CN2203350Y - 一种加压可调式稳定器 - Google Patents

Abstract

一种加压可调式稳定器，由上接体、稳定器本体、 锁定机构、变径器、大活塞和下接体几部分组成。锁 定机构是由套、锥阀、活块、弹簧、堵头和稳定器本体 组成。稳定器具有两个锁定位置，先开泵，后加钻压， 为小直径状态；先加钻压，后开泵，为大直径状态。稳 定器本体上有数道螺旋棱，每道螺旋棱上开设有数个 孔道，位于孔道中的大活塞可伸出或缩入。大活塞上 设有压力补偿机构，能有利于大活塞的伸缩和增大和 井壁的有效接触面积。

Description

本实用新型主要用于石油定向钻井和水平井钻井中的底部钻具组合上，是对常规稳定器在性能上的重大改进。

目前，国内外定向钻井普遍使用的底部钻具组合中的稳定器是不能实现变径功能的，一旦钻具入井，底部钻具组合性能唯一，如果要改变底部钻具组合性能，必须把钻具起出井眼，重新调整第一稳定器和第二稳定器的尺寸或位置，这样就浪费了大量的时间，增加了钻井成本。之后人们为了实现在地面不起钻达到改变井下底部钻具组合性能的目的，对可调稳定器开展了大量研究，从遥控底部钻具组合控制方式方面概括起来可分为四种，即投球控制式、排量控制式、电流控制式和钻压控制式。这四种类型的可调稳定器尽管有的也发挥了应有的作用，但是都普遍存在着各自的问题：

1、投球控制式可调稳定器在进行地面遥控操作时，必须把钻杆卸开，通过向钻杆内投球来遥控井下工具的工作状态，这样就要中断钻井作业，带来不必要的附加操作。

2、排量控制式可调稳定器的关键是利用加大排量来遥控井下工具的状态。当井下工具状态改变之后，又恢复到原来正常的排量，这就要求排量要精确计量。目前在我国各油田的钻井队此计量技术还不过关，势必会影响遥控效果。再者，这种方法要求工具对排量的分辩率要高，即实现变径动作时的排量要明显高于正常排量，否则在正常工况下，稳定器会不停地动作。一般井身结构、钻具结构确定后，排量基本是一定的，要实现超正常排量，柴油机、泥浆泵等许多设备都要相应改变其常规工作状态，这样所带来的附加操作就更多了。

3、电流控制式可调稳定器则主要通过传感器和相应的机构来达到自动控制目的，由于井下条件非常恶劣，此类传感器的质量要求特别高，此类可调稳定器正是因为这一问题限制了进一步发展。

4、钻压控制式可调稳定器是通过钻压来遥控稳定器的外径尺寸，目前现有的此类可调稳定器由于伸缩部分大都采用小柱塞，而柱塞与井壁的有效接触面积是有限的，再者这种结构的工作腔与环空里的泥浆难以保证有效密封，即使能保证密封也难以实现由于较大的压差而致的压力补偿，柱塞伸缩的灵活性势必会受到限制，而上面所述的三类可调稳定器也普遍存在着这种问题。

综上所述，四种类型的可调稳定器主要存在以下问题：

①投球控制式可调稳定器在使用过程中要增加附加操作，延误钻井作业；

②排量控制式可调稳定器在使用过程中也要增加附加操作，并且排量不易控制；

③电流控制式可调稳定器由于传感器质量而限制其进一步发展；

④钻压控制式可调稳定器在使用时工作腔与环空里的钻井液难以保证有效密封，不能实现压力补偿。

本实用新型是为了克服投球控制式可调稳定器在使用中附加操作多，排量控制式可调稳定器在使用中附加操作多，排量不易控制，电流控制式可调稳定器易发生传感器质量问题和钻压控制式可调稳定器在使用时工作腔与环空里的钻井液难以保证有效密封，不能实现压力补偿等缺点而专门设计的新型加压可调式稳定器。

本实用新型技术解决方案是：它主要由上接体［1］、稳定器本体［9］、锁定机构［14］、变径器［11］、大活塞［10］和下接体［12］几部分组成。

上接体［1］上部有锥形管螺纹，中间有凸起的台阶，下部通过螺纹与稳定器本体［9］连接，稳定器本体［9］有数道螺旋棱，每道棱上开设有数个孔道，上接体［1］和套［3］组成弹簧［2］的承压支座，套［3］上端有向内凸的台阶，外侧设有密封槽，锥阀［4］在套［3］里面与其相接触，锥阀［4］上部开设有两个相交的通孔，下部外侧有一道圆弧状环槽，堵头［8］和套［3］组成弹簧［7］的承压支座，套［3］的下部开有孔道，活块［6］位于孔道间，活块［6］的外部边缘形状与稳定器本体［9］上部所设的上下两个位置的圆弧形环槽形状相同，二者相互配合，堵头［8］下部与变径器［11］相接触，变径器［11］外部阶梯形塔形面与大活塞［10］配合。大活塞［10］位于稳定器本体［9］开设的螺旋棱上的孔道中，下接体［12］与变径器［11］用螺纹联接，下接体［12］的一侧开设有卸压阀［13］。

