随钻遥控变径稳定器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种随钻遥控变径稳定器。包括壳体、活塞杆、稳定翼、固定翼、弹簧和动棘轮、定棘轮；其中：固定翼均布在壳体外壁下部，稳定翼设在固定翼之间的直槽内，壳体上部内壁设有环形槽，环形槽下方设有壳体花键；活塞杆设在壳体内部并与壳体形成轴向滑动密封配合，活塞杆上部加工有定棘轮和活塞杆花键，下部加工有铰链孔和弹簧座；动棘轮套装在活塞杆上部并与定棘轮配合构成棘轮总成；弹簧设在活塞杆下部与壳体之间；稳定翼上设有滑槽，滑槽内的滑动轴铰链两个连杆，连杆分别通过铰链轴与活塞杆和铰链。本发明实现了利用泵压控制稳定器外径的变化，同时采用连杆机构控制稳定翼伸缩，采用棘轮机构控制活塞杆动作，结构简单、工作可靠。
【专利说明】随钻遥控变径稳定器
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探等行业装备领域的一种随钻遥控变径稳定器。
【背景技术】
[0002]随着油气田开发难度的日益加大和钻井技术的快速发展，利用定向井或水平井以及大位移井进行油气田勘探开发已经成为一种趋势。在常规定向井或水平井钻进过程中为了控制和调整井斜、方位，通常使用传统固定式稳定器，但在更换稳定器时必须起下钻，其结果易引起刮擦井壁和“拔活塞”现象，造成井壁失稳，井眼扩大、井塌、井喷等复杂事故，降低钻井时效。为此国内外研制出了多种类型的液压式、钻压式等变径稳定器，但应用效果不明显，主要表现在，液压式变径稳定器在钻井泵启动时，稳定器直径变大，停泵时，直径变小，不能满足定向井钻进需要；钻压式变径稳定器利用钻压控制，增大钻压稳定器直径变大，减小钻压直径变小，但由于钻压难以保持恒定不变，不能满足定向井、水平井等复杂结构井轨迹精确控制的要求。因此急需一种结构简单，性能可靠，控制精度高，操作方便的变径稳定器，满足定向井、水平井等复杂结构井的钻井工艺技术要求。
【发明内容】
[0003]为了最大限度的发挥变径稳定器在复杂结构井钻井过程中的功能，提高钻进速度，降低施工综合成本，本发明的目的是为石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探的现场提供随钻遥控变径稳定器。
[0004]本发明的技术方案是:包括壳体1、活塞杆2、稳定翼11、固定翼17、弹簧8和动棘轮4、定棘轮5 ;其中:三个或三个以上固定翼17均布在壳体I外壁下部，稳定翼11设在固定翼17之间的直槽内，壳体I上部内壁设有环形槽，环形槽下方设有壳体花键7 ;活塞杆2设在壳体I内部并与壳体I形成轴向滑动密封配合，活塞杆2上部加工有定棘轮5和活塞杆花键6，下部加工有铰链孔和弹簧座；动棘轮4套装在活塞杆2上部并与定棘轮5配合构成棘轮总成；弹簧8设在活塞杆2下部与壳体I之间；稳定翼11上设有滑槽，滑槽内的滑动轴12铰链连杆10和连杆13，连杆10和连杆13分别通过铰链轴9和铰链轴15与活塞杆2和壳体I铰链。
[0005]此外，动棘轮4和活塞杆2之间安装轴承18。在壳体1、活塞杆2、稳定翼11所形成的腔室内充满润滑油。稳定翼11外壁与壳体直槽内壁之间安装密封圈14。活塞杆2的上下部与壳体I内壁分别安装密封圈3。
[0006]其工作机理是:随钻遥控变径稳定器根据需要安装在井底钻具组合中的合适位置。当需要稳定器处于大直径钻进时，开泵，液压力作用在活塞杆顶部，推动活塞杆下行，活塞杆压缩弹簧同时通过连杆结构将稳定翼伸出，稳定泵压即保持稳定器处于大直径状态；当需要将稳定翼缩回时，停泵，弹簧恢复力使活塞杆上行，驱动连杆结构将稳定翼收回，同时棘轮机构旋转一定角度；当需要稳定器处于小直径钻进时，开泵，液压力推动活塞杆有下行趋势，此时棘轮机构锁定活塞杆不能下行，使得稳定翼不能伸出，稳定器处于小直径状态；停泵，弹簧恢复力使活塞杆上行，同时棘轮机构旋转一定角度，棘轮机构解锁，为下一步稳定器处于大直径钻进做好准备。随钻遥控变径稳定器利用开泵停泵的交替变换达到控制稳定翼伸出或缩回的目的，即在不用起下钻的前提下，通过泵压遥控稳定器直径的变化，满足了复杂结构井钻井的要求。随钻遥控变径稳定器改变了常规变径稳定器只有开泵直径变大，停泵直径变小两种状态的局限性，能够随钻改变稳定器直径的大小，对于提高复杂结构井的钻速，减少钻井事故的发生率，降低钻井成本具有重要意义。
