專(zhuān)利名稱(chēng)：變徑穩(wěn)定器及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油、地質(zhì)鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變徑穩(wěn)定器及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，在石油開(kāi)采或地質(zhì)勘探時(shí)，常需要用鉆頭向地下進(jìn)行鉆井。由于在一些石油開(kāi)采或地質(zhì)勘探時(shí)，其鉆井深度可達(dá)幾千米。在鉆井過(guò)程中，為了保證鉆井的質(zhì)量，同時(shí)保證鉆頭和鉆桿的安全性，往往需要將鉆井的井眼的井斜角控制在一定的范圍內(nèi)，即保證鉆頭是按預(yù)設(shè)軌跡下鉆的。目前，人們?yōu)榱吮ＷC井眼的井斜角，往往在鉆頭的頂部安裝變徑穩(wěn)定器，利用變徑穩(wěn)定器與鉆井內(nèi)壁相貼合，從而保證鉆頭是按預(yù)設(shè)軌跡方向下鉆的。具體的，如中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN2854043Y公開(kāi)一種鉆井遙控變徑穩(wěn)定器，其在殼體內(nèi)設(shè)置有上心軸和下心軸，并在上心軸和下心軸的內(nèi)部沿軸線方向形成一貫通的高壓泥漿腔，其在下心軸的下端外壁上套接有平衡活塞和悶頭，并在平衡活塞與悶頭之間形成一低壓泥漿腔，同時(shí)在位于低壓泥漿腔處的殼體上形成有一通孔；當(dāng)泥漿經(jīng)過(guò)鉆桿進(jìn)入到高壓泥漿腔時(shí)，由于過(guò)流面積減少，從而控制上心軸和下心軸在殼體內(nèi)向下移動(dòng)，同時(shí)利用泥漿泵的開(kāi)啟與關(guān)閉，配合設(shè)置的凸輪體和凸輪銷(xiāo)，使得上心軸和下心軸停留在三個(gè)不同的工作位置，同時(shí)使得鉆井遙控變徑穩(wěn)定器上設(shè)置的徑向活塞位于三個(gè)不同的工作位置，從而實(shí)現(xiàn)鉆井遙控變徑穩(wěn)定器的變徑，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)井斜角的控制。但由于在鉆井時(shí)，該鉆井遙控變徑穩(wěn)定器位于幾千米深的地下，因此如何確定變徑穩(wěn)定器上的徑向活塞處于何種工作位置便成為了一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。為此，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN2854043Y中還設(shè)置了泥漿壓力變化裝置，用于改變泥漿的壓力，從而判斷變徑穩(wěn)定器所處的工作狀態(tài)；具體采用在下心軸的下方處設(shè)置孔板總成和蘑菇頭總成，其利用上心軸和下心軸在向下移動(dòng)時(shí)，孔板總成與蘑菇頭總成之間距離發(fā)生變化，使得泥漿經(jīng)過(guò)孔板總成和蘑菇頭總成之間的過(guò)流面積的變化，從而改變泥漿的壓力，利用泥漿壓力的變化實(shí)現(xiàn)了對(duì)上心軸和下心軸的工作位置進(jìn)行判定，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)徑向活塞的工作位置進(jìn)行判定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了遙控變徑。但采用上述泥漿壓力變化裝置時(shí)，當(dāng)變徑穩(wěn)定器處于鉆井工作狀態(tài)時(shí)，孔板總成內(nèi)的中心孔與蘑菇頭總成之間的距離最小，泥漿壓力相對(duì)最高；因此會(huì)使得變徑穩(wěn)定器處于高壓狀態(tài)，并且由于變徑穩(wěn)定器需要長(zhǎng)期處于鉆井工作狀態(tài)，因此易使得變徑穩(wěn)定器發(fā)生損傷，甚至損毀，從而使得地面操作人員不能夠通過(guò)泥漿泵的壓力表監(jiān)測(cè)和記錄泥漿泵中的泥漿壓力，無(wú)法準(zhǔn)確得知變徑穩(wěn)定器的工作狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)鉆井工作造成影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種變徑穩(wěn)定器及其系統(tǒng)，其有效地避免了在工作狀態(tài)下變徑穩(wěn)定器承受過(guò)高的壓力。