专利名称：钻井油压式变径稳定器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到土层或岩石的钻进，属于钻井的特殊方法或设备，尤其 是钻定向井、水平井轨迹控制和钻直井的防斜工具，具体而言是一种钻井油压 式变径稳定器。
(二)
背景技术：
在钻井过程中，为了防止钻具粘卡、弯曲、横向振动、直井防斜和控制井 眼轨迹，而要使用稳定器。此类稳定器分为非变径和变径两大类，变径稳定器 又分为遥控变径和非遥控变径两种类型。非变径稳定器时常造成井下事故，如 下钻遇阻、起钻遇卡和"拔活塞"现象，甚至由此引发井塌、井喷、井眼报废 等严重的事故，造成巨大的经济损失。因此非变径稳定器将逐渐被淘汰。遥控 变径稳定器目前国外正在用的主要有两种， 一种是带有井下微电脑闭环控制的
TRACKS,另一种是液压控制式的AGS。目前国内正在用的遥控变径稳定器主 要有"投球式遥控变径稳定器"(96213796.0)和"钻井遥控变径稳定器" (200520125286.2)。前者是投球控制的，每次投三个球，只能投三次，使用受 到限制。后者是靠开关泥浆泵控制的，虽然已达到国外AGS的技术水平，应有 效果也很好，但是结构较复杂，长度太长，制造成本较高，维修也较困难。因 此，非遥控变径稳定器仍然是重点研究和应用的主流产品，可分为两种类型。 一种是靠钻具内外压力差伸出的，例如"液力变径螺旋稳定器"(95212933.7); 另一种是靠钻压控制伸出的，例如"钻压控制变径稳定器"(03233732.9)。这些 非遥控变径稳定器结构都不够合理，伸縮块大都是外置式的，用大螺栓固定限 位，表面容易粘泥饼，排屑槽面积太小，导致钻进时泵压升高，或者因长度太 长，影响下部钻具结构的合理配置，或者使得测斜仪离钻头太远，影响测斜效 果，并且普遍存在可靠性差，使用寿命短等问题，都不利于大量推广应用。
(三) 发明内容
鉴于上述已有技术存在的缺点和不足之处，本实用新型的目的就在于自主 创新，研制和提供一种与众不同的钻井油压式变径稳定器。使其结构简单合理， 克服已有非遥控变径稳定器的缺点，提高我国钻井技术水平和经济效益。上述目的是由下述技术方案实现的
钻井油压式变径稳定器，包括壳体、变径活塞总成，芯轴总成和回位总成。 其特征是若干个变径活塞总成，均布装在壳体三个螺旋翼面的若干径向孔中。 芯轴总成由芯轴、下支撑和密封件组成，芯轴装在壳体的内腔，下支撑装在壳 体内腔大直径段的下部并套装在芯轴上，芯轴上端部外表面和下支撑的内表面 分别装密封件。回位总成由回位弹簧和内腔中的液压油组成，回位弹簧装在芯 轴上，液压油充满芯轴与壳体内壁之间的环形空腔。壳体内腔上部装固定卡环。
上述钻井油压式变径稳定器的壳体为圆柱体形状。其外表面中段有三条螺 旋翼面及相间的三条螺旋排屑槽，每条翼面上均布五个径向活塞孔。其内腔直 径大小分两段，中部和上部的内径大于下部的内径。其排屑槽内有径向注油孔。 其上端部有内螺纹，下端部有外螺纹。
上述钻井油压式变径稳定器的变径活塞总成由活塞块、密封圈和底裙带组 成。活塞块为圆柱体形状，其外端面硬化处理，其内端面是圆弧形的底裙带， 底裙带与活塞块成为一体，密封圈装在活塞块的外表面。
上述钻井油压式变径稳定器的芯轴为圆管形状。其上端有个大直径粗头， 粗头的外径与壳体的内腔直径相配合，粗头的外表面有密封圈槽。
本实用新型的主要优点是变径活塞总成为内置式，整体外形简洁，不易 粘泥饼；排屑槽面积大，并且翼面两端为斜面倒角，易排钻屑，防止卡钻；总 长度短，占空间少；内部结构简单，尤其是采用油压方式使变径活塞自主伸縮，
工作可靠，维护方便，使用寿命较长，制造成本大大低于遥控变径稳定器。具 有突出的技术创新价值和显著的经济效益。
附图1是本实新型的整体结构剖视示意图。
附图2是其外形示意图。
附图3是其变径活塞总成5的放大立体示意图。
具体实施方式结合附图说明一个实施例
附图1中，l是壳体，2是固定卡环，3是芯轴，4是回位弹簧，5是变径活 塞总成，6是注油孔丝堵，7是下支撑。A是液压油腔。
附图2中，l是壳体，5是变径活塞总成，8是螺旋翼面，9排屑槽。.2是密封件，5.3是底裙带。
由图1所示，钻井油压式遥控变径器包括壳体l、变径活塞总成5、芯轴总 成和回位总成。其特征是若干个(本实施例15个)变径活塞总成5均布装在壳 体1三个螺旋翼面8的若干径向孔中。芯轴总成由芯轴3、下支撑7和密封件组 成。芯轴3装在壳体1的内腔，下支撑7装在壳体内腔大直径段的下部并套装 在芯轴3上，芯轴3上端部外表面和下支撑7的内表面分别装密封件。回位总 成由回位弹簧4和内腔A中的液压油组成。回位弹簧4装在芯轴3上，液压油 充满芯轴3与壳体1内壁之间的环形空腔A。壳体1内腔的上部装固定卡环2。
