CN211974876U - 一种离合器控制的遥控变径稳定器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离合器控制的遥控变径稳定器，包括本体和芯轴，以及自上而下依次设置在芯轴与本体环空腔内的复位弹簧、斜块、驱动机构，设置在本体壁上径向分布的多个扶正活塞，每个扶正活塞与对应斜块上的斜面构成轴向滑动限位配合，所述芯轴由上芯轴、下芯轴上下密封连接组成中通管柱，所述驱动机构为单向离合器控制的行程机构，包括驱动凸轮、单向离合器、凸轮销、上嵌合体、下嵌合体和限位销。本实用新型配合开关钻井泵可实现变径稳定器的工作状态切换，实现多次换位，驱动凸轮上无复杂的曲线曲面，凸轮销只驱动上嵌合体周向转动，周向转动只克服摩擦扭矩，受力小，变形小，通过地面钻井泵的泵压监测变径稳定器的外径状态。

Description

一种离合器控制的遥控变径稳定器

技术领域

本实用新型属于钻井工程设备领域的一种钻井的井下工具，具体涉及石油行业中定向井、水平井和大位移井钻井作业中使用的一种离合器控制的遥控变径稳定器。

背景技术

在定向井、水平井和大位移井钻井过程中，为确保实际钻井井眼轨迹满足设计井眼轨迹的要求，其中的一种方法是利用开关钻井泵控制的遥控变径稳定器，但现研制的此类变径稳定器存在如下的问题：

(1)内部控制稳定器变径大小的凸轮上曲线曲面复杂，加工困难；

(2)凸轮销受力大，易变形，进而导致变径控制可靠性差。

例如，中国专利201310691430.8公开了一种“机液式可变径稳定器”。其包括本体、心轴和节流机构，所述心轴和节流机构均位于本体内，所述心轴为一体式心轴；所述心轴由上到下分别套装有上活塞、第一复位弹簧、弹簧座、过盈套、多个楔块、凸轮行程控制机构、平衡活塞、定位套、第二复位弹簧、闷头和节流机构的节流嘴；所述弹簧座松配合地套装在心轴上，相对于弹簧座位置的本体上装有定位销，定位销的内端插接在弹簧座上；所述第一复位弹簧抵在上活塞与弹簧座之间；所述多个楔块均轴向固定在心轴上，相对于每个楔块位置的本体上沿周向均开有三个活塞孔，每个活塞孔内均装有一个活塞头，活塞头的尾部具有燕尾轨道，燕尾轨道与楔块上所开的燕尾槽滑动配合；所述凸轮行程控制机构包括凸轮体，凸轮体转动支撑在心轴上，相对于凸轮体位置的本体上安装有凸轮销，凸轮销的内端插入凸轮体外周的滑槽内；所述平衡活塞松配合地套装在心轴上；所述定位套轴向固定在心轴上，且位于平衡活塞下方；所述闷头松配合地套装在心轴上，相对于闷头位置的本体上安装有闷头销，闷头销的内端插接在闷头上；所述第二复位弹簧抵在定位套与闷头之间；相对于所述定位套与闷头之间位置的本体上开有多个滤孔，滤孔中装有滤板；所述平衡活塞之上、上活塞之下的本体与心轴围成的环形空腔为油腔，平衡活塞与闷头之间的环形空腔为低压钻井液腔，本体的顶部内腔、底部内腔和心轴的内腔均为高压钻井液腔。其中：

所述凸轮行程控制机构还包括上轴承座、两个推力轴承和下轴承座，所述两个推力轴承分别由上轴承座、下轴承座保持在凸轮体的两端，凸轮体为圆筒体形状，套在心轴外周，凸轮体外周的滑槽呈折线形延伸，滑槽的深度按凸轮规则变化；所述滑槽的深度变化规则为：第一高点—第一低点—第二高点—第二低点依次加深1.5±0.2mm，第三高点—第三低点—第四高点—第四低点依次加深1.5±0.2mm，第四低点—第三高点从最深渐变到最浅，第一高点和第三高点同深。

