钻具稳定器及其钻具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钻具稳定器及其钻具。钻具稳定器包括本体，本体包括设置在其内部的流道以及设置在本体上且与流道相连通的第一凹槽；活塞滑动设置在第一凹槽内；定位板的一端与本体转动连接；活塞被配置为能在流道内的压力流体的作用下进行滑动，以使活塞能向定位板施加使定位板沿径向展开的作用力。通过在本体的外侧壁上设置有可以在活塞的推动下沿径向展开的定位板；当钻具稳定器遇卡时，定位板可以向内回收，进而使得稳定器的直径变小，钻具稳定器便可以解卡。
【专利说明】
钻具稳定器及其钻具
技术领域
[0001]本实用新型涉及油田开采领域，尤其涉及一种钻具稳定器及其钻具。
【背景技术】
[0002]钻具稳定器是水平井钻井过程中稳定钻具的部件。在水平井钻井过程中，钻具稳定器套设在钻具的钻柱上。当钻柱进行钻井作业时，钻具稳定器的外侧壁能与井壁贴紧，进而保证套设在钻具稳定器中间的钻柱在钻井过程中不产生径向的偏移或震动，保证了钻具能沿预定的轨迹持续稳定的钻进。中国专利CN204960805U公开了一种钻具稳定器，其包括本体、扶正条和耐磨层;在本体的中部沿轴向设置有通孔，在本体的中部外侧沿圆周间隔固定有至少三个的螺旋形的扶正条，在扶正条的外侧设置有镶嵌槽，耐磨层的内端固定镶嵌在镶嵌槽内。该实用新型公开的钻具稳定器具有较大的径向尺寸，当遇到垮塌井段时，因为垮塌井段的直径较小，径向尺寸较大的钻具稳定器不法通过该井段，进而容易被卡住。
【实用新型内容】
[0003]针对上述问题，本实用新型的目的在于提供了一种能避免卡钻的钻具稳定器以及钻具。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供了一种钻具稳定器，包括:
[0005]本体，所述本体包括设置在其内部的流道以及设置在本体上且与所述流道相连通的第一凹槽；
[0006]活塞，所述活塞滑动设置在所述第一凹槽内；
[0007]定位板，所述定位板的一端与所述本体转动连接；
[0008]所述活塞被配置为能在所述流道内的压力流体的作用下进行滑动，以使所述活塞能向所述定位板施加使所述定位板沿径向展开的作用力。
[0009]具体的，所述钻具稳定器包括至少两个工作状态;第一工作状态时，所述定位板的内侧壁与所述本体的外侧壁贴紧;第二工作状态时，所述定位板能在所述活塞的推动下向沿径向展开，所述定位板进而能与所述井壁贴紧。
[0010]具体的，所述定位板包括与所述本体转动连接的第一挡板以及与第一挡板的末端相连接的第二挡板，当所述钻具稳定器处于第二工作状态时，所述第二挡板与所述本体的轴线平行。
[0011]具体的，所述本体上还设置有能在所述钻具稳定器处于第一工作状态时容纳所述第二挡板的第二凹槽。
[0012]具体的，所述活塞包括压力流体对其施加作用力的受力部和设置在受力部上且能与所述定位板的内侧壁相抵接的抵接部。
[0013]具体的，所述第一凹槽的端部还固定设置有能对所述活塞进行限位的护板，所述护板上设置有与所述抵接部相匹配的通孔。
[0014]具体的，所述本体包括变径部，所述第一凹槽设置在所述变径部上。
[0015]具体的，所述本体包括多个变径部，所述变径部沿所述本体圆周设置。
[0016]本实用新型还提供一种钻具，所述钻具包括如上所述的钻具稳定器，所述钻具稳定器设置在所述钻具的钻柱上。
[0017]通过在本体的外侧壁上设置有可以在活塞的推动下沿径向展开的定位板；当钻具进行钻井作业时，套设在钻杆外的钻具稳定器可以在液压的作用下将定位板向外展开。定位板能与井壁贴紧进而起到稳定钻具的作用。当钻具稳定器遇卡时，停止液压流体的循环。活塞在钻柱和井壁之间的钻井液产生的内推力的作用下复位，使得定位板向内回收，进而使得稳定器的直径变小，钻具稳定器便可以解卡。
