CN110847822A - 一种遥控可变径稳定器 - Google Patents

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张金玉
汤历平
唐瑞
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Abstract

本发明公开了一种遥控可变径稳定器，其特征在于：所述上壳体内壁设有4个组合滑槽且组合滑槽沿上壳体内壁周向均匀分布，上芯轴上设有4个驱动压杆且驱动压杆沿上芯轴周向均匀分布，组合滑槽上端用于支撑和限制弹簧，组合滑槽与驱动压杆相互作用；所述组合滑槽设有上端弧滑面、长直滑面、过渡端面、中端弧滑面、下端弧滑面、下端端面、侧壁滑面、上端端面、过渡面、长端面、中端端面，驱动压杆设有驱动端头、驱杆和加强拉杆，由弹簧、组合滑槽和驱动压杆共同组成变径机构，用于控制径向活塞的伸出或收缩。本发明可用于改变下部钻具组合结构，在此基础上实现对井眼轨迹的控制。

Description

一种遥控可变径稳定器
技术领域
本发明涉及一种油气井钻井装置，特别是一种遥控可变径稳定器，属于机械工程技术领域。
背景技术
在钻井过程中需要使用稳定器用于实现不同类型钻具组合的变化，从而通过井段的增斜、稳斜或降斜实现对井眼轨迹的控制。传统下部钻具组合的变化通常借助常规稳定器，即当需要变化钻具组合类型时，将钻柱起出并安装所需常规稳定器后再重新下入井中。当每次需要变化钻具组合类型，至少需要起下钻一次，对钻井作业而言浪费时间而又增加成本。可变径稳定器可通过井下变径，达到不起下钻便实现对井眼轨迹控制的目标，用于深井或定向井等可大幅提高钻井效率。专利ZL 201510705899.1公开了一种遥控可变径稳定器，该结构基于圆珠笔结构，替代了广泛使用的凸轮体结构，具有一定的先进性。
毫无疑问，遥控可变径稳定器的核心在于变径机构的结构。本发明旨在提供另一种结构的可变径稳定器，从而用于油气钻井中井眼轨迹的控制。
发明内容
本发明的目的在于为了达到上述目标，特提出一种遥控可变径稳定器，从而用于控制油气井井眼轨迹。
为达到上述目的，本发明解决此技术问题采用的技术方案是：
一种遥控可变径稳定器，由上壳体、压动活塞、密封圈、上芯轴、弹簧、组合滑槽、驱动压杆、中芯轴、下壳体、斜面体，径向活塞、下芯轴、注油孔销、排气孔销、平衡活塞、滤板、卡簧、闷头、支撑销、止动销、上孔板、下孔板、蘑菇内芯、蘑菇外圈、套筒、碟簧和转换接头组成，其中上壳体与下壳体、下壳体与转换接头、压动活塞与上芯轴、上芯轴与中芯轴、中芯轴与下芯轴、下芯轴与上孔板、上孔板与下孔板均通过螺纹连接，其特征在于：所述上壳体内壁设有4个组合滑槽且组合滑槽沿上壳体内壁周向均匀分布，上芯轴上设有4个驱动压杆且驱动压杆沿上芯轴周向均匀分布，组合滑槽上端用于支撑和限制弹簧，组合滑槽与驱动压杆相互作用；所述组合滑槽设有上端弧滑面、长直滑面、过渡端面、中端弧滑面、下端弧滑面、下端端面、侧壁滑面、上端端面、过渡面、长端面、中端端面，驱动压杆设有驱动端头、驱杆和加强拉杆，由弹簧、组合滑槽和驱动压杆共同组成变径机构，用于控制径向活塞的伸出或收缩。
所述的一种遥控可变径稳定器的方法，其特征在于：变径机构的初始状态为驱动端头位于上端弧滑面的顶端，此时径向活塞处于收缩状态；当第一次开泵时，钻井液使压动活塞带动上芯轴向下运动从而驱动变径机构执行变径操作使得径向活塞向外伸出：在径向活塞由收缩状态变为伸出状态的过程中，驱动压杆沿组合滑槽向下滑动，驱动端头沿上端弧滑面滑行至长直滑面继续向下滑动，滑动过程中掉入下端端面，此时停泵，受弹簧恢复力的作用上芯轴带动驱动压杆向上运动，驱动端头向上滑动经由中端弧滑面，掉入过渡面，被过渡端面阻止，此时弹簧处于压缩状态；当第二次开泵时，压动活塞带动上芯轴使处于压缩状态的弹簧进一步压缩，驱动端头作用于下端弧滑面并沿下端弧滑面向下滑动至侧壁滑面，驱动压杆由于变形产生的恢复力使驱动端头掉入长端面此时减小流体压力，受弹簧恢复力的作用驱动端头沿侧壁滑面向上运动，驱动端头向上滑动至上端弧滑面顶端时，驱动压杆的恢复力使驱动端头弹回中端端面并被上端端面阻止，此时驱动端头位于上端弧滑面的顶端，从而完成一个循环。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：(1)本发明的遥控可变径稳定器的变径机构主要依靠驱动压杆和组合滑槽间的相互作用来实现，结构操作方便；(2)本发明当驱动压杆上的驱动端头处于不同的位置时对应不同的径向活塞状态，因此可通过设计组合滑槽的尺寸，实现对驱动端头在组合滑槽中的位置从而判断稳定器处于何种状态。