由图2所示，壳体1为圆柱体形状。其外表面中段有三条螺旋翼面8及相 间的三条螺旋排屑槽9，每条翼面8上均布五个径向活塞孔。由图1所示，壳体 1内腔直径大小分两段，中部和上部的内径大于下部的内径。其上端部有内螺纹， 其下端部有外螺纹。
由图3所示，变径活塞总成5由活塞块5.1、密封件5.2和底裙带5.3组成。 活塞块5.1为圆柱体形状，其外端面硬化处理，其内端面是圆弧形的底裙带5.3， 底裙带5.3与活塞块5.1成为一体，密封件5.2装在活塞块5.1的外表面。
由图1所示，芯轴3为圆管形状。其上端有个大直径粗头，粗头的外径与 壳体l的内腔直径相配合，粗头的外表面有密封圈槽。
该稳定器的动态工作原理将其联接在钻柱底部位置。由图1所示，当泥 浆泵停泵状态时(如起、下钻过程)，钻柱内外压力相等，变径活塞总成5不伸 出，其外端面与壳体l的翼面8齐平。此时该稳定器处于小直径状态，可有效 防止下钻遇阻、起钻遇卡或发生"拔活塞"现象。当泥浆泵开泵正常循环时， 由于钻头水眼的压降(若有钻井液马达，再加上马达的压降)，使钻柱内的压力 高于稳定器外环空的压力。在这个内外压力差的作用下，推动芯轴3向下压縮 回位弹簧4，使液压油腔A容积减小，油压增高，迫使变径活塞总成5伸出， 并且达到"满眼状态"。此时该稳定器处于大直径状态，发挥其径向稳定、扶正 作用，防止钻具粘卡、弯曲、横向振动、遇阻、遇卡、拔活塞等。由此可见， 该变径稳定器无需其它人为操作控制，全靠自主完成"开泵变大径，停泵变小 径"。
该变径稳定器既可使用单个，也可同时联接使用两个或三个。可用于钻直 井、定向井或水平井。具有很好的推广应用前景。
权利要求1. 一种钻井油压式变径稳定器，包括壳体(1)、变径活塞总成(5)，芯轴总成和回位总成，其特征是若干个变径活塞总成(5)均布装在壳体(1)三个螺旋翼面(8)的若干径向孔中，芯轴总成由芯轴(3)、下支撑(7)和密封件组成，芯轴(3)装在壳体(1)的内腔，下支撑(7)装在壳体(1)内腔大直径段的下部并套装在芯轴(3)上，芯轴(3)上端部外表面和下支撑(7)的内表面分别装密封件，回位总成由回位弹簧(4)和内腔(A)中的液压油组成，回位弹簧(4)装在芯轴(3)上，液压油充满芯轴(3)与壳体(1)内壁之间的环形空腔(A)，壳体(1)内腔的上部装固定卡环(2)。
2. 根据权利要求1所述的钻井油压式变径稳定器，其特征是壳体(1)为 圆柱体形状，其外表面中段有三条螺旋翼面(8)及相间的三条螺旋排屑槽(9)， 每条翼面(8)上均布五个径向活塞孔，其内腔直径大小分为两段，中部和上部 的内径大于下部的内径，其上端部有内螺纹，其下端部有外螺纹。
3. 根据权利要求1所述的钻井油压式变径稳定器，其特征是变径活塞总成 (5)由活塞块(5.1)、密封件(5.2)和底裙带(5.3)组成，活塞块(5.1)为圆柱体形状，其外端面硬化处理，其内端面是原弧形的底裙带(5.3)，底裙带 (5.3)与活塞块(5. l)成为一体，密封件(5.2)装在活塞块(5.1)的外表面。
4. 根据权利要求1所述的钻井油压式变径稳定器，其特征是芯轴(3)为圆 管形状，其上端有个大直径粗头，粗头的外径与壳体(1)的内腔直径相配合， 粗头的外表面有密封圈槽。
专利摘要本实用新型是一种钻井油压式变径稳定器，属于钻井井下工具。其特征是若干个变径活塞总成均布装在壳体三个螺旋翼面的若干径向孔中。芯轴装在壳体的内腔，下支撑装在壳体内腔大直径段的下部并套装在芯轴上，芯轴的上端部外表面和下支撑的内表面分别装密封件。回位弹簧装在芯轴上，液压油充满芯轴与壳体内壁之间的环形空腔。壳体内腔的上部装固定卡环。其主要优点是变径活塞总成为内置式，整体外形简洁，不易粘泥饼；排屑槽面积大，易排钻屑，防止钻具粘卡、弯曲、横向振动、遇阻、遇卡等；总长度短，占空间少；采用油压方式使变径活塞自主伸缩，工作可靠，维护方便，使用寿命长，制造成本低于遥控变径稳定器。可用于钻直井、定向井或水平井。
文档编号E21B17/00GK201297136SQ20082022637
公开日2009年8月26日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者秦明东 申请人:东营市创元石油机械制造有限公司