本發(fā)明涉及一種鉆井工程中用于防止鉆柱扭轉(zhuǎn)變形導致鉆井工具面跑偏的伸縮式工具面穩(wěn)定器。

背景技術(shù)：

在石油天然氣行業(yè)中，旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)已經(jīng)成為開發(fā)復雜超深定向井和大位移水平井的必備技術(shù)。旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)具有一邊滑動一邊旋轉(zhuǎn)的特點，對井眼軌跡的控制能力更為強大。利用旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)鉆出的井眼更加圓滑，鉆井極限位移更大，鉆井成本更低，因此已經(jīng)廣泛應用于水平井和大位移井等高難度特殊工藝井。旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)的一種是使用不旋轉(zhuǎn)外套式導向鉆井工具，在該種工況下，必須保證不旋轉(zhuǎn)外套和井壁周向位置不發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，從而保證工具面的位置不發(fā)生偏移。由于定向井和大位移井均采用井下動力鉆具為鉆頭提供破巖扭矩，因此對會鉆柱產(chǎn)生反扭矩作用，致使鉆柱發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，造成工具面位置不穩(wěn)定，極易跑偏。在使用旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)時，需要確定工具面的位置，從而調(diào)整鉆井定向角度，如果工具面位置不穩(wěn)定，就會造成導向不準確，鉆井軌跡發(fā)生偏移等問題的產(chǎn)生。因此，在使用旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)時，需要對鉆井工具面進行穩(wěn)定，防止工具面跑偏，增加鉆井工作量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為了解決鉆進過程中鉆柱發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，工具面難以穩(wěn)定、容易跑偏的問題，特提供一種伸縮式工具面穩(wěn)定器。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種伸縮式工具面穩(wěn)定器，是由上接頭、節(jié)流嘴、芯軸、滾輪座、滾輪蓋、滾輪、鋼珠、復位彈簧、壓板、連接板、芯軸彈簧、穩(wěn)定殼體和下接頭構(gòu)成；其結(jié)構(gòu)特征是：滾輪座外圓下部設置一圈密封槽，外圓中部設置一圈凹槽，滾輪座內(nèi)腔設置為盲孔，盲孔下端中心設置一半球形凹槽；滾輪蓋中心設置一矩形通孔，矩形通孔兩端設置為圓弧面，兩個圓弧面上分別設置一半球形凹槽；滾輪外側(cè)中間設置一圈圓弧形凹槽，滾輪外側(cè)兩端分別設置為尖齒狀凸起；三顆鋼珠分別安裝在滾輪座盲孔下端中心的半球形凹槽內(nèi)和滾輪蓋矩形通孔兩端圓弧面上的兩個半球形凹槽內(nèi)，滾輪安裝在滾輪座盲孔和滾輪蓋矩形通孔內(nèi)，三個鋼珠均置入滾輪外側(cè)中間的圓弧形凹槽內(nèi)，滾輪座上端和滾輪蓋絲扣連接；穩(wěn)定殼體外部周向均勻設置五個扶正筋，每個扶正筋上均設置兩個臺階通孔連通內(nèi)外腔，扶正筋中部設置一沉槽連通兩個臺階通孔，扶正筋外側(cè)設置一軸向凹槽，軸向凹槽穿過兩個臺階通孔的中軸線，軸向凹槽兩端設置兩個螺紋孔，穩(wěn)定殼體內(nèi)腔下部設置有一圈臺階；連接板兩端設置為圓弧形，連接板兩端分別插入兩個滾輪座外圓中部的凹槽內(nèi)；連接板和兩個滾輪座整體作為一組，五組連接板和滾輪座整體置入穩(wěn)定殼體五個扶正筋的臺階通孔和中部沉槽內(nèi)；兩個復位彈簧安裝在連接板上；壓板兩端設置有矩形通孔，五個壓板安裝在穩(wěn)定殼體五個扶正筋上的軸向凹槽內(nèi)，滾輪可穿過壓板上的矩形通孔，壓板和穩(wěn)定殼體用螺釘連接；芯軸彈簧安裝在穩(wěn)定殼體內(nèi)腔下部的臺階上；芯軸上端設置一圈凸起臺階，芯軸內(nèi)腔設置為臺階孔；節(jié)流嘴安裝在芯軸內(nèi)腔臺階孔上端；芯軸和節(jié)流嘴整體置入穩(wěn)定殼體內(nèi)腔；穩(wěn)定殼體上端和上接頭絲扣連接，穩(wěn)定殼體下端和下接頭絲扣連接；芯軸、穩(wěn)定殼體和滾輪座之間的密閉腔室內(nèi)充滿液壓油。

本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明可以有效穩(wěn)定鉆井工具面，防止鉆柱扭轉(zhuǎn)變形而導致鉆井工具面跑偏；(2)本發(fā)明采用鉆井液進行驅(qū)動控制，操作簡單可靠；(3)本發(fā)明不阻礙鉆柱軸向送進；(4)本發(fā)明機械結(jié)構(gòu)簡單可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種伸縮式工具面穩(wěn)定器滾輪收回狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種伸縮式工具面穩(wěn)定器滾輪伸出狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1a-a截面剖視圖；

