一種液力可變徑扶正器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于常規(guī)油氣鉆井和固體礦藏鉆井使用的液力可變徑扶正器。它解決井下可變徑扶正器啟動(dòng)力大，安裝間距短的問(wèn)題。其技術(shù)方案是：滑塊穿過(guò)下筒體通槽嵌入內(nèi)中心管環(huán)形凹槽，外中心管套入轉(zhuǎn)筒體，外中心管外部凸起花鍵嵌入轉(zhuǎn)筒體螺旋凹槽，彈簧c套入外中心管外部，上筒體與下筒體絲扣連接，彈簧b套入上筒體外部，滑套套入上筒體，扶正臂a與滑套的三棱柱柱面鉸接，扶正臂b與下筒體的三棱柱柱面鉸接，扶正臂a與扶正臂b鉸接，鎖緊筒放入上筒體通孔內(nèi)，彈簧a放入鎖緊筒內(nèi)部，壓板與上筒體用螺釘a固定。本發(fā)明將內(nèi)中心管和外中心管的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)筒體的周向轉(zhuǎn)動(dòng)，將液壓產(chǎn)生的軸向推力轉(zhuǎn)變?yōu)橹芟蚍稣?，支撐可靠，安裝間距大。
【專利說(shuō)明】—種液力可變徑扶正器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于油氣井井下擴(kuò)眼和深部地層礦物開采的液力可變徑扶正器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在鉆井過(guò)程中為了控制和調(diào)整井眼井斜，會(huì)大量使用扶正器，目前使用的扶正器主要分為剛性扶正器和彈性扶正器，剛性扶正器支撐力大，但形狀固定，無(wú)法適用于井壁不規(guī)則井眼，彈性扶正器主要根據(jù)彈簧的原理設(shè)計(jì)，具有較高的復(fù)位力，但下入過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生極大的軸向摩擦阻力，支撐力也不及剛性扶正器?，F(xiàn)在也有部分可以井下啟動(dòng)的可變徑扶正器，但在井斜較大的井段和水平井段常常因?yàn)閱?dòng)力過(guò)大，無(wú)法支撐足夠長(zhǎng)度鉆柱的重量，而在較短鉆柱間距上頻繁安裝扶正器，增加鉆井成本。
[0003]在鉆井過(guò)程中，應(yīng)該盡量準(zhǔn)確有效地控制井眼軌跡，提高機(jī)械鉆速，減小軸向摩擦阻力，降低鉆井成本。扶正器作為鉆井過(guò)程的關(guān)鍵工具，應(yīng)盡量滿足復(fù)雜鉆井條件的技術(shù)要求，降低經(jīng)濟(jì)成本，目前使用的扶正器均有一定局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:為了解決鉆井過(guò)程中井下可變徑扶正器啟動(dòng)力大，安裝間距短的問(wèn)題，特提供一種液力可變徑扶正器。通過(guò)泵壓控制變徑范圍，有級(jí)變徑，啟動(dòng)力小，支撐力大。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種液力可變徑穩(wěn)定器，包括上筒體、螺釘a、壓板、彈簧a、鎖緊筒、銷釘a、扶正臂a、滑套、彈簧b、水嘴、擋環(huán)、彈簧C、銷釘b、隔環(huán)、推力軸承a、螺釘b、滑塊、內(nèi)中心管、轉(zhuǎn)筒體、外中心管、推力軸承b、扶正臂b、銷釘C、下筒體；其結(jié)構(gòu)特征是:上筒體上端部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)絲扣與上部鉆柱連接，下端部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)絲扣與下筒體連接，上筒體徑向加工三個(gè)通孔，通孔內(nèi)側(cè)端部有一臺(tái)階，三個(gè)通孔在圓周方向均呈120°分布，上筒體軸向加工三個(gè)凹槽，三個(gè)凹槽在圓周方向均呈120°分布，三個(gè)凹槽分別穿過(guò)三個(gè)通孔外側(cè)端部，凹槽寬度為通孔直徑的一半；鎖緊筒為一圓筒體，一端封閉，另一端端面斜度為20?30°，端面中間加工一個(