本發(fā)明提供的一種變徑穩(wěn)定器，包括殼體、上芯軸和下芯軸，所述上芯軸的內(nèi)部沿所述殼體的軸線方向形成有上高壓泥漿腔，所述下芯軸的內(nèi)部沿所述殼體的軸線方向形成有下高壓泥漿腔，所述上芯軸的下端和所述下芯軸的上端連接固定，且所述上高壓泥漿腔和所述下高壓泥漿腔連通；還包括泥漿壓力變化裝置，所述泥漿壓力變化裝置由蘑菇頭總成和中心孔組成，所述中心孔設(shè)置在所述上芯軸的頂部，且所述中心孔的上端直徑大于下端直徑，所述中心孔與所述上高壓泥漿腔連通；所述蘑菇頭總成設(shè)置在所述中心孔的上方并固定在所述殼體的內(nèi)壁上?？蛇x的，所述殼體的外壁上均布有至少三個(gè)翼面，且所述翼面沿所述殼體的軸線方向呈螺旋形延伸，每個(gè)所述翼面上沿其螺旋形延伸方向上均布有至少四個(gè)活塞放置孔，且每個(gè)所述翼面上設(shè)置的所述活塞放置孔的數(shù)量均相同，所述活塞放置孔內(nèi)放置有徑向活塞；所述下芯軸的外壁上沿所述外殼的軸線方向依次套接有至少四個(gè)斜面體，且所述斜面體的數(shù)量與每個(gè)所述翼面上設(shè)置的所述徑向活塞的數(shù)量相等；所述斜面體的外壁均布有至少三個(gè)斜面部，且每個(gè)所述斜面體上設(shè)置的所述斜面部的數(shù)量與所述翼面的數(shù)量相等；所述徑向活塞與所述斜面部一一對(duì)應(yīng)，且所述徑向活塞的底部抵靠在所述斜面部上?？蛇x的，所述翼面的數(shù)量為三個(gè)，每個(gè)所述斜面部上設(shè)置的所述斜面部的數(shù)量為三個(gè)。可選的，每個(gè)所述翼面上均布有五個(gè)所述活塞放置孔，所述斜面體的數(shù)量為五個(gè)?？蛇x的，所述殼體包括上部殼體、中部殼體和下部殼體，所述上部殼體的下部與所述中部殼體的上部固接,所述中部殼體的下部和所述下部殼體的上部固接?？蛇x的，所述上部殼體的下部與所述中部殼體的上部螺紋連接，所述中部殼體的下部和所述下部殼體的上部螺紋連接?？蛇x的，所述上芯軸和所述蘑菇頭總成放置在所述上部殼體內(nèi)，所述翼面設(shè)置在所述中部殼體的外壁上?？蛇x的，所述斜面部上設(shè)置有用于與所述徑向活塞的底部配合連接的T型槽或燕尾槽。本發(fā)明還提供的一種變徑穩(wěn)定器系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)和上述的變徑穩(wěn)定器中的任一種；所述蘑菇頭總成上設(shè)置有電子壓力傳感器，所述電子壓力傳感器通過(guò)信號(hào)發(fā)送裝置與所述計(jì)算機(jī)相連?？蛇x的，所述信號(hào)發(fā)送裝置為脈沖發(fā)射器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的變徑穩(wěn)定器，其通過(guò)在上芯軸的頂部處設(shè)置的泥漿壓力變化裝置，利用泥漿泵啟動(dòng)和停止帶動(dòng)上芯軸和下芯軸向下發(fā)生位移，從而改變泥漿經(jīng)過(guò)蘑菇頭總成與中心孔處的過(guò)流面積，進(jìn)而改變泥漿壓力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變徑穩(wěn)定器的狀態(tài)進(jìn)行判定，并且當(dāng)變徑穩(wěn)定器處于工作狀態(tài)時(shí)，泥漿經(jīng)過(guò)蘑菇頭總成與中心孔處的過(guò)流面積最大，從而有效地降低了在工作狀態(tài)下變徑穩(wěn)定器承受的壓力，確保了變徑穩(wěn)定器的安全可靠。
