专利名称：一种用于气体钻井的变径稳定器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种用于气体钻井的变径稳定器。
背景技术：
现有技术中此类变径稳定器已有以下专利文献予以批露。
中国专利说明书ZL94222123. 0 ( 1995年7月12日授权)描述了一种 加压可调式稳定器，该稳定器具有两个锁定位置，通过泵压及钻压作用， 可进行两个锁定位置的切换。
中国专利说明书ZL94222123. 0 ( 1998年9月9日公开)描述了用于定
向钻井的可调式稳定器，该稳定器每一翼片可独立地从稳定器主体中伸出 或缩进，每一翼片均在带倾斜底部的槽孔中受到导引并由一马达沿此底部 推出，马达由电池供电，电池由充电线圈充电。翼片的运动由遥测或由匿D 控制。
中国专利说明书ZL0227915L 5 ( 2003年9月17日授权)描述新型变 径稳定器，该稳定器心轴在靠缸体的一端有活塞，活塞上设有限位块和柱 塞，心轴的另一端在使用时与钻头相连，通过泵压调节活塞，实现稳定器 变径。
中国专利说明书ZL02110313. 5 ( 2003年11月12日公开)描述变径变 位稳定器，该稳定器集井下变径稳定器、井下稳定器安放位置调节器和井 下液力推进器功能于一体，该稳定器是通过控制排量实现的地面控制变径 变位。
上述现有技术所公开的钻井钻具稳定器都是直接或间接通过泵压现实 稳定器的变径，因而在操作过程中必须保持一定的泵压，即保待钻柱内外 的压差，但在气体钻井过程中，气柱压力低，气体的可压缩性很强，钻柱内外气体压差也较低，很难以保证釆用气压开启变径机构实现变径。
随着气体钻井技术的大面积推广，目前气体钻井施工过程中存在如下 问题亟待解决第一、气体钻井的防斜打直，由于常规泥浆钻井稳定器增 加了气体钻井时沉砂卡钻、井下燃爆等井下事故带来的风险，因此缺乏调
节下部钻具组合性能的主动防斜技术手段；第二、预防钻具断裂，气体钻 井时钻柱振动严重，气体钻井减震装置规格型号少，且还没有得到大面积 的推广应用；第三、气体钻井井径扩大率较大，上述文献所提供的变径稳 定器难以应用于气体钻井过程中。
为了实现气体钻井条件下，通过调节下部钻具组合性能提高井眼轨迹控 制能力，减少气体钻井时由于钻具振动引起的钻具断裂失效，增强稳定器 对井眼扩大的适应性，根据上述技术背景而提出的本实用新型。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、搡作方便、适用于气体钻 井工艺的变径稳定器。
该变径稳定器由上接体、稳定体、变径器、变径活塞、上卡盘、下卡 盘、锁定套及下接体组成。上接体与稳定体螺紋相联，变径器装在稳定体 中间，稳定体下部与锁定套螺紋相联，调节机构由调整环、碟形弹簧、止 推轴套、推力轴承、上卡盘、下卡盘及锁定套组成，下接体与下卡盘螺紋 相联，并与锁定套花键联接。
本实用新型还采用如下技术方案
上接体为一管状结构，下部与稳定体螺紋联接，端部与垫片及弹簧相 接。稳定体外部有螺旋棱，每道棱上开有孔道，变径活塞位于孔道中，变 径活塞的底部与变径器的阶梯形塔形面相配合。止推轴套下部有台阶，台 阶上部与调整环间有碟形弹簧，台阶下部与上卡盘间有推力轴承。锁定套上部有数条键，下卡盘上有数条与锁定套相配合贯通键槽，上卡盘有与锁 定套相配合的不贯通键槽。锁定套下部有花键槽，下接体上部有与锁定套 相配合的花键，下接体与下卡盘螺紋相联。稳定体及锁定套开有泄压孔， 并装有泄压阀。
该变径稳定器结构上端及下端均有螺紋，以便与其它钻具相联接。 该变径稳定器在稳定体上部内表面、调整环下部内表面、上卡盘上部
内外面、下接体上部外表面等多处开有密封槽，并加密封件，以保证变径
机构及锁定机构间润滑系统的密封。
该变径稳定器压板用螺钉固定在稳定器体上，复位弹簧使变径活塞及
时复位。
