石油钻井用遥控变径稳定器的制作方法

本实用新型涉及石油钻井中对定向井、水平井和垂直井进行井眼轨迹控制与防斜快打技术领域，具体涉及一种石油钻井用遥控变径稳定器。

背景技术：

随着油田开发的深入开展，以高扭矩、高摩阻为特点的大位移井、水平井越来越多，钻井过程中为了控制井眼的轨迹，多采用弯螺杆配合MWD、LWD等井下仪器进行井眼轨迹的控制，当弯螺杆造斜率过大或过小时，需要起下钻更换合适角度的弯螺杆，以满足其对井眼轨迹的控制需求，当井斜变化出现异常，需要增斜或降斜时，也需要更换钻具组合，大大增加了劳动强度和井下事故发生的风险。

遥控变径稳定器可通过改变井下稳定器的直径来改变井下钻具组合的力学特性，更好的控制井斜，满足石油钻井中增斜、降斜等工艺要求，减少钻井中钻具的起下钻次数、提高钻井效率、降低钻井成本。

目前石油钻井中使用的遥控变径稳定器，需要复杂的电子遥控装置和无线传输信号系统，大多存在工具结构复杂、现场变径工艺操作繁琐、安全性与可靠性低的问题，后来市场上出现了简易变径稳定器和简易遥控变径变径稳定器，简易变径稳定器有钻压式和液压式，只是克服了传统稳定器的下钻遇阻、起钻遇卡的情况；简易遥控变径变径稳定器有投球式和液压式，投球式需要地面投球，操作复杂，变径次数受到限制，液压式尚无较完善的结构形式大量使用。

技术实现要素：

为了解决上述设备的不足，本实用新型提供了一种石油钻井用遥控变径稳定器，该设备壳体为整体式结构，信号阀头和信号阀套由硬质合金或陶瓷加工而成，变径活塞与斜轨道经防磨处理，转换座、变径定位体、定位座以径向螺旋斜面为导向旋转面，以平面为旋转和变径定位面，推力轴承使旋转更灵活，弹簧与胶圈的组合减震作用使变径时的冲击作用力更低，只需与压力仪表配合开泵、停泵，就可以完成对本石油钻井用遥控变径稳定器的控制，本实用新型的目的就是为现场提供一种石油钻井用遥控变径稳定器。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

石油钻井用遥控变径稳定器，包括壳体、挡圈A、挡环、卡环、密封、下部短节、顶丝、信号阀座、信号阀头、信号阀套、动力活塞、耐磨环、胶圈、推力轴承A、弹簧上座、弹簧A、芯轴、压套、弹簧下座、斜轨道、变径活塞、弹簧B、转换座、定位螺钉A、变径定位体、推力轴承B、定位座、定位螺钉B、挡圈B、支撑套、补偿活塞、限位杆、定位螺钉C、过滤网、挡圈C，其中壳体为圆管状，上下两端加工有螺纹，其外圆中部有三条均匀分布的螺旋凸台，螺旋凸台两端由斜面过渡，每条螺旋凸台中部加工有四、五或六个均匀分布的径向圆孔，孔内安装有变径活塞，其内孔从上到下依次加工有一个环形槽和两个台阶，环形槽内装有卡环，第一个台阶上装有信号阀座，第二个台阶上装有弹簧下座，在外圆面上螺旋凸台向下在四个高度上依次加工有三个、一个、一个、三个径向孔，孔内分别装有定位螺钉A、定位螺钉B、定位螺钉C、过滤网和挡圈C，变径活塞内部的斜T形部分插入斜轨道的反T形通槽内，形成滑动副，且滑动摩擦面经防磨处理，动力活塞至补偿活塞之间的环形密闭空间充满液压油。

斜轨道为一圆管状，其外圆面上加工有关于轴心均匀分布的、朝向斜下方的三个平面，平面中心开有反T形通槽，每两个斜平面之间都开有轴向孔，变径活塞为圆柱状，外圆面上有环形槽，槽内装有密封，其内部加工成斜T形，斜面朝向斜上方，其外部加工成圆弧形且圆弧面经防磨处理。