所述节流机构还包括卡簧、定位套筒、锁定环和节流头，其中卡簧、定位套筒和锁定环装在本体上，并且将节流头轴向固定在本体上，装在心轴底部的节流嘴的出口能套在节流头上。

所述楔块为筒体，楔块的外圆沿周向120°均布三个斜面，三个斜面上各开有一道用于安装活塞头的燕尾轨道的燕尾槽，其中燕尾槽起始端的开口比燕尾轨道宽。

所述心轴的上端还装有挡圈。

该稳定器所采用的凸轮机构中凸轮结构复杂，加工难度大，结构上凸轮销承受工具轴向液动力，受力大、易变形。

再如，中国专利200520125286.2公开了一种“钻井遥控变径稳定器”，包括壳体、压动机构、变径机构、控制机构和信号机构几部分。其特征是壳体为整体式，外表有螺旋翼面。压动机构由推动活塞、上心轴、下心轴、回位弹簧和弹簧座组成。变径机构由斜面体、径向活塞和密封圈组成。控制机构由凸轮体、凸轮销和轴承组成。信号机构由孔板总成和蘑菇头总成组成。上心轴和下心轴采用螺纹方式连接成一体。压动活塞安装在上心轴的最上端，上心轴和下心轴自上而下依次安装：回位弹簧、弹簧座、斜面体、凸轮体、平衡活塞、闷头和孔板总成。弹簧座用固定销固定到壳体上。五个斜面体沿轴向依次安装在壳体的螺旋翼面部位的内腔。十五个径向活塞分三组，沿轴向均布安装在壳体的三个螺旋翼面上，即每个螺旋翼面上均布安装五个径向活塞。凸轮销径向安装在壳体螺旋翼面的下面，凸轮销的前端插入凸轮体外表面的控制滑槽中，轴承安装在凸轮体地上、下端部。闷头用固定销固定到壳体上。蘑菇头总成安装在壳体下端部的内壁上。上述各部件中，凸轮体既能被下心轴带动上下移动，又能转动。安装在上、下心轴上的其它部件都只能被上、下心轴带动上下移动，而不能转动。压动活塞以下、平衡活塞以上的空腔中充满润滑油。其中：

上述钻进遥控变径稳定器中的壳体为圆柱体形状。有圆柱面内腔，上、下端有内螺纹，中部外表面有均布的三个螺旋翼面。螺旋翼面的外径大于壳体其余部分的外径。每个螺旋翼面上沿轴向均布五个安装径向活塞用的通孔。

上述钻井遥控变径稳定器中的斜面体为圆柱体形，有内孔。其外圆沿圆周120°均布加工出三个斜平面，三个斜平面的中心各有一道安装径向活塞用的轴向T型槽或燕尾槽。

上述钻井遥控变径稳定器中的径向活塞为圆柱体形状。其前端为圆柱面，与螺旋翼面外表面一样，镶嵌若干硬质合金块；其后端为斜平面，中心处有个轴向T型头或燕尾头；其外圆上有密封圈槽。