[0007]本发明的优点是:实现利用泵压控制稳定器外径的变化，同时采用连杆机构控制稳定翼伸缩，采用棘轮机构控制活塞杆动作，结构简单、工作可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是依据本发明所提出的一种随钻遥控变径稳定器实施例的结构示意图。
[0009]图2是图1的A-A断面结构示意图。
[0010]图中1-壳体、2-活塞杆、3-密封圈、4-动棘轮、5-定棘轮、6-活塞杆花键、7-壳体花键、8-弹簧、9-铰链、10-连杆、11-稳定翼、12-铰链、13-连杆、14-密封圈、15-铰链、16-中心孔、17-固定翼、18-轴承
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】来详细描述本发明。
[0012]参照附图1，活塞杆2安装在壳体I内部，活塞杆2上部加工有定棘轮5、活塞杆花键6，中部加工有铰链孔、弹簧座；动棘轮4套装在活塞杆2外部，中间安装轴承18 ;壳体I内壁上部加工有壳体花键7 ;壳体I外部加工固定翼17，并成120°均布，固定翼17上加工直槽，稳定翼11安装在直槽中；活塞杆2下部与壳体I之间安装弹簧8 ;连杆机构通过铰链
9、铰链12、铰链15连接活塞杆2、稳定翼11、壳体I ;活塞杆2上部、下部与壳体内壁分别安装密封圈3 ;稳定翼11外壁与固定翼17直槽内壁之间安装密封圈14 ;活塞杆2、密封圈3、密封圈14、稳定翼11所形成的腔室内充满润滑油。
[0013]使用过程是:随钻遥控变径稳定器根据需要安装在井底钻具组合中的合适位置。当需要稳定器处于大直径钻进时，开泵，液压力作用在活塞杆2顶部，推动活塞杆2下行，活塞杆2压缩弹簧8同时通过连杆结构将稳定翼11伸出，稳定泵压即保持稳定器处于大直径状态；当需要将稳定翼11缩回时，停泵，弹簧8恢复力使活塞杆2上行，驱动连杆机构将稳定翼收回，同时棘轮机构旋转一定角度；当需要稳定器处于小直径钻进时，开泵，液压力推动活塞杆2有下行趋势，此时棘轮机构锁定活塞杆2不能下行，使得稳定翼11不能伸出，稳定器处于小直径状态；停泵，弹簧8恢复力使活塞杆2上行，同时棘轮机构旋转一定角度,棘轮机构解锁，为下一步稳定器处于大直径钻进做好准备。随钻遥控变径稳定器利用开泵停泵的交替变换达到控制稳定翼伸出或缩回的目的，即在不用起下钻的前提下，通过泵压遥控稳定器直径的变化，满足了复杂结构井钻井的要求。随钻遥控变径稳定器改变了常规变径稳定器只有开泵直径变大，停泵直径变小两种状态的局限性，能够随钻改变稳定器直径的大小，有利于提高复杂结构井的钻速，减少钻井事故的发生率，降低钻井成本。
【权利要求】
1.一种随钻遥控变径稳定器，其特征是包括壳体(I)、活塞杆(2)、稳定翼(11)、固定翼(17)、弹簧(8)和动棘轮(4)、定棘轮(5);其中:三个或三个以上固定翼(17)均布在壳体(I)外壁下部，稳定翼(11)设在固定翼(17)之间的直槽内，壳体(I)上部内壁设有环形槽，环形槽下方设有壳体花键(7);活塞杆(2)设在壳体(I)内部并与壳体(I)形成轴向滑动密封配合，活塞杆(2)上部加工有定棘轮(5)和活塞杆花键(6)，下部加工有铰链孔和弹簧座；动棘轮(4 )套装在活塞杆(2 )上部并与定棘轮(5 )配合构成棘轮总成；弹簧(8 )设在活塞杆(2 )下部与壳体(I)之间；稳定翼(11)上设有滑槽，滑槽内的滑动轴(12)铰链连杆(10)和连杆(13 )，连杆(10 )和连杆(13 )分别通过铰链轴(9 )和铰链轴(15 )与活塞杆(2 )和壳体(I)体链。
2.根据权利要求1所述的随钻遥控变径稳定器，其特征在于:所述动棘轮(4)和活塞杆(2)之间安装轴承(18)。
3.根据权利要求1或2所述的随钻遥控变径稳定器，其特征在于:在壳体(I)、活塞杆(2 )、稳定翼(11)所形成的腔室内充满润滑油。
4.根据权利要求1或2所述的随钻遥控变径稳定器，其特征在于:所述稳定翼(11)外壁与壳体直槽内壁之间安装密封圈(14)。
5.根据权利要求1或2所述的随钻遥控变径稳定器，其特征在于:所述活塞杆(2)与壳体(I)内壁结合部安装密封圈(3)。
【文档编号】E21B7/04GK103696706SQ201210368320
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】李文飞, 夏文安, 吕广忠, 王光磊, 李玄烨, 耿应春, 岳书海, 夏广强 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院