转换座、变径定位体与定位座的结构有两种，一：转换座为一圆管状，其下端面加工有均匀分布的四个径向螺旋斜面和四个径向竖直平面，变径定位体为一圆管状，其上端面有均匀分布的四个径向螺旋斜面和四个径向竖直平面，其下部有均匀分布的两长两短四个支撑腿，支撑腿的下端面为水平面，前面为径向竖直平面，后面为径向螺旋斜面，其内孔中部有一个凸台，定位座为一圆管状，其上部有均匀分布的两深两浅四个凹槽，凹槽的底部为水平面，前面为径向竖直平面，后面为径向螺旋斜面，转换座、变径定位体、定位座表面经防磨硬化处理；二：与一不同的是，转换座下端面加工有均匀分布的六个径向螺旋斜面和六个径向竖直平面，变径定位体上端面有均匀分布的六个径向螺旋斜面和六个径向竖直平面，其下部有均匀分布的长、中、短六个支撑腿，定位座上部有均匀分布的深、中、浅六个凹槽。

信号阀座为一圆管状，内孔有一个台阶，端面上开有三个月牙形孔，外圆中部在每两个月牙形孔的中间部位各加工一个径向螺纹孔，信号阀头为一圆柱状，外圆顶部为一凸台，凸台向下有一环形槽，下部为圆锥面，顶丝将信号阀头与信号阀座固定为一体，信号阀套为一薄壁圆管状，上部为圆锥形，信号阀头和信号阀套由硬质合金或陶瓷加工而成。

动力活塞与芯轴通过螺纹固定为一体，信号阀套粘结在动力活塞内孔上部，胶圈装入动力活塞下部台阶面上的环形槽内，动力活塞为一圆管状，外圆面上部加工有外六方或外八方，外圆面下部加工有环形槽，槽内装有密封和耐磨环，内孔中部有一凸台，上部加工成圆锥孔，下部加工有内螺纹和环形槽，槽内装有密封。

芯轴为一圆管状，上端加工有外螺纹，其中部以下依次加工有一个台阶、一个凸台和一道环形槽，台阶以上依次装着斜轨道、压套和弹簧上座，凸台下端处套着变径定位体，由变径定位体内孔凸台的上端面定位，环形槽内装着挡圈B，挡圈B与变径定位体内孔凸台的下端面之间装着推力轴承B，芯轴下端插入下部短节的内孔。

胶圈与弹簧上座之间装着推力轴承A，弹簧上座与弹簧下座之间装着弹簧A，斜轨道与转换座之间装着弹簧B，补偿活塞为一圆管状，其内孔和外圆面上都有环形槽，槽内有密封，下端面上加工有内螺纹，两个限位杆通过螺纹固定在其下端面上的螺纹孔内，整体装入支撑套与芯轴的环形空间。

下部短节为一圆管状，上下两端加工有螺纹，上部内圆面上加工有环形槽，槽内装有密封和耐磨环，下部短节通过螺纹与壳体固定为一体。

定位螺钉A将转换座与壳体固定为一体，定位螺钉B和支撑套将定位座与壳体固定为一体，定位螺钉C和下部短节使支撑套上的三个径向孔与过滤网相对应，支撑套为一圆管状，在外圆面上其三个径向孔的上下方各有一道环形槽，槽内有密封。

定位螺钉A、定位螺钉B与定位螺钉C的前端为小圆柱状，中部加工有螺纹，后端为大圆柱状，大圆柱段外圆面上有环形槽，槽内有密封，装有定位螺钉A、定位螺钉B与定位螺钉C的孔内加工有一个台阶，台阶外部为大孔，台阶内部的孔内加工有螺纹, 该螺纹分别与定位螺钉A、定位螺钉B、定位螺钉C中部的螺纹固定，装有过滤网和挡圈C的孔内有环形槽，槽内装着挡圈C。

本实用新型具有以下优点：壳体为整体式结构，强度高，信号阀头和信号阀套由硬质合金或陶瓷加工而成，硬度高，耐冲蚀；变径活塞与斜轨道经防磨处理；转换座、变径定位体、定位座以径向螺旋斜面为导向旋转面，以平面为旋转和变径定位面，且表面经防磨硬化处理，面接触更耐磨；推力轴承A和推力轴承B变滑动磨擦为滚动摩擦，旋转更灵活；弹簧A、弹簧B与胶圈的组合减震作用使变径时的冲击作用力更低，更安全；不需要复杂的电子遥控装置和无线传输信号系统，只需与压力仪表配合开泵、停泵，就可以完成对本石油钻井用遥控变径稳定器的控制，制造成本低，操作方便，性能稳定，安全可靠，使用寿命长，节约了钻井作业成本，并大大提高了经济效益。