该专利核心凸轮控制机构的凸轮和凸轮销存在同样的问题。

为此本申请人在先申请并公开了一种锯齿轮驱动的可控变径稳定器(专利号201510704745.0)，包括本体，设置在本体内的芯轴，装在芯轴与本体环空腔内的复位弹簧、斜块、驱动机构、平衡活塞、压差活塞，固定在本体下端部的支撑筒、信号柱，以及设置在本体上的稳定器主体，在稳定器主体壁上径向分布有多个扶正活塞，扶正活塞与斜块上的多个斜面构成径向滑动限位配合；其中：芯轴由上芯轴、下芯轴上下密封连接组成中通管柱，上芯轴顶部外凸构成与本体内壁轴向滑动密封配合的活塞，复位弹簧设在活塞下方的环空腔内，复位弹簧下端通过弹簧座与本体相对固定连接，斜块与上芯轴固定连接，驱动机构位于斜块下方的下芯轴外；驱动机构包括上锯齿轮、上轴承、中锯齿轮、下轴承、上定位销、下锯齿轮、滑动销、压紧簧和簧座固定销，其中，上锯齿轮同本体固连，上轴承、中锯齿轮、下轴承安装在下芯轴上并与下芯轴构成旋转配合，上定位销安装在本体上对应中锯齿轮的位置，上定位销与中锯齿轮壁上的上定位槽、中定位槽、下定位槽限位配合，下锯齿轮设在中锯齿轮下方，下锯齿轮外壁轴向设有滑动槽，滑动槽与安装在本体上滑动销构成轴向滑动配合，压紧簧安装于下锯齿轮和压紧簧座之间，压紧簧上端与下锯齿轮内壁的凸起环限位配合，压紧簧下端通过压紧簧座、簧座固定销固连于本体上，上锯齿轮下端的锯齿同中锯齿轮上端的锯齿完全啮合，中锯齿轮下端的锯齿同下锯齿轮上端的锯齿完全啮合，中锯齿轮上端和下端各有齿距不同的锯齿；信号柱与下芯轴下端部构成插接配合；平衡活塞上方的本体、芯轴构成油腔，在压差活塞上表面上方对应的本体设由连通本体内外的环空孔。

该稳定器还包括一个设置在可控变径稳定器上部的一个加力单元，此加力单元呈圆柱状，外部为加力接头，内部有中空的加力芯轴，加力芯轴顶部通过外凸活塞与加力接头内壁轴向滑动密封，加力芯轴下部与加力接头内设凸沿轴向滑动密封，加力芯轴下端与上芯轴对接，在加力芯轴下安装有加力压簧，加力压簧底部与加力接头内设凸沿限位配合，在加力接头壁上设有内外贯通的加力环空孔。

采用上述方案后变径稳定器开关钻井泵可实现变径稳定器的工作状态切换，实现多次换位，锯齿轮上无复杂的曲线曲面，加工简单，相当于凸轮销的定位销只起定位作用，不会磨损，大大加强了控制的可靠性。但是其驱动机构部分仍然采用了以弹簧驱动的结构，在实际使用过程中可控性较低。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有变径稳定器所存在的缺陷，提供一种操控可靠性更强的离合器控制的遥控变径稳定器。

本实用新型的技术方案是：

一种离合器控制的遥控变径稳定器，包括本体，设置在本体内的芯轴，自上而下依次设置在芯轴与本体环空腔内的复位弹簧、斜块、驱动机构，以及设置在本体壁上径向分布的多个扶正活塞；其中，每个扶正活塞与对应斜块上的斜面构成轴向滑动限位配合，所述芯轴由上芯轴、下芯轴上下密封连接组成中通管柱，上芯轴顶部外凸台构成与本体内壁轴向滑动密封配合，复位弹簧设在上芯轴外凸台下方的环空腔内，复位弹簧下端与本体相对固定连接，斜块固定连接在复位弹簧下方的上芯轴外壁，驱动机构位于斜块下方的下芯轴与本体之间的环空腔内；其特征在于：所述驱动机构为单向离合器控制的行程机构，包括驱动凸轮、单向离合器、凸轮销、上嵌合体、下嵌合体和限位销；其中，上嵌合体上部与下芯轴外壁旋转密封配合，上嵌合体下部有带倒角的矩形牙齿；下嵌合体上部设有与上嵌合体矩形牙齿轴向间歇式啮合的带倒角矩形牙槽，下嵌合体下部带有环形槽，与固定在本体上的限位销进行轴向限位配合；驱动凸轮外侧圆周上设有凸轮直槽和凸轮斜槽组成的L形凹槽，与固定在本体上的凸轮销进行滑动限位配合，凸轮销与凸轮斜槽的滑动限位配合将驱动凸轮的轴向运动转换为周向转动；单向离合器为具有单向传递扭矩功能的单向离合器，单向离合器设置在上嵌合体上部与驱动凸轮之间预设的环形空腔内；上嵌合体和驱动凸轮轴向定位在下芯轴上，下芯轴、上嵌合体及驱动凸轮均可相对转动；下芯轴和驱动凸轮具有长短两种行程，斜块随上芯轴上行或下行，并带动扶正活塞在三个位置间变换。