稳定体及锁定套均开有泄压孔，并装有泄压阀，以防止机构活动时密 封腔内压力过高妨碍机构运动。
本稳定器较现行稳定器具有如下优点
1、 适用于气体钻井(如纯气体钻井、泡沫钻井及雾化钻井)，根据气 体钻井特点设计，不仅具有稳定器大、小外径切换功能，而且具有减震功
能，能够很好地实现调整下部钻具组合性能的目的；
2、 操作方便，不增加其它钻井搡作，只需要利用钻压实现稳定器外径
切换；
3、 本稳定器釆用全机械式变径及机械式减震，其密封起防尘及防内部
润滑剂泄漏作用，密封腔工作压力小，性能稳定可靠；
图l本实用新型专利结构示意图
图2 A-A位置剖视图
图3小径位置锁定机构状态示意图图4大径位:
1.上接体 5.卸压阀 9.止推轴套 13.变径器 17.压板锁定机构状态示意图
2.稳定体 6.下卡盘
10.碟型弹:
14.弹簧 18.螺钉
3.锁定套 7.上卡盘 11.调整环 15.垫片 19.复位弹:
4.下接体 8.推力轴承 12.变径活塞 16.密封圈
具体实施方式
现结合图l、图2、图3、图4对其实用新型做进一步的描述。本实用 新型按图l装配好后，上接体l、下接体4与其它钻具螺紋相联，根据需 要安装于下部钻具组合中，下钻到底。若实际工况不需要变径时，加钻压 进行正常钻进，锁定机构状态如图3所示位置，锁定套3的花键处于下卡 盘6及上卡盘7上的键槽之中，限制了下卡盘6及上卡盘7的转动，由于 下卡盘6及上卡盘7是多个小斜面相接触，限制了它们间的相对转动也就 限制了它们相对轴向移动。此时变径器13没有上行，变径活塞12没有径 向伸缩，外径处于小径位置(如图2),止推轴套9在碟形弹簧10的作用 下，其台阶下端面经推力轴承8与上卡盘7的上端面相接。上卡盘7内外 表面中的密封槽及密封环可以保证下部的密封性。
钻进过程中，钻压出现波动时，止推轴套9在钻压的作用下上下波动， 由于调整环11可以调整止推轴套9与变径器13发生接触行程，因此当钻 压小于门限钻压时，止推轴套9不与变径器13相接触，变径器13没有动 作，碟形弹簧10起到了很好的吸震、减震作用，垫片15及弹簧14作用在 于波动过程中使变径活塞12保持原位。
根据实际工况需要扩大稳定器直径时，停止转动转盘，增加钻压，在钻压的作用下，下卡盘6、上卡盘7、推力轴承8、止推轴套9上行，止推轴 套9与变径器13相接触并继续上行，变径活塞12在变径器13上行锥面的 作用，开始向外伸出，当钻压超过开启门限钻压时，上卡盘7在下卡盘6 的作用下推出锁定轴套3上的花键，上卡盘6不再受环向转动约束，由于 卡盘6及上卡盘7是多个小斜面相接触，在轴向力的作用下，两卡盘会沿 斜面相对滑动(环向和轴向)，此时卸去钻压时，上卡盘7已发生转动， 其上的键槽与锁定套3上的花键已对不上，锁定套3上的花键上端面的斜 面会与上卡盘7上的多个斜面相接触并滑动，最终锁定机构下卡盘6、上 卡盘7及锁定套3处于图4所示状态，上卡盘7的剖视图已没有锁定套3。 稳定器处于大径状态时，进行正常钻进时，下卡盘6在钻压的作用下仍与 上卡盘7相接触，但只要钻压的波动最大值不超过开启门限钻压，上卡盘 7不会产生移动，止推轴套9、变径器13及变径活塞12的相对位置也固定， 实现大直径状态锁定。钻压的波动经上卡盘7、推力轴承8传给碟形弹簧 10,起到吸震、减震的作用。
根据井下实际情况需要稳定器从大直径变为小直径时，停止转动转盘， 增加钻压并超过开启门限钻压一定值，直至下接体4与锁定套3上的两台 阶相接触(实现锁定机构及变径机构的上行限位作用，如图l)，此时上 卡盘7继续上行，直至上卡盘7斜面被推出锁定套3上的花键上端面的斜 面，也由于下卡盘6与上卡盘7上的多个斜面相接触，上卡盘7在轴向力 的作用下并沿斜面滑动，直至锁定套3上的花键滑入与上卡盘7键槽相配， 上卡盘7停止转动，当减小钻压时，下卡盘6、上卡盘7、推力轴承8、止 推轴套9及变径器13下行，复位弹簧19 (用压板17及螺钉18固定)变 径活塞12及时复位，稳定器实现由大直径切换到小直径，同时锁定机构回 到图3所示位置。