gè)凹槽，凹槽寬度等于上筒體凹槽寬度，凹槽最大深度為兩倍上筒體凹槽深度；三個(gè)鎖緊筒放入上筒體三個(gè)通孔內(nèi)，鎖緊筒與上筒體通孔的接觸面采用密封圈密封，三個(gè)彈簧a分別安裝于三個(gè)鎖緊筒內(nèi)腔，安裝時(shí)，彈簧a處于壓縮狀態(tài)；三個(gè)壓板分別安裝在上筒體三個(gè)凹槽內(nèi)，壓板用螺釘a與上筒體凹槽固定連接；下筒體下部設(shè)有一段等邊三棱柱，推力軸承b安裝在下筒體等邊三棱柱上端面；轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部加工有三個(gè)螺旋凹槽，三個(gè)螺旋凹槽在圓周方向均呈120°分布，轉(zhuǎn)筒體外部上端有三個(gè)分瓣，三個(gè)分瓣在圓周方向均呈120°分布，類似棘輪結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)筒體套入下筒體，下端面與推力軸承b接觸；外中心管下端有三個(gè)凸起花鍵，三個(gè)花鍵在圓周方向均呈120°分布，凸起花鍵與轉(zhuǎn)筒體螺旋凹槽螺旋角相同，外中心管套入下筒體，外中心管外部凸起花鍵嵌入轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部螺旋凹槽；下筒體中部軸向設(shè)有三個(gè)通槽連通下筒體內(nèi)外空間，三個(gè)通槽在圓周方向均呈120°分布，水嘴與內(nèi)中心管用絲扣連接，內(nèi)中心管外部加工有一圈環(huán)形凹槽，內(nèi)中心管放置于下筒體內(nèi)腔，三個(gè)滑塊分別穿過(guò)下筒體三個(gè)通槽嵌入內(nèi)中心管環(huán)形凹槽內(nèi)，外中心管用螺釘b分別與三個(gè)滑塊固定連接，推力軸承a套入外中心管，并與轉(zhuǎn)筒體上端面接觸，隔環(huán)套入外中心管，并與推力軸承a接觸，彈簧c安裝在隔環(huán)上，安裝時(shí)，彈簧c處于壓縮狀態(tài)；擋環(huán)與外中心管上部絲扣連接；彈簧b安裝于上筒體下端部臺(tái)階上，安裝時(shí)，彈簧b處于壓縮狀態(tài)；滑套套入上筒體，滑套上端內(nèi)側(cè)有多級(jí)鋸齒扣，滑套下端外部加工為等邊三棱柱，扶正臂a用銷釘a鉸接于滑套下端部等邊三棱柱一柱面上，下筒體下端部有標(biāo)準(zhǔn)絲扣與下部鉆柱連接，下筒體下部有一段為等邊三棱柱，扶正臂b用銷釘c鉸接于下筒體下部等邊三棱柱一柱面上，扶正臂a與扶正臂b用銷釘b鉸接。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:(I)本扶正器啟動(dòng)力小，轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部螺旋凹槽螺旋角很小，可以將軸向液壓力放大為極大的周向力，支撐扶正桿撐起；(2)在下入過(guò)程中，扶正臂收回，不會(huì)產(chǎn)生軸向摩擦阻力；(3)變徑后可以鎖定，支撐力很大；(4)扶正臂在撐開和收回的過(guò)程中均能有效避免被巖屑卡住的問(wèn)題；(5)本扶正器液壓力驅(qū)動(dòng)方便，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，用于常規(guī)油氣鉆井及固體礦藏鉆井作業(yè)中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明一種液力可變徑扶正器扶正臂撐開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是本發(fā)明一種液力可變徑扶正器扶正臂收回時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3是圖1A-A截面首I]視圖；
[0010]圖4是圖2B-B截面首I]視圖；
[0011]圖中:1.上筒體，2.螺釘a，3.壓板，4.彈簧a，5.鎖緊筒，6.銷釘a，7.扶正臂a，