上述方案进一步包括：

在下芯轴下端部和本体之间自上而下依次装有平衡活塞和压差活塞，在平衡活塞和压差活塞之间的本体管壁上设有径向贯通的环空孔。

所述下芯轴下端的本体内设置有信号体，信号体外径小于下芯轴内径，下芯轴下行是长行程时，下芯轴套住信号体。

所述驱动凸轮顶部和下芯轴之间安装有上止推轴承，驱动凸轮底部和上嵌合体之间安装有中止推轴承，上嵌合体和锁紧螺母之间安装有下止推轴承。

上芯轴、下芯轴与本体之间形成油腔；所述的上嵌合体和驱动凸轮之间还安装有滚针轴承。

所述的单向离合器主要由离合器保持架、离合器楔块组成。

所述扶正活塞与斜块通过T形槽连接，扶正活塞对斜块轴向行程限位。

所述上嵌合体和下芯轴间安装有增大转动摩擦力的密封。

所述驱动凸轮上的L形凹槽沿驱动凸轮外侧圆周均布多个；所述本体上有螺旋翼带，每个翼上有多个扶正活塞。

还包括弹簧座和锁紧螺母，所述复位弹簧下端是弹簧座，弹簧座卡固在本体上端内部；上嵌合体和驱动凸轮通过锁紧螺母轴向定位在下芯轴上。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的变径稳定器开关钻井泵可实现变径稳定器的工作状态切换，实现多次换位，驱动凸轮上无复杂的曲线曲面，加工简单，凸轮销只驱动上嵌合体周向转动，周向转动只克服摩擦扭矩，受力小，变形小，大大加强了控制的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的遥控变径稳定器的结构及非工作状态截面示意图。

图2为本实用新型的遥控变径稳定器齐平工作状态截面示意图。

图3为本实用新型的遥控变径稳定器伸出工作状态截面示意图。

图4为图1中的E—E截面示意图。

图5为图2中的F—F截面示意图。

图6为图3中的G—G截面示意图。

图7为本实用新型的一种单向离合器结构示意图。

图8为本实用新型的下嵌合体结构示意图。

图9为本实用新型的驱动凸轮结构示意图。

图10为本实用新型的上嵌合体结构示意图。

图11为图1中A部分的放大示意图。

图12为本实用新型的遥控变径稳定器的单向离合器剖面结构示意图。

附图标记为：1.本体，2.上芯轴，3.复位弹簧，4.弹簧座，5.斜块，6.扶正活塞，7.下芯轴，8.上止推轴承，9.驱动凸轮，10.单向离合器，11.滚针轴承，12.凸轮销，13.密封，14.中止推轴承，15.下止推轴承，16.锁紧螺母，17.上嵌合体，18.下嵌合体，19.限位销，20.平衡活塞，21.环空孔，22.压差活塞，23.信号体，24.下接头，25.离合器保持架，26.离合器楔块，27.下嵌合体顶面，28.下嵌合体矩形牙槽，29.下嵌合体底面，30.凸轮直槽，31.凸轮斜槽，32.上嵌合体矩形牙齿，33.上嵌合体底面，34.油腔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

实施例1

参照附图1，一种离合器控制的遥控变径稳定器，包括本体1，设置在本体1内的芯轴，自上而下依次设置在芯轴与本体1环空腔内的复位弹簧3、斜块5、驱动机构，以及设置在本体1壁上径向分布的多个扶正活塞6；其中，每个扶正活塞6与对应斜块5上的斜面构成轴向滑动限位配合，所述芯轴由上芯轴2、下芯轴7上下密封连接组成中通管柱，上芯轴2顶部外凸台构成与本体1内壁轴向滑动密封配合，复位弹簧3设在上芯轴2外凸台下方的环空腔内，复位弹簧3下端与本体1相对固定连接，斜块5固定连接在复位弹簧3下方的上芯轴2外壁，驱动机构位于斜块5下方的下芯轴7与本体1之间的环空腔内。参照附图11，所述驱动机构为单向离合器控制的行程机构，包括驱动凸轮9、单向离合器10、凸轮销12、上嵌合体17、下嵌合体18和限位销19。