压板［15］用螺钉固定在稳定器本体［9］上，压板［15］和弹簧［16］能够使得大活塞［10］及时复位。大活塞［10］一侧设有压力补偿腔［19］，限位卡簧［17］在压力补偿腔［19］的外部，实现对活塞［18］的限位，随着变径器［11］、大活塞［10］和稳定器本体［9］构成的工作腔压力的变化，活塞［18］上下滑动，以调节环空与工作腔压力的平衡。大活塞［10］增大了它与井壁的接触面积，从而增大了可调稳定器的稳定性。

本实用新型与现有同类设备相比，具有性能可靠，操作简单，不给钻井作业增加附加操作的特点，因而更能有效地减少钻井作业时间，节约钻井成本，具有很高的实用价值。

说明书附图：图1    一种加压可调式稳定器结构示意图

图2    A－A位置剖视图

图3    B－B位置剖视图

附图说明：1－上接体        11－变径器

2－弹簧        12－下接体

3－套        13－卸压阀

4－锥阀        14－锁定机构

5－钻井液通道        15－压板

6－活块        16－弹簧

7－弹簧        17－限位卡簧

8－堵头        18－活塞

9－稳定器本体        19－压力补偿腔

10－大活塞

下面结合附图1、附图2、附图3对本实用新型做进一步的详述。

本实用新型按图1装配好后，安装在底部钻具组合中的第二稳定器位置，下钻到井底，若实际情况不需要使稳定器变径到大尺寸位置，则需先开钻井泵。开泵以后，因为套［3］与锥阀［4］在弹簧［7］的作用下封闭了钻具内的钻井液通道［5］，致使套［3］上部钻具内钻井液液柱压力升高，蹩压到一定值，弹簧［7］变形，通道［5］打开，锥阀［4］下行，活块［6］受锥阀［4］的挤压而向外滑动，与稳定器本体［9］上面的圆弧形环槽接触后，此时可调稳定器的状态被锁定，此为第一锁定位置。

若实际情况需要使稳定器变径到大尺寸位置，则要先停止钻井泵的工作。停泵后，锥阀［4］在弹簧［7］的作用下上行，活块［6］受干扰后会向内滑动，第一锁定状态被解锁。钻压加到一定值，下接体［12］和变径器［11］以及锁定机构［14］由于弹簧［2］的变形而上移，当套［3］在顶端与上接体［1］的下端面接触后，弹簧［2］变形停止，再开泵，因为套［3］与锥阀［4］在弹簧［7］的作用下封闭了钻具内的钻井液通道［5］，使套［3］上部钻具内液柱压力升高，蹩压到一定值，弹簧［7］变形，通道［5］打开，锥阀［4］下行，活块［6］受锥阀［4］的挤压而向外滑动，与稳定器本体［9］上面的圆弧形环槽接触后，此时可调稳定器的状态被锁定，此为第二锁定位置。在这个过程中，变径器［11］阶梯形的塔形工作面推动大活塞［10］逐渐向外伸出，可调稳定器即实现了变径功能。随着变径器［11］、大活塞［10］和稳定器本体［9］构成的工作腔压力的变化，活塞［18］上下滑动，以调节环空与工作腔压力的平衡。大活塞［10］增大了它与井壁的接触面积，从而增大了可调稳定器的稳定性，并且克服了目前现有的钻压控制式可调稳定器在使用时工作腔与环空中的钻井液难以保证有效密封、不能实现压力补偿和性能不稳定的缺点。

Claims (8)

1、一种由上接体[1]、稳定器本体[9]、锁定机构[14]、变径器[11]、大活塞[10]和下接体[12]几大部分组成的加压可调式稳定器，其特征是上接体[1]装在稳定器本体[9]的上部，变径器[11]装在稳定器本体[9]的中间，其顶部与锁定机构中的堵头[8]相接触，下端与下接体[12]螺纹连接。稳定器本体[9]与下接体[12]通过花键连接。

2、根据权利要求1所述的加压可调式稳定器装置，其特征是上接体［1］上部有锥形管螺纹，中间有凸起的台阶，下部通过螺纹与稳定器本体［9］连接。

3、根据权利要求1所述的加压可调式稳定器装置，其特征是稳定器本体［9］有数道螺旋棱，每道棱上开设有数个孔道，大活塞［10］位于孔道中，大活塞［10］的底部与变径器［11］的阶梯形塔形面相配合，稳定器本体［9］上部有两道圆弧形环槽与活块［6］相配合。

4、根据权利要求1所述的加压可调式稳定器装置，其特征是套［3］上端有向内凸的台阶，外侧设有密封槽，锥阀［4］上部开设有两个相交的通孔，下部外侧有一道圆弧形环槽。

5、根据权利要求1所述的加压可调式稳定器装置，其特征是上接体［1］和套［3］组成弹簧［2］的支座，堵头［8］和锥阀［4］组成弹簧［7］的承压支座。

6、根据权利要求1所述的加压可调式稳定器装置，其特征是套［3］、锥阀［4］、活块［6］、弹簧［7］、堵头［8］和稳定器本体［9］构成了本实用新型的锁定机构［14］。

7、根据权利要求1所述的加压可调式稳定器装置，其特征是变径器［11］为阶梯形的塔状结构，中间有一通孔，上部和下部都开有密封槽，大活塞［10］上，设有压力补偿腔［19］、活塞［18］和限位卡簧［17］。

8、根据权利要求1所述的加压可调式稳定器装置，其特征是下接体［12］中部开设有花键，上部和下部都开有密封槽。

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