附图说明

图1： 石油钻井用遥控变径稳定器示意图

图2： 石油钻井用遥控变径稳定器转换座、变径定位体、定位座展开示意图

1、壳体 2、挡圈A 3、挡环 4、卡环 5、顶丝 6、信号阀座 7、信号阀头 8、信号阀套 9、动力活塞 10、胶圈 11、推力轴承A 12、弹簧上座 13、弹簧A 14、芯轴 15、压套 16、弹簧下座 17、斜轨道 18、变径活塞 19、弹簧B 20、转换座 21、定位螺钉A 22、变径定位体 23、推力轴承B 24、定位座 25、定位螺钉B 26、挡圈B 27、支撑套 28、补偿活塞 29、限位杆 30、定位螺钉C 31、过滤网 32、挡圈C 33、下部短节。

具体实施方式

现结合说明书附图：图1、图2对本发明做进一步的描述。

实施例一：

石油钻井用遥控变径稳定器，包括壳体1、挡圈A 2、挡环3、卡环4、密封、下部短节33、顶丝5、信号阀座6、信号阀头7、信号阀套8、动力活塞9、耐磨环、胶圈10、推力轴承A 11、弹簧上座12、弹簧A 13、芯轴14、压套15、弹簧下座16、斜轨道17、变径活塞18、弹簧B 19、转换座20、定位螺钉A 21、变径定位体22、推力轴承B 23、定位座24、定位螺钉B 25、挡圈B 26、支撑套27、补偿活塞28、限位杆29、定位螺钉C 30、过滤网31、挡圈C 32，其中壳体1为圆管状，上下两端加工有螺纹，其外圆中部有三条均匀分布的螺旋凸台，螺旋凸台两端由斜面过渡，每条螺旋凸台中部加工有四个均匀分布的径向圆孔，孔内安装有变径活塞18，其内孔从上到下依次加工有一个环形槽和两个台阶，环形槽内装有卡环4，第一个台阶上装有信号阀座6，第二个台阶上装有弹簧下座16，在外圆面上螺旋凸台向下在四个高度上依次加工有三个、一个、一个、三个径向孔，孔内分别装有定位螺钉A 21、定位螺钉B 25、定位螺钉C 30、过滤网 31和挡圈C 32，变径活塞18内部的斜T形部分插入斜轨道17的反T形通槽内，形成滑动副，且滑动摩擦面经防磨处理，动力活塞9至补偿活塞28之间的环形密闭空间充满液压油。

斜轨道17为一圆管状，其外圆面上加工有关于轴心均匀分布的、朝向斜下方的三个平面，平面中心开有反T形通槽，每两个斜平面之间都开有轴向孔，变径活塞18为圆柱状，外圆面上有环形槽，槽内装有密封，其内部加工成斜T形，斜面朝向斜上方，其外部加工成圆弧形且圆弧面经防磨处理。

转换座20为一圆管状，其下端面加工有均匀分布的四个径向螺旋斜面和四个径向竖直平面，变径定位体22为一圆管状，其上端面有均匀分布的四个径向螺旋斜面和四个径向竖直平面，其下部有均匀分布的两长两短四个支撑腿，支撑腿的下端面为水平面，前面为径向竖直平面，后面为径向螺旋斜面，其内孔中部有一个凸台，定位座24为一圆管状，其上部有均匀分布的两深两浅四个凹槽，凹槽的底部为水平面，前面为径向竖直平面，后面为径向螺旋斜面，转换座20、变径定位体22、定位座24表面经防磨硬化处理。

信号阀座6为一圆管状，内孔有一个台阶，端面上开有三个月牙形孔，外圆中部在每两个月牙形孔的中间部位各加工一个径向螺纹孔，信号阀头7为一圆柱状，外圆顶部为一凸台，凸台向下有一环形槽，下部为圆锥面，顶丝5将信号阀头7与信号阀座6固定为一体，信号阀套8为一薄壁圆管状，上部为圆锥形，信号阀头7和信号阀套8由硬质合金或陶瓷加工而成。