其中，参照附图10，上嵌合体17上部与下芯轴7外壁旋转密封配合，上嵌合体17下部有带倒角的矩形牙齿32。参照附图8，下嵌合体18上部设有与上嵌合体矩形牙齿32轴向间歇式啮合的带倒角矩形牙槽28，下嵌合体18下部带有环形槽，与固定在本体1上的限位销19进行轴向限位配合。参照附图9，驱动凸轮9外侧圆周上设有凸轮直槽30和凸轮斜槽31组成的L形凹槽，与固定在本体1上的凸轮销12进行滑动限位配合，凸轮销12与凸轮斜槽31的滑动限位配合将驱动凸轮9的轴向运动转换为周向转动。单向离合器10为具有单向传递扭矩功能的单向离合器10，单向离合器10设置在上嵌合体17上部与驱动凸轮9之间预设的环形空腔内。上嵌合体17和驱动凸轮9轴向定位在下芯轴7上，下芯轴7、上嵌合体17及驱动凸轮9均可相对转动；下芯轴7和驱动凸轮9具有长短两种行程，斜块5随上芯轴2上行或下行，并带动扶正活塞6在三个位置间变换。

实施例2

在实施例1的基础上进一步包括：

在下芯轴7下端部和本体1之间自上而下依次装有平衡活塞20和压差活塞22，在平衡活塞20和压差活塞22之间的本体1管壁上设有径向贯通的环空孔21。

所述下芯轴7下端的本体1内设置有信号体23，信号体23外径小于下芯轴7内径，下芯轴7下行是长行程时，下芯轴7套住信号体23。

所述驱动凸轮9顶部和下芯轴7之间安装有上止推轴承8，驱动凸轮9底部和上嵌合体17之间安装有中止推轴承14，上嵌合体17和锁紧螺母16之间安装有下止推轴承15。

上芯轴2、下芯轴7与本体1之间形成油腔34；所述的上嵌合体17和驱动凸轮9之间还安装有滚针轴承11。

参照附图7，所述的单向离合器10主要由离合器保持架25、离合器楔块26组成。

所述扶正活塞6与斜块5通过T形槽连接，扶正活塞6对斜块5轴向行程限位。

所述上嵌合体17和下芯轴7间安装有增大转动摩擦力的密封13。

所述驱动凸轮9上的L形凹槽沿驱动凸轮9外侧圆周均布多个；所述本体1上有螺旋翼带，每个翼上有多个扶正活塞6。

所述复位弹簧3下端是弹簧座4，弹簧座4卡固在本体1上端内部；上嵌合体17和驱动凸轮9通过锁紧螺母16轴向定位在下芯轴7上。

典型实施例3

参照附图1，离合器控制的遥控变径稳定器包括本体1，本体1下端连接下接头24，本体1上端和下接头24下端分别连接上方和下方的钻柱。本体1内置有上芯轴2、下芯轴7，上芯轴2和下芯轴7自上而下固定连接，上芯轴2和下芯轴7的内腔为钻井液通道。下芯轴7下端和下接头24之间设置有信号体23。上芯轴2上布置有复位弹簧3，复位弹簧3上端受上芯轴2顶部外凸台阶限位，复位弹簧3下端是弹簧座4，弹簧座4与本体1构成限位配合。在弹簧座4下方的本体1内部，上芯轴2下方外置有斜块5，对应斜块5外部的本体1上设有径向活塞孔，活塞孔内安装扶正活塞6，扶正活塞6内端与斜块5通过T形槽连接。上芯轴2、下芯轴7与本体1之间的空间为油腔34，油腔34内充满油。在下芯轴7下端，下芯轴7和本体1之间自上而下依次装有平衡活塞20和压差活塞22，在平衡活塞20和压差活塞22之间的本体1管壁上设有贯通的环空孔21。

