可變?nèi)齻€(gè)以上直徑的液壓變徑穩(wěn)定器及變徑方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可變?nèi)齻€(gè)以上直徑的液壓變徑穩(wěn)定器及變徑方法，屬于石油鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前石油鉆井變徑穩(wěn)定器在井下工作狀態(tài)中的變徑方式主要有以下四種:一是通過控制鉆井液排量實(shí)現(xiàn)變徑，二是通過向鉆桿內(nèi)投放鋼球?qū)崿F(xiàn)變徑，三是通過控制鉆壓實(shí)現(xiàn)變徑，四是通過電控實(shí)現(xiàn)變徑?，F(xiàn)有的鉆井液排量控制法存在以下不足:第一，井下變徑只有收攏和張開兩個(gè)工作狀態(tài)位置；第二，變徑機(jī)構(gòu)中的銷釘在滑槽內(nèi)滑動(dòng)容易磨損和卡死；第三、本體上鉆銷釘孔固定銷釘減弱了本體的機(jī)械強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種可變?nèi)齻€(gè)以上直徑的液壓變徑穩(wěn)定器及變徑方法，通過開關(guān)泥漿泵遙控切換井下工具的三種變徑狀態(tài)，以滿足井眼不同直徑段的要求，使井下工具始終保持穩(wěn)定居中位置，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
本發(fā)明的一種可變?nèi)齻€(gè)以上直徑的液壓變徑穩(wěn)定器為，包括本體，本體底部與下接頭螺紋連接；本體上端的孔內(nèi)設(shè)有上心軸，上心軸底端與下心軸螺紋連接，下心軸的下方設(shè)有節(jié)流頭；下心軸的管口處設(shè)有平衡套，平衡套上方的下心軸上設(shè)有平衡活塞；上心軸外設(shè)有復(fù)位彈簧，復(fù)位彈簧頂部設(shè)有彈簧墊，復(fù)位彈簧底部設(shè)有銷釘座，銷釘座經(jīng)銷釘與本體連接；本體上設(shè)有一組螺旋翼，每條螺旋翼上均設(shè)有一組圓孔，每個(gè)圓孔內(nèi)均設(shè)有扶正塊，扶正塊底部與套在上心軸上的一組斜面體滑動(dòng)連接；下心軸上套有旋轉(zhuǎn)套和滑套，旋轉(zhuǎn)套頂端與下心軸的臺(tái)階之間設(shè)有軸承和調(diào)位墊片；旋轉(zhuǎn)套滑套外套有外滑套，外滑套與滑套之間設(shè)有變位彈簧。
[0005]前述變徑穩(wěn)定器中，所述外滑套的內(nèi)圓面間隔均布有淺鍵槽、深鍵槽和變深鍵槽三種形式的鍵槽:變深鍵槽沿槽長(zhǎng)方向分為兩段以上，槽深為等差階梯狀；外滑套的端部設(shè)有棘齒。
[0006]前述變徑穩(wěn)定器中，所述旋轉(zhuǎn)套為圓筒狀，筒壁上均布有一組滑鍵，旋轉(zhuǎn)套與滑套連接一端的滑鍵端面為斜面。
[0007]前述變徑穩(wěn)定器中，所述滑套為圓筒狀，滑套與旋轉(zhuǎn)套的連接面為齒形面；滑套的外圓上設(shè)有一組凸臺(tái)。
[0008]前述變徑穩(wěn)定器中，所述斜面體為圓柱體，沿圓柱體的外圓均布有一組斜切面，斜切面上設(shè)有燕尾槽，燕尾槽與扶正塊底部的燕尾滑動(dòng)連接。
[0009]本發(fā)明的一種用于上述變徑穩(wěn)定器的變徑方法為，該方法是通過井上的泥漿泵啟動(dòng)次數(shù)遙控井下變徑穩(wěn)定器的變徑狀態(tài)；泥漿泵每啟動(dòng)一次變徑穩(wěn)定器上的扶正塊被本體內(nèi)軸向移動(dòng)的斜面體從本體內(nèi)向外推出一段距離，從而實(shí)現(xiàn)變徑穩(wěn)定器的變徑過程；當(dāng)扶正塊伸出至最大直徑狀態(tài)后，再次啟動(dòng)泥漿泵后變徑穩(wěn)定器復(fù)位至最小直徑狀態(tài)，重復(fù)循環(huán)上述過程；記錄啟動(dòng)次數(shù)便可知井下變徑穩(wěn)定器的直徑狀態(tài)。