动力活塞9与芯轴14通过螺纹固定为一体，信号阀套8粘结在动力活塞9内孔上部，胶圈10装入动力活塞9下部台阶面上的环形槽内，动力活塞9为一圆管状，外圆面上部加工有外六方或外八方，外圆面下部加工有环形槽，槽内装有密封和耐磨环，内孔中部有一凸台，上部加工成圆锥孔，下部加工有内螺纹和环形槽，槽内装有密封。

芯轴14为一圆管状，上端加工有外螺纹，其中部以下依次加工有一个台阶、一个凸台和一道环形槽，台阶以上依次装着斜轨道17、压套15和弹簧上座12，凸台下端处套着变径定位体22，由变径定位体22内孔凸台的上端面定位，环形槽内装着挡圈B 26，挡圈B 26与变径定位体22内孔凸台的下端面之间装着推力轴承B 23，芯轴14下端插入下部短节33的内孔。

胶圈10与弹簧上座12之间装着推力轴承A 11，弹簧上座12与弹簧下座16之间装着弹簧A 13，斜轨道17与转换座20之间装着弹簧B 19，补偿活塞28为一圆管状，其内孔和外圆面上都有环形槽，槽内有密封，下端面上加工有内螺纹，两个限位杆29通过螺纹固定在其下端面上的螺纹孔内，整体装入支撑套27与芯轴14的环形空间。

下部短节33为一圆管状，上下两端加工有螺纹，上部内圆面上加工有环形槽，槽内装有密封和耐磨环，下部短节33通过螺纹与壳体1固定为一体。

定位螺钉A 21将转换座20与壳体1固定为一体，定位螺钉B 25和支撑套27将定位座24与壳体1固定为一体，定位螺钉C 30和下部短节33使支撑套27上的三个径向孔与过滤网31相对应，支撑套27为一圆管状，在外圆面上其三个径向孔的上下方各有一道环形槽，槽内有密封。

定位螺钉A 21、定位螺钉B 25与定位螺钉C 30的前端为小圆柱状，中部加工有螺纹，后端为大圆柱状，大圆柱段外圆面上有环形槽，槽内有密封，装有定位螺钉A 21、定位螺钉B 25与定位螺钉C 30的孔内加工有一个台阶，台阶外部为大孔，台阶内部的孔内加工有螺纹, 该螺纹分别与定位螺钉A 21、定位螺钉B 25、定位螺钉C 30中部的螺纹固定，装有过滤网31和挡圈C 32的孔内有环形槽，槽内装着挡圈C 32。

实施例二：

石油钻井用遥控变径稳定器，与实施例一不同的是，转换座20下端面加工有均匀分布的六个径向螺旋斜面和六个径向竖直平面，变径定位体22上端面有均匀分布的六个径向螺旋斜面和六个径向竖直平面，其下部有均匀分布的长、中、短六个支撑腿，定位座24上部有均匀分布的深、中、浅六个凹槽；壳体1的每条螺旋凸台中部加工有五个均匀分布的径向圆孔。

将石油钻井用遥控变径稳定器接入钻具，接通泥浆循环通道。

第一次开泵后，在流动泥浆冲力作用下，信号阀套8、动力活塞9与芯轴14向下移动，带动胶圈10、推力轴承A 11、弹簧上座12、压套15、斜轨道17、变径定位体22、推力轴承B 23、挡圈B 26向下移动，同时弹簧A 13与弹簧B 19分别被弹簧上座12和斜轨道17压缩，其上端面向下移动，同时变径活塞18被斜轨道17推着向外移动，同时动力活塞9至补偿活塞28之间环形密闭空间内的液压油压力升高，推动补偿活塞28与限位杆29向下移动，补偿活塞28至下部短节33之间环形空间内的泥浆经支撑套27上的三个径向孔、过滤网31向壳体1外部流动，当变径定位体22下部的两条长支撑腿后面的径向螺旋斜面与定位座24上部的两个浅凹槽后面的径向螺旋斜面相接触时，变径定位体22开始沿径向螺旋斜面旋转，当其下端面与定位座24上部的两个浅凹槽的底部相接触时，上述移动部件停止移动，变径活塞18外部的圆弧面到达设定的石油钻井用遥控变径稳定器的小径位置，信号阀头7的下部依然位于信号阀套8的下部内孔中，对流动泥浆的阻力较大，在工具上产生较大的压降，同时补偿活塞28下部的泥浆停止向壳体1外部流动， 此时其做为小径稳定器使用；