【附图说明】
[0018]以上【附图说明】:
[0019]图1是根据本实用新型的一个实施例提供的钻具稳定器处于收紧状态下的结构示意图；
[0020]图2是根据本实用新型的一个实施例提供的钻具稳定器处于展开状态下的结构示意图；
[0021]图3是根据本实用新型的一个实施例提供的钻具稳定器的本体的结构示意图；
[0022]图4是根据本实用新型的一个实施例提供的钻具稳定器的护板的结构示意图；
[0023]图5是根据本实用新型的一个实施例提供的钻具稳定器的活塞的结构示意图。
[0024]以上【附图说明】:1、本体;11、流道;12、第一凹槽;121、滑动槽;122、抵接槽;13、第二凹槽;14、通孔;15、接口； 16、外侧壁;2、活塞;21、受力部;22、抵接部;23、摩擦环;3、定位板；31、第一挡板;32、第二挡板;33、铰链;4、护板;41、活塞孔;43、螺孔;5、变径部。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围作出更为清楚明确的界定。
[0026]如图1或图2所示，一种钻具稳定器，其主要包括本体1、活塞2和定位板3。
[0027]本体I包括设置在其内部的流道11以及设置在本体I上且与流道11相连通的第一凹槽12(如图3所示)。活塞2滑动设置在第一凹槽12内。定位板3的一端与本体I转动连接。活塞2被配置为能在流道11内的压力流体的作用下进行滑动，以使活塞2向定位板3施加使定位板3沿径向展开的作用力，进而推动定位板3沿径向展开。
[0028]通过在本体I的外侧壁16上设置有可以在活塞2的推动下沿径向展开的定位板3。当钻具进行钻井作业时，套设在钻杆外的钻具稳定器可以在液压的作用下将定位板3向外展开。定位板3能与井壁贴紧进而起到稳定钻具的作用。当钻具稳定器遇卡时，停止液压流体的循环。活塞2在钻柱和井壁之间的钻井液产生的内推力的作用下复位，使得定位板3向内收紧，进而使得稳定器的直径变小，钻具稳定器便可以解卡。
[0029]在本实施方式中，本体I可以为一个内部设置有流道11的圆柱体。本体I的两端可以设置有与钻具的钻杆相匹配的接口 15，进而使得钻具稳定器能固定套设在钻杆上。本体I的材料可以为铸铁或不锈钢材料，其具体的使用材料可以根据实际的情况来确定，本实施例不对其作具体的限制。本体I的外侧壁16上可以设置有第一凹槽12。第一凹槽12设置在本体I的中部。第一凹槽12的开口端可以与本体I的外侧壁16重合。本体I还可以设置有连通第一凹槽12和流道11的通孔14，通孔14可以设置在第一凹槽12的底壁上。流道11中的液压流体可以通过通孔14流入到第一凹槽12中为设置在第一凹槽12内的活塞2提供液压力，进而驱动活塞2滑动。
[0030]具体的，第一凹槽12的深度小于本体I的壁厚。第一凹槽12截面形状可以为圆形或者椭圆形，其具体的形状可以根据活塞2的实际使用形状来确定。
[0031]在本实施方式中，如图1或图2所示，活塞2可以滑动设置在第一凹槽12内。活塞2包括压力流体对其施加作用力的受力部21和设置在受力部21上且能与定位板3相抵接的抵接部22。受力部21的截面形状可以与第一凹槽12的截面形状相匹配，进而保证活塞2在第一凹槽12内滑动时的密封性。具体的，受力部21的截面可以为圆形，受力部21的侧壁与第一凹槽12的侧壁之间还可以设置有摩擦环23(如图5所示)。摩擦环23可以为橡胶圈或其它弹性密封件。抵接部22可以为设置在受力部21上端面的圆柱体，抵接部22的上端部能与定位板3的底壁相抵接，进而能推动定位板3向着径向扩张的方向展开。
