本发明涉及一种石油天然气行业钻井工程中用于防止钻柱扭转跑偏的滚轮式钻井工具面稳定器。
背景技术：
在石油天然气行业钻井工程中，旋转导向钻井技术代表了当今世界钻井技术发展的最高水平。旋转导向钻井技术已经成为了开发复杂超深定向井和大位移水平井的必备技术。旋转导向钻井与传统的滑动钻井技术相比较，旋转导向钻井技术指哪打哪的定向功能更加强大，具有边滑动边旋转的特点，对井眼轨迹的控制能力更加精确，其钻出的井眼更加圆滑，钻井极限位移大，钻井成本低等优点，广泛应用于水平井、大位移井等高难度特殊工艺井。
在使用不旋转外套式导向钻井工具的工况下，必须保证不旋转外套和井壁周向位置相对静止，从而确定钻井工具面的位置不偏移。在旋转导向钻井技术中，使用井下动力钻具提供破岩扭矩，然而该破岩扭矩也会对钻柱产生反扭作用，导致钻进过程中钻柱不断发生扭转变形，钻井工具面的位置难以确定，严重影响了旋转导向钻井技术对井眼轨迹的控制能力。因此，克服钻柱扭转变形，稳定工具面是旋转导向技术中非常重要的技术环节。基于上述技术背景，本发明特提供一种滚轮式钻井工具面稳定器。
技术实现要素：
本发明的目的是：为了解决钻进过程中钻柱发生扭转变形，钻井工具面难以稳定的问题，特提供一种滚轮式钻井工具面稳定器。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种滚轮式钻井工具面稳定器，是由上接头、定位销、衬管、主弹簧、中心管、滚轮、活塞、活塞弹簧、轮轴、外壳体和下接头构成；其结构特征是：外壳体中部周向均匀设置四个扶正翼，每个扶正翼上设置两个台阶孔连通内外空间，外壳体内腔上部设置一台阶面，台阶面上周向均匀设置两个定位孔；活塞下端设置一圈凸起台阶，凸起台阶上设置一圈密封槽，活塞上端面设置为圆弧面，活塞上部设置一凹槽，活塞上部设置一通孔，活塞上部的凹槽和通孔呈正交关系；滚轮中心设置一通孔，滚轮外侧设置为锯齿状；滚轮安装在活塞上部的凹槽内，轮轴穿过滚轮中心的通孔和活塞上部的通孔，活塞弹簧安装在活塞下端的凸起台阶上；活塞和活塞弹簧置入外壳体扶正翼上台阶孔内，活塞弹簧呈压缩状态；衬管外圆中部周向均匀设置四个轴向平面，衬管外圆中部周向均匀设置四组通孔连通内外空间，衬管上端设置一圈凸起外缘，凸起外缘下端面周向均匀设置两个定位孔，衬管下端设置一圈凸起内缘；衬管置入外壳体内腔，定位销安装在衬管上端凸起外缘的定位孔和外壳体内腔上部台阶面上的定位孔内；主弹簧安装在衬管下端凸起内缘上；中心管上端设置一圈凸起外缘，中心管置入衬管内腔；外壳体上端和上接头下端丝扣连接，外壳体下端和下接头上端丝扣连接；中心管、衬管、外壳体和活塞之间形成的密闭空间注满液压油。
本发明的有益效果是：(1)本发明可以有效稳定钻井工具面，防止钻柱扭转变形而导致钻井工具面跑偏；(2)本发明不阻碍钻柱轴向送进；(3)本发明采用钻井液进行驱动控制，操作简单可靠；(4)机械结构简单可靠。
附图说明
图1是本发明一种滚轮式钻井工具面稳定器滚轮收回状态的结构示意图；
图2是本发明一种滚轮式钻井工具面稳定器滚轮伸出状态的结构示意图；
图3是图1A-A截面剖视图；
图4是图2B-B截面剖视图；
图5是活塞、滚轮和轮轴的三维结构示意图；
图中：1.上接头，2.定位销，3.衬管，4.主弹簧，5.中心管，6.滚轮，7.活塞，8.活塞弹簧，9.轮轴、10.外壳体、11.下接头。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明一种滚轮式钻井工具面稳定器，是由上接头1、定位销2、衬管3、主弹簧4、中心管5、滚轮6、活塞7、活塞弹簧8、轮轴9、外壳体10和下接头11构成；其结构特征是：外壳体10中部周向均匀设置四个扶正翼，每个扶正翼上设置两个台阶孔连通内外空间，外壳体10内腔上部设置一台阶面，台阶面上周向均匀设置两个定位孔；活塞7下端设置一圈凸起台阶，凸起台阶上设置一圈密封槽，活塞7上端面设置为圆弧面，活塞7上部设置一凹槽，活塞7上部设置一通孔，活塞7上部的凹槽和通孔呈正交关系；滚轮6中心设置一通孔，滚轮6外侧设置为锯齿状；滚轮6安装在活塞7上部的凹槽内，轮轴9穿过滚轮6中心的通孔和活塞7上部的通孔，活塞弹簧8安装在活塞7下端的凸起台阶上；活塞7和活塞弹簧8置入外壳体10扶正翼上台阶孔内，活塞弹簧8呈压缩状态；衬管3外圆中部周向均匀设置四个轴向平面，衬管3外圆中部周向均匀设置四组通孔连通内外空间，衬管3上端设置一圈凸起外缘，凸起外缘下端面周向均匀设置两个定位孔，衬管3下端设置一圈凸起内缘；衬管3置入外壳体10内腔，定位销2安装在衬管3上端凸起外缘的定位孔和外壳体10内腔上部台阶面上的定位孔内；主弹簧4安装在衬管3下端凸起内缘上；中心管5上端设置一圈凸起外缘，中心管5置入衬管3内腔；外壳体10上端和上接头1下端丝扣连接，外壳体10下端和下接头11上端丝扣连接；中心管5、衬管3、外壳体10和活塞7之间形成的密闭空间注满液压油。
本发明一种滚轮式钻井工具面稳定器的工作原理是：下入发明至设计井深，此时本发明的状态如图1和图3所示；开泵循环钻井液，控制钻井液流量升高至设定数值，中心管5在钻井液节流压差作用下轴向下移，中心管5、衬管3、外壳体10和活塞7之间密闭空间注满的液压油推动活塞7径向伸出，滚轮6吃入井壁，此时本发明的状态如图2和图4所示；由于滚轮6外侧的锯齿结构，保证了钻柱无法在反扭矩方向旋转，从而起到稳定钻井工具面的作用。