参照附图11和图12，下芯轴7外部的平衡活塞20上方装有单向离合器控制的行程机构，单向离合器控制的行程机构包括上止推轴承8、驱动凸轮9、滚针轴承11、单向离合器10、凸轮销12、中止推轴承14、上嵌合体17、下止推轴承15、锁紧螺母16、下嵌合体18、限位销19。在下芯轴7上部，由里到外套装有锁紧螺母16、上嵌合体17、滚针轴承11、单向离合器10、驱动凸轮9。其中，驱动凸轮9顶部和下芯轴7之间安装有上止推轴承8，驱动凸轮9底部和上嵌合体17之间安装有中止推轴承14，上嵌合体17和锁紧螺母16之间安装有下止推轴承15。上嵌合体17和驱动凸轮9通过锁紧螺母16轴向定位在下芯轴7上，上嵌合体17和下芯轴7间安装有增大转动摩擦力的密封13。上嵌合体17和驱动凸轮9之间安装有滚针轴承11和单向离合器10，单向离合器10嵌在驱动凸轮9和上嵌合体17之间单向传递扭矩，具有类似棘轮的功能。

参照附图7，单向离合器10主要由离合器保持架25、离合器楔块26组成，使得驱动凸轮9单向转动时，离合器楔块26处于锁止状态，驱动凸轮9带动上嵌合体17转动，而驱动凸轮9反向转动(从上往下看为顺时针)时，上嵌合体17不随驱动凸轮9转动。滚针轴承11精确控制驱动凸轮9和上嵌合体17的配合间隙，保证单向离合器10稳定工作。凸轮销12固定于本体1内侧且具有突出的销轴，且其销轴可以在驱动凸轮9上的凸轮直槽30和凸轮斜槽31内滑动(参照附图9)，凸轮销12与凸轮斜槽31的滑动配合将驱动凸轮9的轴向运动转为周向转动。下芯轴7、上嵌合体17及驱动凸轮9均可相对转动。下嵌合体18通过限位销19安装在上嵌合体17下方，限位销19固定在本体1上并对下嵌合体18轴向限位，下嵌合体18可以相对限位销19转动。上嵌合体17每次转动并下行至下嵌合体18处限位，上嵌合体矩形牙齿32与的下嵌合体矩形牙槽28间歇式啮合。

参照附图1，本体1上有螺旋翼带，每个翼上有多个扶正活塞6。扶正活塞6由斜块5推出或拉回，当斜块5下行时，推动扶正活塞伸出到本体外，工具外径变大；当斜块上行时，由于斜块5与扶正活塞6通过T形槽结构连接，斜面体将活塞拉回到本体1内部，工具外径变小。遥控变径稳定器的变径范围通过斜块5下行的距离控制，斜块5下行距离越大活塞的伸出的长度越大。扶正活塞6还对斜块5轴向行程限位。

应用实施例4

本实用新型的离合器控制的遥控变径稳定器串接到钻柱中，上芯轴2和下芯轴7的工作过程为：当开泵后钻井液流经钻柱，变径稳定器内部为钻具内泵压，变径稳定器下部的环空孔21使得油腔34的压强为环空压强。钻进时变径稳定器下部的钻具和钻头存在压耗，钻具内压强大于环空压强，由于上芯轴2活塞上平面将受到钻具内压强作用，下平面将受到环空压强作用，因此上芯轴2产生向下的动力下行并压缩复位弹簧3，同时固定连接在一起的下芯轴7也下行，单向离合器控制的行程机构随之动作。当停泵后，变径稳定器内外压力平衡，复位弹簧3回弹，推动上芯轴2和下芯轴7上行，单向离合器控制的行程机构再次动作。