[0032]定位板3的一端可以与本体I转动连接。具体的，定位板3的一端可以通过铰链33与本体I的外侧壁16相固定连接。铰链33可以设置在在第一凹槽12与外侧壁16相交而形成的台阶处。优选的，铰链33的设置位置可以满足当定位板3在未展开的情况下，其侧壁可以与台阶的侧壁也既第一凹槽12的侧壁相抵接。铰链33的结构还可以满足其能保证定位板3能沿着径向扩张的方向转动而不会向着向内收紧的方向进行转动。本实施方式不对定位板3的连接方式进行限制，只要保证定外板能沿着径向扩张的方向转动，都符合本实用新型的要求。
[0033]在一个具体的实施方式中，活塞2被配置为能在流道11内的压力流体的作用下进行滑动，活塞2能部分伸出本体I外进而推动定位板3沿径向展开。具体的，当钻具稳定器进行工作时，液压流体通过外界的管道输入到流道11中，流道11中的压流体能通过通孔14进入到第一凹槽12中，液压流体作用于活塞2的受力部21进而推动活塞2滑动，活塞2的抵接部22与定位板3相抵接，进而推动定位板3沿径向展开。
[0034]为了方便描述钻具稳定器的工作过程，我们设定钻具稳定器包括至少两个工作状态;第一工作状态时(如图1所示)，定位板3未展开，其部分的内侧壁与本体I的外侧壁16贴紧且将第一凹槽12的端部进行封堵。活塞2的抵接部22未伸出本体I外，进而活塞2未对定位板3进行推动。第二工作状态时(如图2所示)，定位板3能在活塞2的推动下向沿径向展开，定位板3在展开的状态下能与井壁贴紧，进而对钻杆进行扶正。
[0035]在一个优选的实施例中，如图1所示，定位板3包括与本体I转动连接的第一挡板以及与第一挡板的末端相连接的第二挡板32。具体的，第一挡板可以为从转动连接处开始延伸的平面板。第二挡板32可以为从第一挡板的端部开始向内侧延伸的平面板。第二挡板32与本体I的轴线平行。第二挡板32在工作状态下可以与井壁贴紧进而保证稳定器在井内不发生晃动和偏移。
[0036]在一个优选的实施例中，第一挡板和第二挡板32可以为一体成型。更进一步的，第一挡板和第二挡板32的至少与井壁的接触面为耐磨合金钢。
[0037]在一个优选的实施例中，本体I上还设置有能在钻具稳定器处于第一工作状态时容纳第二挡板32的第二凹槽13。具体的，考虑到第一挡板31与第二挡板32之间的具有一定的夹角。当钻具稳定器处于第一工作状态时(如图1所示)，第一挡板31能与本体I的外侧壁16贴紧，但第二挡板32因为本体I的阻挡而无法复位。为了保证第二挡板32也能复位，根据第二挡板32的尺寸和位置进而再本体I上设置有第二凹槽13使得第二挡板32可以被收纳在第二凹槽13中，进而保证定位板3处于第一工作状态时可以保证本体I的直径满足解卡的要求。
[0038]在一个优选的实施例中，如图1和图4所示，第一凹槽12的端部还可以设置有能对活塞2进行限位的护板4。具体的，第一凹槽12包括与活塞2的受力部21相匹配的滑动槽121以及设置在滑动槽121上方的抵接槽122。抵接槽122的直径大于滑动槽121的直径，进而在抵接槽122与滑动槽121的过渡处形成有过渡台阶，护板4可以设置在过渡台阶上，护板4的底壁与过渡台阶的上端面贴紧进而能将滑动槽121的上端封闭，受力部21因为护板4的限位作用而被限制在第一凹槽12内。护板4上可以开设有与活塞2的抵接部22相匹配的通孔14。抵接部22可以通过通孔14而伸出本体I外进而推动定位板3。
[0039]在一个优选的实施例中，护板4可以通过在螺栓固定在本体I上。具体的，台阶的上设置有与设置在护板4上的螺栓相匹配的活塞孔(如图4所示)。
[0040]在另一个优选的实施例中，如图3所示，本体I包括变径部5，变径部5位于本体I的中部。变径部5的直径大于本体I其它部位的直径。第一凹槽12设置在变径部5上。等同的，设置在第一凹槽12内的活塞2以及设置在第一凹槽12端部的定位板3也等同设置在变径部5上。变径部5能保证定位板3展开沿径向展开较小的角度就可以满足与井壁贴紧的要求，进而保证了钻杆的稳定。