8.滑套，9.彈簧b，10.水嘴，11.擋環(huán)，12.彈簧C，13.銷釘b，14.隔環(huán)，15.推力軸承a，16.螺釘b，17.滑塊，18內(nèi)中心管，19.轉(zhuǎn)筒體，20.外中心管，21.推力軸承b，22.扶正臂b，23.銷釘c，24.下筒體。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種液力可變徑扶正器包括上筒體1、螺釘a2、壓板3、彈簧a4、鎖緊筒5、銷釘a6、扶正臂a7、滑套8、彈簧b9、水嘴10、擋環(huán)11、彈簧c 12、銷釘b 13、隔環(huán)14、推力軸承al5、螺釘bl6、滑塊17、內(nèi)中心管18、轉(zhuǎn)筒體19、外中心管20、推力軸承b21、扶正臂b22、銷釘c23、下筒體24 ;上筒體I上端部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)絲扣與上部鉆柱連接，下端部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)絲扣與下筒體24連接，上筒體I徑向加工三個(gè)通孔，通孔內(nèi)側(cè)端部有一臺(tái)階，三個(gè)通孔在圓周方向均呈120°分布，上筒體I軸向加工三個(gè)凹槽，三個(gè)凹槽在圓周方向均呈120°分布，三個(gè)凹槽分別穿過(guò)三個(gè)通孔外側(cè)端部，凹槽寬度為通孔直徑的一半；鎖緊筒5為一圓筒體，一端封閉，另一端端面斜度為20?30°，端面中間加工一個(gè)凹槽,凹槽寬度等于上筒體I凹槽寬度，凹槽最大深度為兩倍上筒體I凹槽深度，三個(gè)鎖緊筒5放入上筒體I三個(gè)通孔內(nèi)，鎖緊筒5與上筒體I通孔的接觸面采用密封圈密封，三個(gè)彈簧a4分別安裝于三個(gè)鎖緊筒5內(nèi)腔，安裝時(shí)，彈簧a4處于壓縮狀態(tài)；三個(gè)壓板3分別安裝在上筒體I三個(gè)凹槽內(nèi)，壓板3用螺釘a2與上筒體I凹槽固定連接；下筒體24下部設(shè)有一段為等邊三棱柱，推力軸承b21安裝在下筒體24等邊三棱柱上端面，轉(zhuǎn)筒體19內(nèi)部加工有三個(gè)螺旋凹槽，三個(gè)螺旋凹槽在圓周方向均呈120°分布，轉(zhuǎn)筒體19外部上端有三個(gè)分瓣，三個(gè)分瓣在圓周方向均呈120°分布，類似棘輪結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)筒體19套入下筒體24，下端面與推力軸承b21接觸，外中心管20下端有三個(gè)凸起花鍵，三個(gè)花鍵在圓周方向均呈120°分布，凸起花鍵與轉(zhuǎn)筒體19螺旋凹槽螺旋角相同，外中心管20套入下筒體24，外中心管20外部凸起花鍵嵌入轉(zhuǎn)筒體19內(nèi)部螺旋凹槽內(nèi)；下筒體24中部加工有三個(gè)通槽連通下筒體24內(nèi)外空間，三個(gè)通槽在圓周方向均呈120°分布，水嘴10與內(nèi)中心管18用絲扣連接，內(nèi)中心管18外部加工有一圈環(huán)形凹槽，內(nèi)中心管18放置于下筒體24內(nèi)腔，三個(gè)滑塊17分別穿過(guò)下筒體24三個(gè)通槽嵌入內(nèi)中心管18環(huán)形凹槽，外中心管20通過(guò)螺釘bl6分別與三個(gè)滑塊17連接，推力軸承al5套入外中心管20，并與轉(zhuǎn)筒體19上端面接觸，隔環(huán)14套入外中心管20，并與推力軸承al5接觸，彈簧cl2安裝在隔環(huán)14上，安裝時(shí)，彈簧cl2處于壓縮狀態(tài)；擋環(huán)11與外中心管20上部絲扣連接；彈簧b9安裝于上筒體I下端部臺(tái)階上，安裝時(shí)，彈簧b9處于壓縮狀態(tài)；滑套8套入上筒體1，滑套8上端內(nèi)側(cè)有多級(jí)鋸齒扣，下端外部為等邊三棱柱，扶正臂a7用銷釘a6鉸接于滑套8下端部等邊三棱柱一柱面上，下筒體24下端部有標(biāo)準(zhǔn)絲扣與下部鉆柱連接，下筒體24下部有一段為等邊三棱柱，扶正臂b22用銷釘c23鉸接于下筒體24下部等邊三棱柱一柱面上，扶正臂a7與扶正臂b22用銷釘bl3鉸接。