离合器控制的遥控变径稳定器中单向离合器控制的行程机构动作过程为：驱动凸轮9上有凸轮直槽30和凸轮斜槽31组合而成的L形凹槽，沿驱动凸轮9外侧圆周均布多个。第一次开泵后，驱动凸轮9随下芯轴7下行一次，下行过程中由于凸轮销12相对驱动凸轮9上的L形凹槽运动，则驱动凸轮9将在下行的过程同时逆时针转动(从上往下看)，此时单向离合器10的离合器楔块26转动，径向展开，楔块26锁止，上嵌合体17将随着驱动凸轮9的转动而转动(参照附图12)，直到凸轮销12离开斜凹槽31并进入凸轮直槽30，此时上嵌合体矩形牙齿32同下嵌合体顶面27接触，下芯轴7不能再下行，扶正活塞6同本体1外圆柱面平齐，此次上芯轴2和下芯轴7下行距离较短，参照附图2和图5。当停泵后复位弹簧3回弹带动上芯轴2上行，参照附图4，则驱动凸轮9将在上行的过程同时顺时针转动(从上往下看)，此时单向离合器10的离合器楔块26转动，径向回缩，楔块26解除锁止，上嵌合体17不随着驱动凸轮9的转动而转动，直到斜块5和扶正活塞6接触，此时下芯轴7不能再上行，此次上芯轴2和下芯轴7上行距离较短，扶正活塞6内缩于本体1内，参照附图1、图4、和图11。当再次开泵，驱动凸轮9随下芯轴7下行，下行过程中由于凸轮销12相对驱动凸轮9上的L形凹槽运动，则驱动凸轮9将在下行的过程同时逆时针转动(从上往下看)，此时单向离合器10的离合器楔块26转动，径向展开，楔块26锁止，上嵌合体17将随着驱动凸轮9的转动而转动，直到凸轮销12离开凸轮斜槽31并进入凸轮直槽30，由于上嵌合体17的转动，此时上嵌合体17的上嵌合体矩形牙齿32正好可以同下嵌合体18的下嵌合体矩形牙槽28相啮合，下芯轴7可以继续下行，直到上嵌合体底面33和下嵌合体底面29相接触，下芯轴7不能再下行，此时扶正活塞6伸出本体1外圆柱面，此次上芯轴2和下芯轴7下行距离较长，参照附图3和图6。当再次停泵后，复位弹簧3回弹带动上芯轴2上行，则驱动凸轮9将在上行的过程中先不转动，直到凸轮销12离开凸轮直槽30进入凸轮斜槽31，驱动凸轮9开始顺时针转动(从上往下看)，此时单向离合器10的离合器楔块26处于自由状态，上嵌合体17不随着驱动凸轮9的转动而转动，直到斜块5和扶正活塞6接触，此时下芯轴7不能再上行，扶正活塞6内缩于本体1内，此次上芯轴2和下芯轴7上行距离较长，参照附图1、图4和图11。

如此循环，每次开泵单向离合器控制的行程机构动作一次，上芯轴2和下芯轴7上行和下行，并且具有长短两种行程，安装于上芯轴2上的斜块5带动扶正活塞6在三个位置间变换，变径稳定器外径状态切换一次，实现变径稳定器外径状态的切换。

变径稳定器的外径状态监测：信号体23外径小于下芯轴7内径，由于下芯轴7下行的行程是不一样的，当下芯轴7下行是短行程时，下芯轴7下行终了没有套住信号体23，对钻井液几乎没能起到节流的作用，参照附图2。当下芯轴7下行是长行程时，下芯轴7下行终了套住信号体23，则钻井液过流面积显著缩小，产生节流的作用，参照附图3，地面钻井泵的泵压显示变大，钻井的过程中正是通过此泵压的变化确定井下变径稳定器的外径状态。

Claims (10)

