专利名称：一种液压弹簧滚轮稳定器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种弹簧滚轮稳定器，特别是关于一种用于不旋转外套式导向钻井工具的液压弹簧滚轮稳定器。
背景技术：
旋转导向钻井技术是20世纪80年代出现，90年代发展起来的一项石油钻井新技术，与传统的滑动导向钻井相比，具有井眼轨迹控制精度高，钻出的井眼圆滑，摩阻、扭矩小，钻井极限位移大，井下事故少，钻井速度快，钻井成本低等优点，因此可以满足水平井、 大位移井、三位多目标井等高难度特殊工艺井导向钻井需求。旋转导向钻井工具主要可分为调制式旋转导向钻井工具和不旋转外套式旋转导向钻井工具。不旋转外套式旋转导向钻井工具的工具面是以不旋转外套为基准进行控制的，因此在导向钻井工程中，不旋转外套需要相对于井壁保持静止，以便保持旋转导向工具的工具面稳定，实现井眼轨迹的控制。目前，有一种旋转导向钻井工具不旋转外套稳定装置，它由均勻布置在不旋转外套外壁上的3 4套稳定器轮组总成，每套稳定器轮组总成均设置有一个轮组支架，轮组支架上设置有3 4组由滚轮组成的轮组，滚轮高于轮组支架， 滚轮的滚向与不旋转外套移动方向一致。这种装置在原理上防止了不旋转外套的旋转，稳定了旋转导向钻井工具的工具面。但是经过多次反复下井试验得出该不旋转外套稳定装置稳定工具面效果并不理想，通过现场试验得出该发明专利存在以下两个不足1、由于轮组在弹簧作用下一直处于径向高位状态，导致旋转导向工具在上提下放过程中容易造成井径扩大。2、为了防止在上提下放过程中阻力过大，设置弹簧的弹性系数有限，造成稳定器上的轮组贴井壁力较小，对稳定工具面作用不是很明显。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种安装简单方便、能有效避免扩大井径的液压弹簧滚轮稳定器。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种液压弹簧滚轮稳定器，其特征在于它包括旋转导向钻井工具的不旋转外套和不旋转外套外壁，所述不旋转外套外壁周向均勻设置有三套稳定器轮组总成；每套所述稳定器轮组总成均包括一个轮组支架和两个活塞，所述轮组支架设置在所述不旋转外套上的凹槽中，每个所述活塞均设置在所述轮组支架底部与所述不旋转外套的凹槽之间；所述轮组支架两端通过固定在所述不旋转外套上的弹簧径向支撑在所述不旋转外套外壁上，所述不旋转外套外壁两端上分别设置一用于限制所述弹簧径向位移量的限位块；所述轮组支架上还间隔设置有三组轮组，三组所述轮组的滚向与所述不旋转外套的移动方向一致。每组所述轮组均包括一滚轴和穿设在所述滚轴上的四个滚轮，所述四个滚轮对称布置在所述轮组支架两侧，安装在所述轮组支架内；所述滚轴两端穿出所述轮组支架的两侧壁，并分别插入到设置在所述不旋转外套上凹槽内的导向块中。
各所述轮组的外缘等效外径略大于旋转导向工具外径。每个所述活塞的外端面嵌入所述轮组支架的内盲孔，每个所述活塞的侧面通过密封圈与所述不旋转外套密封连接，每个所述活塞的内腔与旋转导向工具主轴内的中心孔之间经通孔连通。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于采用三套稳定器轮组总成，每套稳定器轮组总成沿不旋转外套外壁周向均勻设置，只需要在不旋转外套上预先开设几个凹槽即可分组安装，简单方便。2、本发明在每个轮组支架上都间隔设置有三组轮组，轮组支架两端通过固定在不旋转外套上的弹簧径向支撑在不旋转外套外壁上，各轮组既可在内部液压力作用和弹簧支撑下沿不旋转外套的径向运动，又可以随不旋转外套一起在井眼轴线方向上移动。3、本发明轮组支架的两端端部被弹簧径向支撑在不旋转外套外壁上，而弹簧外端被两限位块限制，使其既能在不旋转外套径向上移动，又不会滑脱出不旋转外套。4、本发明由于每组轮组均由滚轴和穿设在滚轴上的四个滚轮组成，轮组的滚轮方向与不旋转外套移动方向一致，滚轴穿出轮组支架侧壁后，两端分别插入到设置在不旋转外套外壁凹槽内的导向块中，被导向块导向，这样轮组、滚轴、导向块均可随轮组支架一起径向运动，也可一起沿井眼轴线方向移动。5、本发明由于各轮组的外缘等效外径较小，仅略大于旋转导向工具外径，因此，不会阻碍旋转导向钻井工具正常起下钻作业，也不会造成井眼扩大的现象。6、本发明采用轮组在工作时能与井壁紧密接触，使得稳定器轮组总成不能随旋转导向工具主轴转动，从而防止不旋转外套的旋转，稳定了旋转导向钻井工具的工具面。本发明可以广泛在旋转导向钻井中应用。
