和下档环11上端面均设有与扶正块9相对应配合的斜槽24。以实现防卡稳定器在旋转工作时扶正块9的自锁，可增加工作面的稳定性。上、下挡环上的螺钉30为防脱出设计，螺钉30的大头均靠近扶正块9一侧，由于弹簧6的作用，扶正块9始终被上下两组挡块和挡环夹住，从而实现螺钉防掉。中心管4为最后组装的零件位于上接头1内部，当防卡稳定器接入钻具组合中时，防卡稳定器上部的管柱的公扣是旋入上接头1中的，堵住了中心管4的退出通道。只要中心管4不退出，弹簧套5与上挡环8之间的距离，即活塞12的行程是固定不变的，即使扶正块9运行到了极限位置，扶正块9与扶正器壳体2之间的滑槽不会完全脱开，因此扶正块9不会掉出。中心管4顶部设有T型槽26可以轻松实现中心管的旋入和退出。

本发明所提供的防卡稳定器利用导向凸筋扶正块在带导向滑槽扶正器壳体内滑动的机构，简单可靠的实现了扶正块的张开和缩回，即可变径功能。本发明的防卡稳定器结构简单，工作机构和零件数量均较少，工作可靠，易损件更换方便，调节稳定器工作外径简单快捷。加工最为复杂的扶正器壳体的总长度在1.2米以内长度较短，且内孔密封槽离孔口距离较短便于加工，能够在较小的设备上加工，极大控制了加工成本。扶正块的防脱出设计保证了工具零部件不会落入井中，增加了工具的安全性能。本防卡稳定器的水眼为贯通式标准水眼，保证了水眼中的随钻仪器可以正常下入。扶正块可以根据不同井眼尺寸在井台上、油田管子站、维修站现场更换，也可在使用磨损后进行更换，性价比较好。

Claims (1)

1.一种防卡稳定器，包括由上至下依次连接的上接头（1）、扶正器壳体（2）和下接头（3）构成的管壳组件；其特征在于：管壳组件内设有中心管（4），中心管（4）上端与上接头（1）的内螺纹连接；中心管（4）外套有弹簧套（5），弹簧套（5）与中心管（4）之间设有弹簧（6）；弹簧（6）下端的中心管（4）外圆由上至下依次设有上挡块（7）、上挡环（8）、扶正块（9）、下挡环（10）、下挡块（11）和活塞（12）；上挡块（7）经螺钉（30）与上挡环（8）连接；下挡块（11）经螺钉（30）与下挡环（10）连接；螺钉（30）大头端位于扶正块（9）一侧；

所述扶正器壳体（2）中间为大直径段，两端为小直径段的圆管结构；扶正器壳体（2）上端的小直径段内孔设有用于与上接头（1）连接的内管螺纹，扶正器壳体（2）下端的小直径段内孔设有用于与下接头（3）连接的内管螺纹；扶正器壳体（2）中间的大直径段设有沿圆周均布的一组轴向矩形长孔（13），轴向矩形长孔（13）两侧设有由内至外向上倾斜的导向斜槽（14），导向斜槽（14）与扶正块（9）两侧滑动连接；扶正器壳体（2）大直径段下部内孔中设有耐磨环槽（15）；耐磨环槽（15）内设有耐磨环（16）；耐磨环（16）上方和下方的扶正器壳体（2）内孔中设有密封槽（17），密封槽（17）内设有密封圈（18）；

所述扶正块（9）为长条结构，扶正块（9）外侧为圆弧凸面（19），圆弧凸面（19）外侧镶嵌有一组均布的硬质合金（20）；扶正块（9）内侧为圆弧凹面（21）；扶正块（9）其余两侧均设有与导向斜槽（14）对应的导向凸筋（22）；导向凸筋（22）与导向斜槽（14）滑动连接；扶正块（9）上下端面为0～15度的对称倾斜面（23）；

所述扶正块（9）上端抵在上挡环（8）底部，扶正块（9）下端抵在下挡环（10）顶部；上挡环（8）底部和下挡环（10）顶部均设有与扶正块（9）上的对称倾斜面（23）对应的斜槽（24）；斜槽（24）的倾斜角度与扶正块（9）上下端面的对称倾斜面（23）对应；上挡环（8）和下挡环（10）的形状为带限位耳（25）的圆环状，限位耳（25）的数量和位置与扶正器壳体（2）上的轴向矩形长孔（13）数量对应；限位耳（25）上设有螺钉孔；

所述中心管（4）为管状结构，内孔为等直径通孔；外圆分为三段，上段为大直径段，中段为中直径段，下段为小直径段；大直径段设有用于与上接头（1）连接的外螺纹，大直径段顶部设有用于安装中心管的一组T型槽（26），T型槽（26）沿圆周均布；

所述弹簧套（5）为圆筒结构，上部外圆设有圆锥面（27）；上部孔口与中心管（4）小直径段外圆配合，下部孔口大于弹簧外径；弹簧套（5）的内圆上部设有用于支撑弹簧的台阶（28）；弹簧套（5）顶端设有用于调节活塞行程的调节垫圈（29）；

所述上接头（1）、上挡环（8）、下挡环（10）和活塞（12）内孔均设有耐磨环槽（15）；耐磨环槽（15）内设有耐磨环（16）；

所述上接头（1）与扶正器壳体（2）之间、上接头（1）与中心管（4）之间、中心管（4）与活塞（12）之间以及扶正器壳体（2）与下接头（3）之间均设有密封槽（17），密封槽（17）内设有密封圈（18）。