如上往复加压超过门限值可以实现稳定器大小直径的自由切换，操作非常简单，实现变径功能可靠。
若需要调整门限钻压值的大小，可以更换调整环ll,改变调整环的厚 度得以实现。若需要改变稳定器扩大后稳定器的直径，可能通过更换变径
器13及变径活塞12，改变其相接触面的锥度得以实现。稳定体2及锁定 套3均开有泄压孔，并装有泄压阀5，以防止机构活动时密封腔内压力过 高妨碍机构运动。
权利要求1、一种用于气体钻井的变径稳定器，由上接体(1)、稳定体(2)、变径器(13)、变径活塞(12)、上卡盘(7)、下卡盘(6)、锁定套(3)及下接体(4)组成，其特征是上接体(1)与稳定体(2)螺纹相联，变径器(13)装在稳定体(2)中间，稳定体(2)下部与锁定套(3)螺纹相联，调节机构由调整环(11)、碟形弹簧(10)、止推轴套(9)、推力轴承(9)、上卡盘(7)、下卡盘(6)及锁定套(3)组成，下接体(4)与下卡盘(6)螺纹相联，并与锁定套(3)花键联接，变径活塞(12)由压板(17)、螺钉(18)及复位弹簧(19)固定。
2、 按照权利要求l所述的用于气体钻井的变径稳定器，其特征是上接 体U)为一管状结构，上部有螺紋以便与其它钻具相联，下部与稳定体(2) 螺紋联接，端部与垫片(15)及弹簧(14)相接触。
3、 按照权利要求l所述的用于气体钻井的变径稳定器，其特征是稳定 体(2)上部内表面开有密封槽，外部有螺旋棱，棱上开有数个孔道，变径 活塞(l"位于孔道中，变径活塞(12)的底部与变径器(13)的阶梯形塔 形面相配合。
4、按照权利要求l所述的用于气体钻井的变径稳定器，其特征是压板 (n )用螺钉(18 )固定在稳定器体(2 )上，复位弹簧(19 )装于压板(17 )下。
5、 按照权利要求l所述的用于气体钻井的变径稳定器，其特征是止推 轴套(9)下部有台阶，台阶上部与调整环(11)间有碟形弹簧(10)，台 阶下部与上卡盘(7)间有推力轴承(8),调整环(11)下部内表面开有密
6、 按照权利要求l所述的用于气体钻井的变径稳定器，其特征是锁定套(3)上部有键，下卡盘(6)上有与锁定套(3)相配合贯通键槽，上卡盘(7)有与锁定套(3)相配合不贯通键槽，上卡盘(6)上部内、外面均 开有密封槽。
7、 按照权利要求l所述的用于气体钻井的变径稳定器，其特征是锁定 套(3)下部有花键槽，下接体(4)上部有与锁定套(3)相配合的花键， 下接体(4)与下卡盘(6)螺紋相联，下接体(4)上部外表面开有密封槽, 底部有螺紋。
8、 按照权利要求l所述的用于气体钻井的变径稳定器，其特征是稳定 体(2)及锁定套(3)均开有泄压孔，并装有泄压闽(5)。
专利摘要一种用于气体钻井的变径稳定器，上接体、稳定体、变径器、变径活塞、上卡盘、下卡盘、锁定套及下接体组成，上接体与稳定体螺纹相联，变径器装在稳定体中间，稳定体下部与锁定套螺纹相联，调节机构由调整环、碟形弹簧、止推轴套、推力轴承、上卡盘、下卡盘及锁定套组成，下接体与下卡盘螺纹相联，并与锁定套花键联接。本稳定器根据气体钻井特点设计，不仅具有稳定器大、小外径切换功能，而且具有减震功能，能够很好地实现调整下部钻具组合性能的目的，本稳定器变径操作方便，不增加其它钻井操作，只需要利用钻压实现稳定器外径切换，本稳定器采用全机械式变径及机械式减震，其密封起防尘及防内部润滑剂泄漏作用，密封腔工作压力小，性能稳定可靠。
文档编号E21B17/10GK201144648SQ200720028709
公开日2008年11月5日 申请日期2007年10月12日 优先权日2007年10月12日
发明者波 唐, 王敏生, 赵金海, 闫振来, 韩来聚 申请人:中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院