[0041 ]优选的，本体I包括多个变径部5，变径部5沿本体I圆周设置。具体的，变径部5可以为3个。
[0042]在水平井钻井过程中，钻具稳定器可以套设在钻柱上，当钻具开始进行钻井工作时，本体I的流道11内的液压流体的液压力大于环空中钻井液的液压力。液压流体的液压力可以作用到活塞2的受力部21上，活塞2在液压力的作用下向作用力的方向进行滑动。设置在受力部21上的抵接部22进而可以通过与其相匹配的通孔14而伸出本体I，抵接部22可以与定位板3的内侧壁相抵接，进而推动定位板3沿径向进行扩张。定位板3上包括第一挡板31和第二挡板32，第二挡板32在抵接部22的推动下能与井壁贴紧，进而将稳定器稳定的卡在水平井内。套设在稳定器中的钻杆不会发生径向的偏移或者抖动，进而保证钻杆可以沿预定的轨迹钻进。
[0043]当稳定器遇到垮塌井段或者直径相对较小的井段时，这是可以解除流道11内液压流体的供应，环空中的钻井液的流体压力大于稳定器中的压力。在内外压差的作用下，钻井液对定位板3施加一个向内收紧的作用力，定位板3因此回收至本体I内，即第一挡板31与本体I的外侧壁16贴紧，第二挡板32回收至第二凹槽13内。稳定器的径向最大直径因此减小而可以顺利从垮塌井段或者直径相对较小的井段穿过。
[0044]披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
[0045]多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
[0046]应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。
【主权项】
1.一种钻具稳定器，其特征在于，包括: 本体，所述本体包括设置在其内部的流道以及设置在本体上且与所述流道相连通的第一凹槽； 活塞，所述活塞滑动设置在所述第一凹槽内； 定位板，所述定位板的一端与所述本体转动连接； 所述活塞被配置为能在所述流道内的压力流体的作用下进行滑动，以使所述活塞能向所述定位板施加使所述定位板沿径向展开的作用力。2.根据权利要求1所述的钻具稳定器，其特征在于，所述钻具稳定器包括至少两个工作状态;第一工作状态时，所述定位板的内侧壁与所述本体的外侧壁贴紧;第二工作状态时，所述定位板能在所述活塞的推动下向沿径向展开，所述定位板进而能与井壁贴紧。3.根据权利要求2所述的钻具稳定器，其特征在于，所述定位板包括与所述本体转动连接的第一挡板以及与第一挡板的末端相连接的第二挡板，当所述钻具稳定器处于第二工作状态时，所述第二挡板与所述本体的轴线平行。4.根据权利要求3所述的钻具稳定器，其特征在于，所述本体上还设置有能在所述钻具稳定器处于第一工作状态时容纳所述第二挡板的第二凹槽。5.根据权利要求1所述的钻具稳定器，其特征在于，所述活塞包括压力流体对其施加作用力的受力部和设置在受力部上且能与所述定位板的内侧壁相抵接的抵接部。6.根据权利要求5所述的钻具稳定器，其特征在于，所述第一凹槽的端部还固定设置有能对所述活塞进行限位的护板，所述护板上设置有与所述抵接部相匹配的通孔。7.根据权利要求1所述的钻具稳定器，其特征在于，所述本体包括变径部，所述第一凹槽设置在所述变径部上。8.根据权利要求7所述的钻具稳定器，其特征在于，所述本体包括多个变径部，所述变径部沿所述本体圆周设置。9.一种钻具，其特征在于，所述钻具包括如权利要求1至8之一所述的钻具稳定器，所述钻具稳定器设置在所述钻具的钻柱上。
【文档编号】E21B17/10GK205638269SQ201620238227
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】黄雪琴, 孟庆昆, 胡贵
【申请人】中国石油天然气股份有限公司