在進(jìn)一步的技術(shù)方案中，通過(guò)在殼體的外壁上均布至少三個(gè)翼面，并在每個(gè)翼面上設(shè)置至少四個(gè)徑向活塞，從而有效地提高了變徑穩(wěn)定器在控制井眼軌跡時(shí)的穩(wěn)定性，確保井斜角控制在一定范圍內(nèi)。在進(jìn)一步的技術(shù)方案中，殼體采用分體式結(jié)構(gòu)，由上部殼體、中部殼體和下部殼體組成，從而便于加工，有利于保證殼體的加工精度，同時(shí)便于在殼體內(nèi)安裝部件。在進(jìn)一步的技術(shù)方案中，通過(guò)在斜面部上設(shè)置T型槽和燕尾槽用于與徑向活塞的底部配合連接，從而有效地提高了徑向活塞安裝的穩(wěn)定性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的變徑穩(wěn)定器系統(tǒng)，其通過(guò)在上芯軸的頂部處設(shè)置的泥漿壓力變化裝置，利用泥漿泵啟動(dòng)和停止帶動(dòng)上芯軸和下芯軸向下發(fā)生位移，從而改變泥漿經(jīng)過(guò)蘑菇頭總成與中心孔處的過(guò)流面積，進(jìn)而改變泥漿壓力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變徑穩(wěn)定器的狀態(tài)進(jìn)行判定，并且當(dāng)變徑穩(wěn)定器處于工作狀態(tài)時(shí)，泥漿經(jīng)過(guò)蘑菇頭總成與中心孔處的過(guò)流面積最大，從而有效地降低了在工作狀態(tài)下變徑穩(wěn)定器承受的壓力，確保了變徑穩(wěn)定器的安全可靠。同時(shí)，其利用在蘑菇頭總成上設(shè)置電子壓力傳感器，并通過(guò)信號(hào)發(fā)送裝置將電子壓力傳感器得到壓力信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)上的軟件對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行解碼，進(jìn)而準(zhǔn)確的讀取泥漿壓力的微小變化，從而可以整體降低變徑穩(wěn)定器內(nèi)部的泥漿壓力，從而使得變徑穩(wěn)定器的安全性更高，同時(shí)還可降低泥漿泵的功率，降低能量消耗。在進(jìn)一步的技術(shù)方案中，信號(hào)發(fā)送裝置采用脈沖發(fā)射器，可有效提高壓力信號(hào)的傳輸效率和可靠性，減少壓力信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損耗。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式
或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式
或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的變徑穩(wěn)定器的主視圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的變徑穩(wěn)定器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中的A-A向剖視圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的變徑穩(wěn)定器中凸輪體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例二提供的變徑穩(wěn)定器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

1-殼體，11-上部殼體，12-中部殼體，13-下部殼體；2-上芯軸，21-上高壓泥漿腔，22-復(fù)位彈簧，23-卡接部，24-彈簧座；3-下芯軸，31-下高壓泥漿腔，32-斜面體，321-斜面部，322-T型槽，33-凸輪體，34-凸輪銷(xiāo)，35-平衡活塞，36-悶頭，37-低壓泥漿腔，38-通孔，39-控制滑槽；4-泥漿壓力變化裝置，41-蘑菇頭總成，42-中心孔；5-翼面，51-活塞放置孔，52-徑向活塞；6-電子壓力傳感器；7_計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。首先，在敘述具體實(shí)施方式