1.一种离合器控制的遥控变径稳定器，包括本体(1)，设置在本体(1)内的芯轴，自上而下依次设置在芯轴与本体(1)环空腔内的复位弹簧(3)、斜块(5)、驱动机构，以及设置在本体(1)壁上径向分布的多个扶正活塞(6)；其中，每个扶正活塞(6)与对应斜块(5)上的斜面构成轴向滑动限位配合，所述芯轴由上芯轴(2)、下芯轴(7)上下密封连接组成中通管柱，上芯轴(2)顶部外凸台构成与本体(1)内壁轴向滑动密封配合，复位弹簧(3)设在上芯轴(2)外凸台下方的环空腔内，复位弹簧(3)下端与本体(1)相对固定连接，斜块(5)固定连接在复位弹簧(3)下方的上芯轴(2)外壁，驱动机构位于斜块(5)下方的下芯轴(7)与本体(1)之间的环空腔内；其特征在于：所述驱动机构为单向离合器控制的行程机构，包括驱动凸轮(9)、单向离合器(10)、凸轮销(12)、上嵌合体(17)、下嵌合体(18)和限位销(19)；其中，上嵌合体(17)上部与下芯轴(7)外壁旋转密封配合，上嵌合体(17)下部有带倒角的矩形牙齿(32)；下嵌合体(18)上部设有与上嵌合体矩形牙齿(32)轴向间歇式啮合的带倒角矩形牙槽(28)，下嵌合体(18)下部带有环形槽，与固定在本体(1)上的限位销(19)进行轴向限位配合；驱动凸轮(9)外侧圆周上设有凸轮直槽(30)和凸轮斜槽(31)组成的L形凹槽，与固定在本体(1)上的凸轮销(12)进行滑动限位配合，凸轮销(12)与凸轮斜槽(31)的滑动限位配合将驱动凸轮(9)的轴向运动转换为周向转动；单向离合器(10)为具有单向传递扭矩功能的单向离合器(10)，单向离合器(10)设置在上嵌合体(17)上部与驱动凸轮(9)之间预设的环形空腔内；上嵌合体(17)和驱动凸轮(9)轴向定位在下芯轴(7)上，下芯轴(7)、上嵌合体(17)及驱动凸轮(9)均可相对转动；下芯轴(7)和驱动凸轮(9)具有长短两种行程，斜块(5)随上芯轴(2)上行或下行，并带动扶正活塞(6)在三个位置间变换。

2.根据权利要求1所述的离合器控制的遥控变径稳定器，其特征在于：在下芯轴(7)下端部和本体(1)之间自上而下依次装有平衡活塞(20)和压差活塞(22)，在平衡活塞(20)和压差活塞(22)之间的本体(1)管壁上设有径向贯通的环空孔(21)。

3.根据权利要求2所述的离合器控制的遥控变径稳定器，其特征在于：所述下芯轴(7)下端的本体(1)内设置有信号体(23)，信号体(23)外径小于下芯轴(7)内径，下芯轴(7)下行是长行程时，下芯轴(7)套住信号体(23)。

4.根据权利要求1、2或3所述的离合器控制的遥控变径稳定器，其特征在于：所述驱动凸轮(9)顶部和下芯轴(7)之间安装有上止推轴承(8)，驱动凸轮(9)底部和上嵌合体(17)之间安装有中止推轴承(14)，上嵌合体(17)和锁紧螺母(16)之间安装有下止推轴承(15)。

5.根据权利要求1、2或3所述的离合器控制的遥控变径稳定器，其特征在于：上芯轴(2)、下芯轴(7)与本体(1)之间形成油腔(34)；所述的上嵌合体(17)和驱动凸轮(9)之间还安装有滚针轴承(11)。

6.根据权利要求1、2或3所述的离合器控制的遥控变径稳定器，其特征在于：所述的单向离合器(10)主要由离合器保持架(25)、离合器楔块(26)组成。

7.根据权利要求1、2或3所述的离合器控制的遥控变径稳定器，其特征在于：所述扶正活塞(6)与斜块(5)通过T形槽连接，扶正活塞(6)对斜块(5)轴向行程限位。

8.根据权利要求1、2或3所述的离合器控制的遥控变径稳定器，其特征在于：所述上嵌合体(17)和下芯轴(7)间安装有增大转动摩擦力的密封(13)。

9.根据权利要求1、2或3所述的离合器控制的遥控变径稳定器，其特征在于：所述驱动凸轮(9)上的L形凹槽沿驱动凸轮(9)外侧圆周均布多个；所述本体(1)上有螺旋翼带，每个翼上有多个扶正活塞(6)。

10.根据权利要求1、2或3所述的离合器控制的遥控变径稳定器，其特征在于：还包括弹簧座(4)和锁紧螺母(16)，所述复位弹簧(3)下端是弹簧座(4)，弹簧座(4)卡固在本体(1)上端内部；上嵌合体(17)和驱动凸轮(9)通过锁紧螺母(16)轴向定位在下芯轴(7)上。

Images