[0013]如圖3和圖4所示，扶正臂b22鉸接于下筒體24等邊三棱柱部分的柱面上，三個(gè)扶正臂b22在圓周方向均呈120°分布，轉(zhuǎn)筒體19內(nèi)部加工有三個(gè)螺旋凹槽，三個(gè)螺旋凹槽在圓周方向均呈120 °分布，轉(zhuǎn)筒體19外部上端有三個(gè)分瓣，三個(gè)分瓣在圓周方向均呈120 °分布，類似棘輪結(jié)構(gòu)，外中心管20外部有三個(gè)凸起花鍵，三個(gè)花鍵在圓周方向均呈120°分布，凸起花鍵與轉(zhuǎn)筒體19螺旋凹槽螺旋角相同，外中心管20套入下筒體24，外中心管20外部凸起花鍵嵌入轉(zhuǎn)筒體19內(nèi)部螺旋凹槽。
[0014]本發(fā)明一種液力可變徑扶正器的工作原理是:通過(guò)控制泵壓改變鉆柱內(nèi)部鉆井液壓力，當(dāng)鉆柱內(nèi)部鉆井液壓力升高，對(duì)水嘴10產(chǎn)生推力增大，水嘴10、內(nèi)中心管18、螺釘bl6、滑塊17、外中心管20和擋環(huán)11整體向下運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧cl2，外中心管20軸向運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)筒體19周向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)筒體19內(nèi)部螺旋凹槽的螺旋角很小，對(duì)外中心管20軸向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的軸向推力放大為轉(zhuǎn)筒體19周向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力，轉(zhuǎn)筒體19轉(zhuǎn)動(dòng)，撐開扶正臂b22，同時(shí)扶正臂b22拉動(dòng)扶正臂a7撐開，滑套8向下軸向移動(dòng)，壓縮彈簧b9，當(dāng)滑套8鋸齒扣運(yùn)動(dòng)到鎖緊筒5位置，鎖緊筒5在鉆柱內(nèi)部鉆井液壓力下壓縮彈簧a4，鎖緊筒5徑向伸出，進(jìn)入滑套8鋸齒扣內(nèi)鎖死，鉆井液壓力繼續(xù)升高，重復(fù)上述動(dòng)作，扶正臂b22撐開直徑進(jìn)一步變大，滑套8向下運(yùn)動(dòng)位移增加，鎖緊筒5進(jìn)入滑套8下一級(jí)鋸齒扣鎖死；鎖死后可降低鉆井液壓力，在彈簧c 12作用下，水嘴10、內(nèi)中心管18、螺釘b 16、滑塊17、外中心管20和擋環(huán)11整體向上運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)筒體19轉(zhuǎn)回初始位置，鎖緊筒5在低鉆井液壓力情況下依然將滑套8鎖死，一種液力可變徑扶正器保持大變徑狀態(tài)，減小鉆井液壓力至臨界值，鎖緊筒5在彈簧a4作用下，回到初始位置，滑套8解鎖，在彈簧b9作用下，滑套8向上運(yùn)動(dòng)，扶正臂a7和扶正臂b22收回初始位置。
【權(quán)利要求】
1.一種液力可變徑扶正器，是由上筒體(1)、螺釘3(2)、壓板(3)、彈簧a(4)、鎖緊筒(5)、銷釘a (6)、扶正臂a (7)、滑套(8)、彈簧b (9)、水嘴(10)、擋環(huán)(11)、彈簧c (12)、銷釘b(13)、隔環(huán)(14)、推力軸承a(15)、螺釘b(16)、滑塊(17)、內(nèi)中心管(18)、轉(zhuǎn)筒體(19)、夕卜中心管(20)、推力軸承b(21)、扶正臂b(22)、銷釘c(23)、下筒體(24)組成，其特征在于:上筒體(I)上端部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)絲扣與上部鉆柱連接，下端部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)絲扣與下筒體(24)連接，上筒體(I)徑向加工三個(gè)通孔，上筒體(I)軸向加工三個(gè)凹槽；三個(gè)鎖緊筒(5)放入上筒體(I)三個(gè)通孔內(nèi)，鎖緊筒(5)與上筒體(I)通孔的接觸面采用密封圈密封，三個(gè)彈簧a (4)分別安裝于三個(gè)鎖緊筒(5)內(nèi)腔，安裝時(shí)，彈簧a (4)處于壓縮狀態(tài)；三個(gè)壓板(3)分別安裝在上筒體(I)三個(gè)凹槽內(nèi)，壓板(3)用螺釘a (2)與上筒體(I)凹槽固定連接；下筒體(24)下部設(shè)置一段等邊三棱柱，推力軸承b (21)安裝在下筒體(24)等邊三棱柱上端面；轉(zhuǎn)筒體(19)內(nèi)部設(shè)置有三個(gè)螺旋凹槽，外部上端設(shè)置有三個(gè)分瓣，轉(zhuǎn)筒體(19)套入下筒體(24)，其下端面與推力軸承b (21)接觸；外中心管(20)下端有三個(gè)凸起花鍵，外中心管(20)套入下筒體(24)，外中心管(20)外部凸起花鍵嵌入轉(zhuǎn)筒體(19)內(nèi)部螺旋凹槽內(nèi)；下筒體(24)中部軸向設(shè)置有三個(gè)通槽，三個(gè)通槽圓周方向呈120°均布，內(nèi)中心管(18)外部加工有一圈環(huán)形凹槽，內(nèi)中心管(18)放置于下筒體(24)內(nèi)腔，三個(gè)滑塊(17)分別穿過(guò)下筒體(24)三個(gè)通槽嵌入內(nèi)中心管(18)環(huán)形凹槽內(nèi)，外中心管(20)用螺釘b (16)分別與三個(gè)滑塊(17)固定連接；水嘴(10)與內(nèi)中心管(18)用絲扣連接；推力軸承a (15)套入外中心管(20)與轉(zhuǎn)筒體(19)上端面接觸，隔環(huán)(14)套入外中心管(20)與推力軸承a (15)接觸，彈簧c (12)呈壓縮狀態(tài)安裝在隔環(huán)(14)上，擋環(huán)(11)與外中心管(20)上部絲扣連接；彈簧b (9)呈壓縮狀態(tài)安裝在上筒體(I)下端部臺(tái)階上；滑套(8)套入上筒體(1)，扶正臂a (7)用銷釘a (6)鉸接于滑套(8)下端部等邊三棱柱的一柱面上；下筒體(24)下端部與下部鉆柱絲扣連接，下筒體(24)下部有一段為等邊三棱柱，扶正臂b (22)用銷釘c (23)鉸接于下筒體(24)下部等邊三棱柱一柱面上，扶正臂a (7)與扶正臂b (22)用銷釘b (13)鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力可變徑扶正器，其特征是:所述上筒體(I)徑向三個(gè)通孔內(nèi)側(cè)端部有一臺(tái)階，三個(gè)通孔在圓周方向呈120°分布，上筒體(I)軸向三個(gè)凹槽在圓周方向呈120°分布，三個(gè)凹槽分別穿過(guò)三個(gè)通孔外側(cè)端部，凹槽寬度為通孔直徑的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力可變徑扶正器，其特征是:所述鎖緊筒(5)為一圓筒體，一端封閉，另一端端面斜度為20?30°，端面中間加工一個(gè)凹槽，凹槽寬度等于上筒體(I)凹槽寬度，凹槽最大深度等于兩倍上筒體(I)凹槽深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力可變徑扶正器，其特征是:所述轉(zhuǎn)筒體(19)內(nèi)部設(shè)置有三個(gè)螺旋凹槽，三個(gè)螺旋凹槽在圓周方向均呈120°分布，轉(zhuǎn)筒體(19)外部上端三個(gè)分瓣在圓周方向呈120°分布，類似棘輪結(jié)構(gòu)；外中心管(20)下端設(shè)置有三個(gè)凸起花鍵，三個(gè)花鍵在圓周方向呈120°分布，凸起花鍵與轉(zhuǎn)筒體(19)螺旋凹槽螺旋角相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力可變徑扶正器，其特征是:所述滑套(8)上部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)置有多級(jí)鋸齒扣，滑套(8)下端外部加工為等邊三棱柱。
【文檔編號(hào)】E21B17/10GK103541666SQ201310581225
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】杜錦城, 梁政, 趙勇, 葉哲偉, 何虹鋼, 李雙雙, 張 杰, 張梁 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)