之前，在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，規(guī)定沿鉆頭下鉆的方向，靠近地面的一端為上端，靠近鉆頭的一端為下端。實(shí)施例一如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中提供的變徑穩(wěn)定器，包括殼體1、上芯軸2和下芯軸3，上芯軸2的內(nèi)部沿殼體I的軸線方向形成有上高壓泥漿腔21，下芯軸3的內(nèi)部沿殼體I的軸線方向形成有下高壓泥漿腔31，上芯軸2的下端和下芯軸3的上端連接固定，且上高壓泥漿腔21和下高壓泥漿腔31連通；還包括泥漿壓力變化裝置4，泥漿壓力變化裝置4由蘑菇頭總成41和中心孔42組成，中心孔42設(shè)置在上芯軸2的頂部，且中心孔42的上端直徑大于下端直徑，中心孔42與上高壓泥漿腔21連通；蘑菇頭總成41設(shè)置在中心孔42的上方并固定在殼體I的內(nèi)壁上。其通過(guò)在上芯軸2的頂部處設(shè)置的泥漿壓力變化裝置4，利用泥漿泵啟動(dòng)和停止帶動(dòng)上芯軸2和下芯軸3向下發(fā)生位移，從而改變蘑菇頭總成41與中心孔42之間的距離，進(jìn)而使得泥漿經(jīng)過(guò)蘑菇頭總成41與中心孔42處的過(guò)流面積發(fā)生變化，使得泥漿壓力發(fā)生變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)變徑穩(wěn)定器的狀態(tài)進(jìn)行判定，并且當(dāng)變徑穩(wěn)定器處于工作狀態(tài)時(shí)，泥漿經(jīng)過(guò)蘑菇頭總成41與中心孔42處的過(guò)流面積最大，從而有效地降低了在工作狀態(tài)下變徑穩(wěn)定器承受的壓力，確保了變徑穩(wěn)定器在工作狀態(tài)下的安全可靠。本實(shí)施例中，需要強(qiáng)調(diào)的是，由于變徑穩(wěn)定器處于工作狀態(tài)時(shí)，是通過(guò)其上設(shè)置的徑向活塞52與井眼的內(nèi)壁相貼近，從而在鉆井過(guò)程中起到井眼軌跡控制的作用，因此，其上設(shè)置的徑向活塞52的布置位置及數(shù)量會(huì)對(duì)井眼軌跡的控制起到?jīng)Q定性因素。為此，優(yōu)選的殼體I的外壁上均布有至少三個(gè)翼面5，且翼面5沿殼體I的軸線方向呈螺旋形延伸，每個(gè)翼面5上沿其螺旋形延伸方向上均布有至少四個(gè)活塞放置孔51，且每個(gè)翼面5上設(shè)置的活塞放置孔51的數(shù)量均相同，活塞放置孔51內(nèi)放置有徑向活塞52 ;下芯軸3的外壁上沿外殼的軸線方向依次套接有至少四個(gè)斜面體32，且斜面體32的數(shù)量與每個(gè)翼面5上設(shè)置的徑向活塞52的數(shù)量相等；斜面體32的外壁均布有至少三個(gè)斜面部321，且每個(gè)斜面體32上設(shè)置的斜面部321的數(shù)量與翼面5的數(shù)量相等；徑向活塞52與斜面部321 —一對(duì)應(yīng)，且徑向活塞52的底部抵靠在斜面部321上。其通過(guò)在殼體I的外壁上均布至少三個(gè)螺旋形翼面5，并在每個(gè)翼面5上設(shè)置至少四個(gè)徑向活塞52，利用多個(gè)徑向活塞52從不同位置對(duì)井眼的內(nèi)壁進(jìn)行貼近，保證殼體I的外壁一周上各處均有徑向活塞52與井眼的內(nèi)壁貼合，并保證徑向活塞52相互對(duì)應(yīng)，從而保證對(duì)井眼的內(nèi)壁各處的受力均勻進(jìn)一步提高井眼軌跡控制的精度，保證鉆井質(zhì)量。進(jìn)一步的，為了便于理解，下面進(jìn)一步闡明本實(shí)施例中提供的變徑穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程。如圖2至圖4所示，殼體I的外壁上均布有至少三個(gè)翼面5，且翼面5沿殼體I的軸線方向呈螺旋形延伸，每個(gè)翼面5上沿其螺旋形延伸方向上均布有至少四個(gè)活塞放置孔51，且每個(gè)翼面5上設(shè)置的活塞放置孔51的數(shù)量均相同，活塞放置孔51內(nèi)放置有徑向活塞52。上芯軸2的外壁上形成有卡接部23，上芯軸2的外壁上位于卡接部23的下方套接有彈簧座24，彈簧座24與上芯軸2滑動(dòng)配合，且彈簧座24的外壁與殼體I的內(nèi)壁固接，卡接部23的底部與彈簧座24的頂部之間設(shè)置有復(fù)位彈簧22，且復(fù)位彈簧22套接在上芯軸2的外壁上。下芯軸3的外壁上由上至下依次套接有凸輪體33、至少四個(gè)斜面體32、平衡活塞35和悶頭36。凸輪體33的外壁上形成有彎折的控制滑槽39，殼體I的內(nèi)壁上設(shè)置有凸輪銷(xiāo)34，凸輪銷(xiāo)34的端部伸入至控制滑槽39內(nèi)(如圖4所示)。斜面體32的數(shù)量與每個(gè)翼面5上設(shè)置的徑向活塞52的數(shù)量相等，斜面體32的外 壁均布有至少三個(gè)斜面部321，且每個(gè)斜面體32上設(shè)置的斜面部321的數(shù)量與翼面5的數(shù)量相等，徑向活塞52與斜面部321 —一對(duì)應(yīng)，且徑向活塞52的底部抵靠在斜面部321上。