附图说明
图1为本发明当径向活塞处于收缩状态的结构示意图；
图2为本发明中组合滑槽与驱动压杆相互作用时的结构示意图；
图3为本发明中组合滑槽与驱动压杆相互作用时的另一结构示意图；
图4为本发明中组合滑槽与驱动压杆相互作用时的俯视图；
图5为本发明中设置于上芯轴上驱动压杆的结构示意图；
图6为本发明中组合滑槽的结构示意图；
图7为本发明中当驱动压杆上的驱动端头滑入中端端面、径向活塞处于收缩状态时驱动压杆与组合滑槽的结构示意图；
图8为本发明中当驱动压杆上的驱动端头滑入过渡面、径向处于伸出状态时驱动压杆与组合滑槽的结构示意图；
图9为本发明中当驱动压杆上的驱动端头沿长端面向上滑动、径向活塞由伸出到收缩变化过程中驱动压杆与组合滑槽的结构示意图。
图中：1.上壳体，2.压动活塞，3.密封圈，4.上芯轴，5.弹簧，6.组合滑槽，6a.上端弧滑面，6b.长直滑面，6c.过渡端面，6d.中端弧滑面，6e.下端弧滑面，6f.下端端面，6g.侧壁滑面，6h.上端端面，6i.过渡面，6j.长端面，6k.中端端面，7.驱动压杆，7a.驱动端头，7b.驱杆，7c.加强拉杆，8.中芯轴，9.下壳体，10.斜面体，11.径向活塞，12.下芯轴，13.油气孔销，14.排气孔销，15.平衡活塞，16.滤板，17.卡簧，18.闷头，19.支撑销，20.止动销，21.上孔板，22.下孔板，23.蘑菇内芯，24.蘑菇外圈，25.套筒，26.碟簧，27.转换接头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1至图9所示，一种遥控可变径稳定器，由上壳体1、压动活塞2、密封圈3、上芯轴4、弹簧5、组合滑槽6、驱动压杆7、中芯轴8、下壳体9、斜面体10、径向活塞11、下芯轴12、注油孔销13、排气孔销14、平衡活塞15、滤板16、卡簧17、闷头18、支撑销19、止动销20、上孔板21、下孔板22、蘑菇内芯23、蘑菇外圈24、套筒25、碟簧26和转换接头27组成，其中上壳体1与下壳体9、下壳体9与转换接头27、压动活塞2与上芯轴4、上芯轴4与中芯轴8、中芯轴8与下芯轴12、下芯轴12与上孔板21、上孔板21与下孔板22均通过螺纹连接，其特征在于：所述上壳体1内壁设有4个组合滑槽6且组合滑槽6沿上壳体1内壁周向均匀分布，上芯轴4上设有4个驱动压杆7且驱动压杆7沿上芯轴4周向均匀分布，组合滑槽6上端用于支撑和限制弹簧5，组合滑槽6与驱动压杆7相互作用；所述组合滑槽6设有上端弧滑面6a、长直滑面6b、过渡端面6c、中端弧滑面6d、下端弧滑面6e、下端端面6f、侧壁滑面6g、上端端面6h、过渡面6i、长端面6j、中端端面6k，驱动压杆7设有驱动端头7a、驱杆7b和加强拉杆7c，由弹簧5、组合滑槽6和驱动压杆7共同组成变径机构，用于控制径向活塞11的伸出或收缩。
所述的一种遥控可变径稳定器的方法，其特征在于：变径机构的初始状态为驱动端头7a位于上端弧滑面6a的顶端，此时径向活塞11处于收缩状态；当第一次开泵时，钻井液使压动活塞2带动上芯轴4向下运动从而驱动变径机构执行变径操作使得径向活塞11向外伸出：在径向活塞11由收缩状态变为伸出状态的过程中，驱动压杆7沿组合滑槽6向下滑动，驱动端头7a沿上端弧滑面6a滑行至长直滑面6b继续向下滑动，滑动过程中掉入下端端面6f，此时停泵，受弹簧5恢复力的作用上芯轴4带动驱动压杆7向上运动，驱动端头7a向上滑动经由中端弧滑面6d，掉入过渡面6i，被过渡端面6c阻止，此时弹簧5处于压缩状态；当第二次开泵时，压动活塞2带动上芯轴4使处于压缩状态的弹簧5进一步压缩，驱动端头7a作用于下端弧滑面6e并沿下端弧滑面6e向下滑动至侧壁滑面6g，驱动压杆7由于变形产生的恢复力使驱动端头7a掉入长端面6j此时减小流体压力，受弹簧5恢复力的作用驱动端头7a沿侧壁滑面6g向上运动，驱动端头7a向上滑动至上端弧滑面6a顶端时，驱动压杆7的恢复力使驱动端头7a弹回中端端面6k并被上端端面6h阻止，此时驱动端头7a位于上端弧滑面6a的顶端，从而完成一个循环。