图1是本发明的整体结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1的A-A剖视图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1 图3所示，本发明包括旋转导向钻井工具的不旋转外套1和不旋转外套外壁2，在不旋转外套外壁2周向均勻设置有三套稳定器轮组总成。每套稳定器轮组总成均包括一个轮组支架3和两个活塞4，轮组支架3设置在不旋转外套1上预先开设的凹槽中， 每个活塞4均设置在轮组支架3底部与不旋转外套1的凹槽之间。轮组支架3两端通过固定在不旋转外套1上的弹簧5径向支撑在不旋转外套外壁2上，不旋转外套外壁2两端上分别设置一用于限制弹簧5径向位移量的限位块6。轮组支架3在两端弹簧5作用下，轮组支架3内侧面与不旋转外套1上的凹槽底面接触。轮组支架3上还间隔设置有三组轮组 7(如图2所示)，三组轮组7的滚向与不旋转外套1的移动方向一致，各轮组7的外缘等效外径较小，仅略大于旋转导向工具外径，此时不影响旋转导向工具正常起下钻。如图3所示，每个活塞4的外端面嵌入轮组支架3的内盲孔，每个活塞4的侧面通过密封圈8与不旋转外套1密封连接，每个活塞4的内腔与旋转导向工具主轴9内的中心孔之间经通孔10连通。
如图2所示，每组轮组7均包括一滚轴11和穿设在滚轴11上的四个滚轮12，四个滚轮12对称布置在轮组支架3两侧，并安装在轮组支架3内，各滚轮12可以绕滚轴11旋转；滚轴11两端穿出轮组支架3的两侧壁，并分别插入到设置在不旋转外套1上凹槽内的导向块13中，滚轴11可以随轮组支架3 —起沿不旋转外套1的径向滑动，同时又对轮组支架3起导向作用。其中，各滚轮12的轮缘均略高于轮组支架3。综上所述，本发明在使用时，钻井过程中，旋转导向工具主轴9内流通高压泥浆， 旋转导向工具主轴9内与不旋转外套1外部环境形成压力差，高压泥浆进入活塞4内腔，驱动活塞4向外移动，带动轮组支架3和轮组7 —起向外移动，轮组7与井壁紧密接触，使得稳定器轮组总成不能随旋转导向工具主轴9转动，从而防止不旋转外套1的旋转，稳定了旋转导向钻井工具的工具面，使得液压推力较大。当停止钻井时，处于起下钻过程中，旋转导向工具主轴9内没有高压泥浆通过，旋转导向工具主轴9内与不旋转外套1外部环境无压力差，轮组支架3在端部弹簧5作用下向内移动，轮组7与井壁不接触，使稳定器轮组总成可以随旋转导向工具主轴9转动。另外，由于轮组7外径仅略大于旋转导向工具外径，不会阻碍旋转导向钻井工具正常起下钻作业，也不会造成井眼扩大的现象。上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构和连接方式都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种液压弹簧滚轮稳定器，其特征在于它包括旋转导向钻井工具的不旋转外套和不旋转外套外壁，所述不旋转外套外壁周向均勻设置有三套稳定器轮组总成；每套所述稳定器轮组总成均包括一个轮组支架和两个活塞，所述轮组支架设置在所述不旋转外套上的凹槽中，每个所述活塞均设置在所述轮组支架底部与所述不旋转外套的凹槽之间；所述轮组支架两端通过固定在所述不旋转外套上的弹簧径向支撑在所述不旋转外套外壁上，所述不旋转外套外壁两端上分别设置一用于限制所述弹簧径向位移量的限位块；所述轮组支架上还间隔设置有三组轮组，三组所述轮组的滚向与所述不旋转外套的移动方向一致。
2.如权利要求1所述的一种液压弹簧滚轮稳定器，其特征在于每组所述轮组均包括一滚轴和穿设在所述滚轴上的四个滚轮，所述四个滚轮对称布置在所述轮组支架两侧，安装在所述轮组支架内；所述滚轴两端穿出所述轮组支架的两侧壁，并分别插入到设置在所述不旋转外套上凹槽内的导向块中。
3.如权利要求1所述的一种液压弹簧滚轮稳定器，其特征在于各所述轮组的外缘等效外径略大于旋转导向工具外径。
4.如权利要求2所述的一种液压弹簧滚轮稳定器，其特征在于各所述轮组的外缘等效外径略大于旋转导向工具外径。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种液压弹簧滚轮稳定器，其特征在于每个所述活塞的外端面嵌入所述轮组支架的内盲孔，每个所述活塞的侧面通过密封圈与所述不旋转外套密封连接，每个所述活塞的内腔与旋转导向工具主轴内的中心孔之间经通孔连通。
全文摘要
本发明涉及一种液压弹簧滚轮稳定器，其特征在于它包括旋转导向钻井工具的不旋转外套和不旋转外套外壁，不旋转外套外壁周向均匀设置有三套稳定器轮组总成；每套稳定器轮组总成均包括一个轮组支架和两个活塞，轮组支架设置在不旋转外套上的凹槽中，每个活塞均设置在轮组支架底部与不旋转外套的凹槽之间；轮组支架两端通过固定在不旋转外套上的弹簧径向支撑在不旋转外套外壁上，不旋转外套外壁两端上分别设置一用于限制弹簧径向位移量的限位块；轮组支架上还间隔设置有三组轮组，三组轮组的滚向与不旋转外套的移动方向一致。本发明安装简单方，不会造成井眼扩大的现象并能有效稳定导向工具的工具面。本发明可以广泛在旋转导向钻井中应用。
文档编号E21B7/10GK102434101SQ20111041529
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者吴光武, 姜伟, 李汉兴, 牛海峰, 蒋世全, 陈红新 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院