平衡活塞35與悶頭36之間形成有低壓泥漿腔37，殼體I上設(shè)置有通孔38，且通孔38位于平衡活塞35與悶頭36之間。其在使用時(shí)，殼體I的下端與鉆頭相連，當(dāng)鉆頭向下鉆進(jìn)時(shí)，地面上的泥漿泵啟動(dòng)，將高壓泥漿通過(guò)鉆桿送入至殼體I內(nèi)，當(dāng)高壓泥漿從殼體I的內(nèi)部進(jìn)入到上高壓泥漿腔21以及下高壓泥漿腔31內(nèi)時(shí)，由于上高壓泥漿腔21相較于殼體I的過(guò)流面積有所減小，因此會(huì)使得上芯軸2受到向下的壓強(qiáng)P1，然后高壓泥漿經(jīng)由上高壓泥漿腔21和下高壓泥漿腔31進(jìn)入到鉆頭內(nèi)，然后從鉆頭上的出液孔排出，從而達(dá)到冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆頭、帶走沙石和支撐井壁的作用，當(dāng)泥漿從而鉆頭內(nèi)流出后，泥漿會(huì)在變徑穩(wěn)定器與井壁之間形成低壓泥漿，且低壓泥漿會(huì)通過(guò)通孔38進(jìn)入到低壓泥漿腔37內(nèi)，從而使得平衡活塞35受到向上的壓強(qiáng)P2，當(dāng)上芯軸2受到的壓力大于平衡活塞35受到的壓力以及復(fù)位彈簧22的彈力時(shí)，上芯軸2和下芯軸3開(kāi)始向下移動(dòng)。當(dāng)上芯軸2和下芯軸3由起始位置開(kāi)始向下移動(dòng)時(shí)，下芯軸3上的凸輪體33亦隨之開(kāi)始向下移動(dòng)，同時(shí)下芯軸3上的斜面體32亦開(kāi)始隨之向下移動(dòng)，其具體運(yùn)動(dòng)過(guò)程為當(dāng)上芯軸2和下芯軸3位于起始位置時(shí)(即上限位置)，凸輪銷(xiāo)34位于控制滑槽39內(nèi)的Cl處(如圖4所示)，于此同時(shí)，徑向活塞52的底部位于斜面部321的最低點(diǎn)處，徑向活塞52的頂部位于活塞放置孔51內(nèi)，此時(shí)便于向上起鉆，此工作狀態(tài)起鉆工作狀態(tài)。當(dāng)泥漿泵第一次啟動(dòng)時(shí)，上芯軸2和下芯軸3開(kāi)始向下移動(dòng)，同時(shí)凸輪銷(xiāo)34不動(dòng)，而凸輪體33相對(duì)于凸輪銷(xiāo)34發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪銷(xiāo)34滑動(dòng)至控制滑槽39內(nèi)的BI處(如圖4所示)，此時(shí)凸輪銷(xiāo)34與控制滑槽39相抵靠，凸輪體33不再向下移動(dòng)，同時(shí)斜面體32也不再向下移動(dòng)，于此同時(shí)，徑向活塞52的底部移動(dòng)至斜面部321的中間一設(shè)定位置，徑向活塞52向外伸出至徑向活塞52的頂部與活塞放置孔51的口部平齊，即徑向活塞52的頂部與翼面5相平齊。隨后，泥漿泵第一次停止，高壓泥漿腔內(nèi)的壓力下降，在復(fù)位彈簧22的作用下，上芯軸2和下芯軸3向上移動(dòng)，此時(shí)，凸輪銷(xiāo)34滑動(dòng)至控制滑槽39內(nèi)的C2處(如圖4所示)，于此同時(shí)，徑向活塞52的底部移動(dòng)至斜面部321的最低點(diǎn)處，徑向活塞52的頂部位于活塞放置孔51內(nèi)，即恢復(fù)上述起鉆工作狀態(tài)。當(dāng)泥漿泵第二次啟動(dòng)時(shí)，上芯軸2和下芯軸3開(kāi)始向下移動(dòng)至下限位置，同時(shí)凸輪銷(xiāo)34不動(dòng)，而凸輪體33相對(duì)于凸輪銷(xiāo)34發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪銷(xiāo)34先滑動(dòng)至控制滑槽39內(nèi)的B2處再滑動(dòng)至控制滑槽39內(nèi)的A2處(如圖4所示)，此時(shí)凸輪銷(xiāo)34與控制滑槽39相抵靠，凸輪體33不再向下移動(dòng)(即到達(dá)下限位置)，同時(shí)斜面體32也不再向下移動(dòng)，于此同時(shí)，徑向活塞52的底部移動(dòng)至斜面部321的最高點(diǎn)處，徑向活塞52向外伸出至極限位置，即徑向活塞52的頂部位于活塞放置孔51的外部，徑向活塞52的頂部高于翼面5，利用徑向活塞52與井眼的內(nèi)壁相貼近，從而在鉆井過(guò)程中起到井眼軌跡控制的作用，只要不停泵便可一直鉆進(jìn)，此狀態(tài)為鉆井工作狀態(tài)。