圖4是圖2b-b截面剖視圖；

圖5是穩(wěn)定殼體和滾輪裝配的三維示意圖；

圖6是連接板和兩個滾輪座裝配的三維示意圖；

圖7是滾輪蓋、滾輪和鋼珠裝配的三維示意圖；

圖8是穩(wěn)定殼體的三維示意圖；

圖中：1.上接頭，2.節(jié)流嘴，3.芯軸，4.滾輪座，5.滾輪蓋，6.滾輪，7.鋼珠，8.復位彈簧，9.壓板、10.連接板、11.芯軸彈簧、12.穩(wěn)定殼體、13.下接頭。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明一種伸縮式工具面穩(wěn)定器，是由上接頭1、節(jié)流嘴2、芯軸3、滾輪座4、滾輪蓋5、滾輪6、鋼珠7、復位彈簧8、壓板9、連接板10、芯軸彈簧11、穩(wěn)定殼體12和下接頭13構(gòu)成；其結(jié)構(gòu)特征是：滾輪座4外圓下部設置一圈密封槽，外圓中部設置一圈凹槽，滾輪座4內(nèi)腔設置為盲孔，盲孔下端中心設置一半球形凹槽；滾輪蓋5中心設置一矩形通孔，矩形通孔兩端設置為圓弧面，兩個圓弧面上分別設置一半球形凹槽；滾輪6外側(cè)中間設置一圈圓弧形凹槽，滾輪6外側(cè)兩端分別設置為尖齒狀凸起；如圖7所示，三顆鋼珠7分別安裝在滾輪座4盲孔下端中心的半球形凹槽內(nèi)和滾輪蓋6矩形通孔兩端圓弧面上的兩個半球形凹槽內(nèi)，滾輪6安裝在滾輪座4盲孔和滾輪蓋5矩形通孔內(nèi)，三個鋼珠7均置入滾輪6外側(cè)中間的圓弧形凹槽內(nèi)，滾輪座4上端和滾輪蓋5絲扣連接；連接板10和兩個滾輪座4整體作為一組，五組連接板10和滾輪座4整體置入穩(wěn)定殼體12五個扶正筋的臺階通孔和中部沉槽內(nèi)；兩個復位彈簧8安裝在連接板10上；壓板9兩端設置有矩形通孔，五個壓板9安裝在穩(wěn)定殼體12五個扶正筋上的軸向凹槽內(nèi)，滾輪6可穿過壓板9上的矩形通孔，壓板9和穩(wěn)定殼體12用螺釘連接；芯軸彈簧11安裝在穩(wěn)定殼體12內(nèi)腔下部的臺階上；芯軸3上端設置一圈凸起臺階，芯軸3內(nèi)腔設置為臺階孔；節(jié)流嘴2安裝在芯軸3內(nèi)腔臺階孔上端；芯軸3和節(jié)流嘴2整體置入穩(wěn)定殼體12內(nèi)腔；穩(wěn)定殼體12上端和上接頭1絲扣連接，穩(wěn)定殼體12下端和下接頭13絲扣連接；芯軸3、穩(wěn)定殼體12和滾輪座4之間的密閉腔室內(nèi)充滿液壓油。

如圖1、圖2、圖5和圖8所示，穩(wěn)定殼體12外部周向均勻設置五個扶正筋，每個扶正筋上均設置兩個臺階通孔連通內(nèi)外腔，扶正筋中部設置一沉槽連通兩個臺階通孔，扶正筋外側(cè)設置一軸向凹槽，軸向凹槽穿過兩個臺階通孔的中軸線，軸向凹槽兩端設置兩個螺紋孔，穩(wěn)定殼體12內(nèi)腔下部設置有一圈臺階。

如圖1、圖2和圖6所示，連接板10兩端設置為圓弧形，連接板10兩端分別插入兩個滾輪座4外圓中部的凹槽內(nèi)。

本發(fā)明一種伸縮式工具面穩(wěn)定器的工作原理是：下入發(fā)明至設計井深，此時本發(fā)明的狀態(tài)如圖1和圖3所示；開泵循環(huán)鉆井液，控制鉆井液流量升高至設定數(shù)值，節(jié)流嘴2和芯軸3在節(jié)流壓差的作用下軸向下移，芯軸3、穩(wěn)定殼體12和滾輪座4密閉腔室內(nèi)的液壓油推動滾輪座4徑向伸出，狀態(tài)如圖2和圖4所示，滾輪6外側(cè)的尖齒凸起吃入井壁，防止鉆柱周向轉(zhuǎn)動。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種鉆井工程中用于防止鉆柱扭轉(zhuǎn)變形導致鉆井工具面跑偏的伸縮式工具面穩(wěn)定器。它解決鉆進過程中鉆柱發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，工具面難以穩(wěn)定、容易跑偏的問題。其技術(shù)方案是：滾輪安裝在滾輪座盲孔和滾輪蓋矩形通孔內(nèi)，三個鋼珠均置入滾輪外側(cè)中間的圓弧形凹槽內(nèi)，滾輪座上端和滾輪蓋絲扣連接；連接板和兩個滾輪座整體作為一組，五組連接板和滾輪座整體置入穩(wěn)定殼體五個扶正筋的臺階通孔和中部沉槽內(nèi)；兩個復位彈簧安裝在連接板上；壓板和穩(wěn)定殼體用螺釘連接；芯軸、穩(wěn)定殼體和滾輪座之間的密閉腔室內(nèi)充滿液壓油。本發(fā)明可以有效穩(wěn)定鉆井工具面，防止鉆柱扭轉(zhuǎn)變形而導致鉆井工具面跑偏，不妨礙鉆柱軸向送進，為旋轉(zhuǎn)導向技術(shù)提高精確性。

技術(shù)研發(fā)人員：張梁;李镕成;梁政;鄧雄;趙勇
受保護的技術(shù)使用者：西南石油大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.15
技術(shù)公布日：2017.07.11