以上所述具体实施方式用于说明本发明而非限制本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种遥控可变径稳定器，由上壳体(1)、压动活塞(2)、密封圈(3)、上芯轴(4)、弹簧(5)、组合滑槽(6)、驱动压杆(7)、中芯轴(8)、下壳体(9)、斜面体(10)、径向活塞(11)、下芯轴(12)、注油孔销(13)、排气孔销(14)、平衡活塞(15)、滤板(16)、卡簧(17)、闷头(18)、支撑销(19)、止动销(20)、上孔板(21)、下孔板(22)、蘑菇内芯(23)、蘑菇外圈(24)、套筒(25)、碟簧(26)和转换接头(27)组成，其中上壳体(1)与下壳体(9)、下壳体(9)与转换接头(27)、压动活塞(2)与上芯轴(4)、上芯轴(4)与中芯轴(8)、中芯轴(8)与下芯轴(12)、下芯轴(12)与上孔板(21)、上孔板(21)与下孔板(22)均通过螺纹连接，其特征在于：所述上壳体(1)内壁设有4个组合滑槽(6)且组合滑槽(6)沿上壳体(1)内壁周向均匀分布，上芯轴(4)上设有4个驱动压杆(7)且驱动压杆(7)沿上芯轴(4)周向均匀分布，组合滑槽(6)上端用于支撑和限制弹簧(5)，组合滑槽(6)与驱动压杆(7)相互作用；所述组合滑槽(6)设有上端弧滑面(6a)、长直滑面(6b)、过渡端面(6c)、中端弧滑面(6d)、下端弧滑面(6e)、下端端面(6f)、侧壁滑面(6g)、上端端面(6h)、过渡面(6i)、长端面(6j)、中端端面(6k)，驱动压杆(7)设有驱动端头(7a)、驱杆(7b)和加强拉杆(7c)，由弹簧(5)、组合滑槽(6)和驱动压杆(7)共同组成变径机构，用于控制径向活塞(11)的伸出或收缩；所述的一种遥控可变径稳定器的方法，其特征在于：变径机构的初始状态为驱动端头(7a)位于上端弧滑面(6a)的顶端，此时径向活塞(11)处于收缩状态；当第一次开泵时，钻井液使压动活塞(2)带动上芯轴(4)向下运动从而驱动变径机构执行变径操作使得径向活塞(11)向外伸出：在径向活塞(11)由收缩状态变为伸出状态的过程中，驱动压杆(7)沿组合滑槽(6)向下滑动，驱动端头(7a)沿上端弧滑面(6a)滑行至长直滑面(6b)继续向下滑动，滑动过程中掉入下端端面(6f)，此时停泵，受弹簧(5)恢复力的作用上芯轴(4)带动驱动压杆(7)向上运动，驱动端头(7a)向上滑动经由中端弧滑面(6d)，掉入过渡面(6i)，被过渡端面(6c)阻止，此时弹簧(5)处于压缩状态；当第二次开泵时，压动活塞(2)带动上芯轴(4)使处于压缩状态的弹簧(5)进一步压缩，驱动端头(7a)作用于下端弧滑面(6e)并沿下端弧滑面(6e)向下滑动至侧壁滑面(6g)，驱动压杆(7)由于变形产生的恢复力使驱动端头(7a)掉入长端面(6j)此时减小流体压力，受弹簧(5)恢复力的作用驱动端头(7a)沿侧壁滑面(6g)向上运动，驱动端头(7a)向上滑动至上端弧滑面(6a)顶端时，驱动压杆(7)的恢复力使驱动端头(7a)弹回中端端面(6k)并被上端端面(6h)阻止，此时驱动端头(7a)位于上端弧滑面(6a)的顶端，从而完成一个循环。
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Date Code Title Description
PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Tang Liping

Inventor after: Yang Zihao

Inventor after: Zhang Jinyu

Inventor after: Tang Rui

Inventor after: Yang Fan

Inventor before: Yang Zihao

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