隨后，泥漿泵第二次停止，高壓泥漿腔內(nèi)的壓力下降，在復(fù)位彈簧22的作用下，上芯軸2和下芯軸3向上移動(dòng)，徑向活塞52的底部再次移動(dòng)至斜面部321的最低點(diǎn)處，徑向活塞52的頂部位于活塞放置孔51內(nèi)，恢復(fù)至起鉆工作狀態(tài)。從而通過(guò)泥漿泵的啟動(dòng)和停止，便可對(duì)變徑穩(wěn)定器進(jìn)行控制，從而使其處于不同的工作狀態(tài)。同步的，蘑菇頭總成41和中心孔42的具體工作工程為當(dāng)上上芯軸2和下芯軸3位于起始位置時(shí)，中心孔42與蘑菇頭總成41之間的距離最小，此時(shí)啟動(dòng)泥漿泵，泥漿從蘑菇頭總成41處流至中心孔42時(shí)，其過(guò)流面積最小，所以泥漿壓力相對(duì)最高，此時(shí)可判定徑向活塞52的底部位于斜面部321的最低點(diǎn)處，徑向活塞52的頂部位于活塞放置孔51內(nèi)，即變徑穩(wěn)定器處于起鉆工作狀態(tài)。當(dāng)泥漿泵第一次啟動(dòng)時(shí)，上芯軸2和下芯軸3開(kāi)始向下移動(dòng)，中心孔42與蘑菇頭總成41之間的距離逐漸變大，此時(shí)泥漿從蘑菇頭總成41處流至中心孔42時(shí)，其過(guò)流面積逐漸變大，所以泥漿壓力相對(duì)降低到一定值，此時(shí)可判定徑向活塞52的底部移動(dòng)至斜面部321的中間位置，徑向活塞52向外伸出至徑向活塞52的頂部與活塞放置孔51的口部平齊，即徑向活塞52的頂部與翼面5相平齊。當(dāng)泥漿泵第二次啟動(dòng)時(shí)，上芯軸2和下芯軸3向下移動(dòng)至下限位置，中心孔42與蘑菇頭總成41之間的距離最大，此時(shí)泥漿從蘑菇頭總成41處流至中心孔42時(shí)，其過(guò)流面積最大，所以泥漿壓力相對(duì)最低，此時(shí)可判定徑向活塞52的底部移動(dòng)至斜面部321的最高點(diǎn)處，徑向活塞52向外伸出至極限位置，即徑向活塞52的頂部位于活塞放置孔51的外部，徑向活塞52的頂部高于翼面5，即變徑穩(wěn)定器處于鉆井工作狀態(tài)。綜上所述，當(dāng)變徑穩(wěn)定器處于工作狀態(tài)時(shí)，泥漿經(jīng)過(guò)蘑菇頭總成41與中心孔42處的過(guò)流面積最大，從而有效地降低了在工作狀態(tài)下變徑穩(wěn)定器承受的壓力，確保了變徑穩(wěn)定器在工作狀態(tài)下的安全可靠。本實(shí)施例中，如圖2和圖3所示，優(yōu)選的，翼面5的數(shù)量為三個(gè)，與之相對(duì)的每個(gè)斜面部321上設(shè)置的斜面部321的數(shù)量也為三個(gè)。本實(shí)施例中，如圖2所示，優(yōu)選的，每個(gè)翼面5上均布有五個(gè)活塞放置孔51，與之相對(duì)的斜面體32的數(shù)量為五個(gè)。本實(shí)施例中，由于殼體I內(nèi)需要放置眾多裝置，且殼體I整體過(guò)長(zhǎng)也不利于加工生產(chǎn)，因此，優(yōu)選的，殼體I包括上部殼體11、中部殼體12和下部殼體13，上部殼體11的下部與中部殼體12的上部固接，中部殼體12的下部和下部殼體13的上部固接。由于殼體I采用分體式結(jié)構(gòu)，由上部殼體11、中部殼體12和下部殼體13組成，從而便于加工，有利于保證殼體I的加工精度，同時(shí)便于在殼體I內(nèi)安裝部件，并可有效地降低生產(chǎn)成本。