停泵后，泥浆冲力消失，上述被压缩的弹簧A 13与弹簧B 19复位，其上端面向上移动，同时推动弹簧上座12、推力轴承A 11、胶圈10、动力活塞9、信号阀套8、芯轴14、斜轨道17、压套15、挡圈B 26、推力轴承B 23、变径定位体22向上移动，同时变径活塞18被斜轨道17拉着向内移动，同时动力活塞9至补偿活塞28之间环形密闭空间内的液压油压力降低，壳体1外部的泥浆经过滤网31、支撑套27上的三个径向孔向补偿活塞28至下部短节33之间的环形空间内流动，推动补偿活塞28与限位杆29向上移动，当变径定位体22上端面上的均匀分布的四个径向螺旋斜面与转换座20下端面上的四个径向螺旋斜面相接触时，变径定位体22开始沿径向螺旋斜面旋转，当其四个径向竖直平面与转换座20的四个径向竖直平面相接触时，上述移动部件停止移动，变径活塞18被拉回到开泵前的位置，壳体1外部的泥浆停止向补偿活塞28至下部短节33之间的环形空间内流动；

第二次开泵后，在流动泥浆冲力作用下，信号阀套8、动力活塞9与芯轴14向下移动，带动胶圈10、推力轴承A 11、弹簧上座12、压套15、斜轨道17、变径定位体22、推力轴承B 23、挡圈B 26向下移动，同时弹簧A 13与弹簧B 19分别被弹簧上座12和斜轨道17压缩，其上端面向下移动，同时变径活塞18被斜轨道17推着向外移动，同时动力活塞9至补偿活塞28之间环形密闭空间内的液压油压力升高，推动补偿活塞28与限位杆29向下移动，补偿活塞28至下部短节33之间环形空间内的泥浆经支撑套27上的三个径向孔、过滤网31向壳体1外部流动，当变径定位体22下部的两条长支撑腿后面的径向螺旋斜面与定位座24上部的两个深凹槽后面的径向螺旋斜面相接触时，变径定位体22开始沿径向螺旋斜面旋转，当其下部的两条短支撑腿后面的径向螺旋斜面与定位座24上部的两个浅凹槽后面的径向螺旋斜面相接触时，变径定位体22继续沿径向螺旋斜面旋转，

当其下端面分别与定位座24上部的四个凹槽的底部相接触时，上述移动部件停止移动，变径活塞18外部的圆弧面到达设定的石油钻井用遥控变径稳定器的大径位置，信号阀头7的下部脱离信号阀套8的下部内孔，对流动泥浆的阻力较小，在工具上产生较小的压降，同时补偿活塞28下部的泥浆停止向壳体1外部流动， 此时其做为大径稳定器使用；

第二次停泵后，泥浆冲力消失，上述被压缩的弹簧A 13与弹簧B 19复位，其上端面向上移动，同时推动弹簧上座12、推力轴承A 11、胶圈10、动力活塞9、信号阀套8、芯轴14、斜轨道17、压套15、挡圈B 26、推力轴承B 23、变径定位体22向上移动，同时变径活塞18被斜轨道17拉着向内移动，同时动力活塞9至补偿活塞28之间环形密闭空间内的液压油压力降低，壳体1外部的泥浆经过滤网31、支撑套27上的三个径向孔向补偿活塞28至下部短节33之间的环形空间内流动，推动补偿活塞28与限位杆29向上移动，当变径定位体22上端面上的均匀分布的四个径向螺旋斜面与转换座20下端面上的四个径向螺旋斜面相接触时，变径定位体22开始沿径向螺旋斜面旋转，当其四个径向竖直平面与转换座20的四个径向竖直平面相接触时，上述移动部件停止移动，变径活塞18被拉回到开泵前的位置，壳体1外部的泥浆停止向补偿活塞28至下部短节33之间的环形空间内流动；

依次循环往复，石油钻井用遥控变径稳定器每次开泵工作状态切换一次，通过在地面上观察压降的变化情况来判定石油钻井用遥控变径稳定器变径状态，在钻井过程中适时变换，从而达到对井眼轨迹进行有效控制的目的。

以上两个实施例是本实用新型典型的实施例，而不是全部的实施例，本领域的一般技术人员根据本发明的方案及对本发明中的部分配件的外形进行变更或拆解，可以做出多种实施例，在不改变其功能的情况下，都视为本实用新型的保护范围。