進(jìn)一步優(yōu)選的，上部殼體11的下部與中部殼體12的上部螺紋連接，中部殼體12的下部和下部殼體13的上部螺紋連接。從而更加便于安裝，并可保證安裝后殼體I的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本實(shí)施例中，為了便于各個(gè)部件在殼體I內(nèi)的安裝及整體組裝，因此上芯軸2和蘑燕頭總成41可放置在上部殼體11內(nèi)，翼面5可設(shè)置在中部殼體12的外壁上。本實(shí)施例中，為了使得徑向活塞52在斜面體32上安放的更加牢固，不會(huì)因徑向活塞52從斜面體32上脫離而造成變徑穩(wěn)定器的失效，為此，可在斜面部321上設(shè)置有用于與徑向活塞52的底部配合連接的T型槽322 (如圖3中所示)或燕尾槽；利用T型槽322或燕尾槽將斜面部321與徑向活塞52的底部緊密連接，從而防止徑向活塞52從斜面部321上脫離；保證變徑穩(wěn)定器的正常工作。實(shí)施例二 由于變徑穩(wěn)定器，在判定其工作狀態(tài)時(shí)，通常是觀察泥漿泵上壓力表的度數(shù)的變化。但由于變徑穩(wěn)定器通常在地面以下幾千米的位置進(jìn)行作業(yè)，變徑穩(wěn)定器中的壓力傳導(dǎo)至地面時(shí)會(huì)發(fā)生很大程度的衰減。例如，泥漿在2MPa左右的壓力變化時(shí)，其壓力信號(hào)在上傳衰減和鉆臺(tái)的強(qiáng)振動(dòng)作用，都會(huì)使得地面操作人員無(wú)法準(zhǔn)確讀取壓力表的壓力變化。因此為了能在地面直接觀察壓力表度數(shù)的變化，往往需要泥漿泵加大泥漿注入的壓力，從而抵消壓力衰減所造成的影響。這樣一來(lái)，變徑穩(wěn)定器內(nèi)泥漿壓力往往會(huì)超出鉆井正常使用泥漿壓力很多倍，進(jìn)而使得變徑穩(wěn)定器及鉆井系統(tǒng)承受很大的泥漿壓力，對(duì)變徑穩(wěn)定器及鉆井系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求也會(huì)大大提高。為此，如圖5所示，本實(shí)施例提供的變徑穩(wěn)定器系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)7和上述實(shí)施例一中的變徑穩(wěn)定器；蘑菇頭總成41上設(shè)置有電子壓力傳感器6，電子壓力傳感器6通過(guò)信號(hào)發(fā)送裝置與計(jì)算機(jī)7相連。其利用在蘑菇頭總成41上設(shè)置電子壓力傳感器6，可準(zhǔn)確的讀取泥漿壓力的微小變化，并通過(guò)信號(hào)發(fā)送裝置快速傳輸至計(jì)算機(jī)7內(nèi)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)7數(shù)據(jù)解碼并顯示出來(lái)，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性高，并且可以有效地降低變徑穩(wěn)定器內(nèi)部以及鉆井系統(tǒng)的泥漿壓力，從而使得變徑穩(wěn)定器及鉆井系統(tǒng)的安全性更高，同時(shí)還可降低泥漿泵的功率，降低能量消耗。本實(shí)施例中，優(yōu)選的，信號(hào)發(fā)送裝置為脈沖發(fā)射器。利用脈沖發(fā)射器可有效提高壓力信號(hào)的傳輸效率，減少壓力信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損耗，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施方式及實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施方式及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述實(shí)施方式或?qū)嵤├涊d的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施方式或?qū)嵤├夹g(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種變徑穩(wěn)定器，其特征在于，包括殼體、上芯軸和下芯軸，所述上芯軸的內(nèi)部沿所述殼體的軸線方向形成有上高壓泥漿腔，所述下芯軸的內(nèi)部沿所述殼體的軸線方向形成有下高壓泥漿腔，所述上芯軸的下端和所述下芯軸的上端連接固定，且所述上高壓泥漿腔和所述下高壓泥漿腔連通； 還包括泥漿壓力變化裝置，所述泥漿壓力變化裝置由蘑菇頭總成和中心孔組成，所述中心孔設(shè)置在所述上芯軸的上端，且所述中心孔的上端直徑大于下端直徑，所述中心孔與所述上高壓泥漿腔連通；所述蘑菇頭總成設(shè)置在所述中心孔的上方并固定在所述殼體的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑穩(wěn)定器，其特征在于，所述殼體的外壁上均布有至少三個(gè)翼面，且所述翼面沿所述殼體的軸線方向呈螺旋形延伸，每個(gè)所述翼面上沿其螺旋形延伸方向上均布有至少四個(gè)活塞放置孔，且每個(gè)所述翼面上設(shè)置的所述活塞放置孔的數(shù)量均相同，所述活塞放置孔內(nèi)放置有徑向活塞； 所述下芯軸的外壁上沿所述外殼的軸線方向依次套接有至少四個(gè)斜面體，且所述斜面體的數(shù)量與每個(gè)所述翼面上設(shè)置的所述徑向活塞的數(shù)量相等； 所述斜面體的外壁均布有至少三個(gè)斜面部，且每個(gè)所述斜面體上設(shè)置的所述斜面部的數(shù)量與所述翼面的數(shù)量相等； 所述徑向活塞與所述斜面部一一對(duì)應(yīng)，且所述徑向活塞的底部抵靠在所述斜面部上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變徑穩(wěn)定器，其特征在于，所述翼面的數(shù)量為三個(gè)，每個(gè)所述斜面部上設(shè)置的所述斜面部的數(shù)量為三個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變徑穩(wěn)定器，其特征在于，每個(gè)所述翼面上均布有五個(gè)所述活塞放置孔，所述斜面體的數(shù)量為五個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的變徑穩(wěn)定器，其特征在于，所述殼體包括上部殼體、中部殼體和下部殼體，所述上部殼體的下部與所述中部殼體的上部固接，所述中部殼體的下部和所述下部殼體的上部固接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變徑穩(wěn)定器，其特征在于，所述上部殼體的下部與所述中部殼體的上部螺紋連接，所述中部殼體的下部和所述下部殼體的上部螺紋連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變徑穩(wěn)定器，其特征在于，所述上芯軸和所述蘑菇頭總成放置在所述上部殼體內(nèi)，所述翼面設(shè)置在所述中部殼體的外壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的變徑穩(wěn)定器，其特征在于，所述斜面部上設(shè)置有用于與所述徑向活塞的底部配合連接的T型槽或燕尾槽。
9.一種變徑穩(wěn)定器系統(tǒng)，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)和上述權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的變徑穩(wěn)定器； 所述蘑菇頭總成上設(shè)置有電子壓力傳感器，所述電子壓力傳感器通過(guò)信號(hào)發(fā)送裝置與所述計(jì)算機(jī)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的變徑穩(wěn)定器系統(tǒng)，所述信號(hào)發(fā)送裝置為脈沖發(fā)射器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種變徑穩(wěn)定器，包括殼體、上芯軸和下芯軸，上芯軸的內(nèi)部沿殼體的軸線方向形成有上高壓泥漿腔，下芯軸的內(nèi)部沿殼體的軸線方向形成有下高壓泥漿腔，還包括泥漿壓力變化裝置，泥漿壓力變化裝置由蘑菇頭總成和中心孔組成，中心孔設(shè)置在上芯軸的上端，且中心孔的上端直徑大于下端直徑，中心孔與上高壓泥漿腔連通；蘑菇頭總成設(shè)置在中心孔的上方并固定在殼體的內(nèi)壁上；當(dāng)變徑穩(wěn)定器處于工作狀態(tài)時(shí)，泥漿經(jīng)過(guò)蘑菇頭總成與中心孔處的過(guò)流面積最大，有效地降低了在工作狀態(tài)下變徑穩(wěn)定器承受的壓力，變徑穩(wěn)定器安全可靠；本發(fā)明還提供一種變徑穩(wěn)定器系統(tǒng)，可有效地降低了在工作狀態(tài)下變徑穩(wěn)定器承受的壓力，變徑穩(wěn)定器安全可靠。
文檔編號(hào)E21B7/04GK103015892SQ20121058318
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者王岳, 馬天立 申請(qǐng)人:王岳