[0010]前述方法中，所述斜面體與心軸同步軸向移動(dòng)，心軸上設(shè)有齒面周向嚙合控制換位機(jī)構(gòu)，通過齒面周向嚙合控制換位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)斜面體軸向移動(dòng)量的切換，斜面體向上移動(dòng)量越大扶正塊向外推出的距離也越大，最終實(shí)現(xiàn)變徑穩(wěn)定器的直徑變換。
[0011]前述方法中，所述齒面周向嚙合控制換位機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)套、滑套、外滑套和變位彈簧，旋轉(zhuǎn)套和滑套與心軸同步軸向移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)套上的滑鍵與外滑套上的鍵槽滑動(dòng)連接，鍵槽深度不同，通過切換不同深度的鍵槽限制斜面體軸向移動(dòng)量以實(shí)現(xiàn)控制扶正塊向外推出的距離，從而改變扶正塊的旋轉(zhuǎn)外徑。
[0012]前述方法中，所述旋轉(zhuǎn)套與心軸滑動(dòng)連接，當(dāng)心軸下行時(shí)，通過外滑套上的棘齒推動(dòng)旋轉(zhuǎn)套旋轉(zhuǎn)一個(gè)齒距，實(shí)現(xiàn)不同深度鍵槽的切換。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過泥漿泵的開與關(guān)來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定器扶正尺寸的變化，t匕現(xiàn)有變徑穩(wěn)定器增加一個(gè)扶正直徑。在定向井的軌跡控制方面有很大優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)需求，可以滿足鉆井井眼軌跡變化的要求，提高井眼軌跡的控制精度，提高定向井、水平井工作效率，可以減少起下鉆具次數(shù)，減少因井陘變化而產(chǎn)生的卡鉆事故的發(fā)生。多項(xiàng)變位，有三種扶正外徑尺寸，如果井隊(duì)需要，通過改變鍵槽深度，可以加工更多種變化直徑尺寸。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是外滑套的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2的左視圖；
圖4是旋轉(zhuǎn)套的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是滑套的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是斜面體與扶正塊組合件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖中的標(biāo)記為:1-本體，2-上心軸，3-彈簧墊，4-復(fù)位彈簧，5-銷釘座，6_銷釘，7-斜面體，8-扶正塊，9-下心軸，10-調(diào)位墊片，11-軸承，12-旋轉(zhuǎn)套，13-滑套，14-外滑套，15-變位彈簧，16-平衡活塞，17-平衡套，18-節(jié)流頭，19-下接頭，20-螺旋翼，21-淺鍵槽，22-深鍵槽，23-變深鍵槽，24-滑鍵，25-斜面，26-齒形面，27-凸臺(tái)，28-斜切面，29-燕尾槽，30-棘齒。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對(duì)本發(fā)明的任何限制。
[0017]一種可變?nèi)齻€(gè)以上直徑的液壓變徑穩(wěn)定器，如圖1所示，包括本體1，本體I底部與下接頭19螺紋連接；本體I上端的孔內(nèi)設(shè)有上心軸2，上心軸2底端與下心軸9螺紋連接，下心軸9的下方設(shè)有節(jié)流頭18 ;下心軸9的管口處設(shè)有平衡套17，平衡套17上方的下心軸9上設(shè)有平衡活塞16 ;上心軸2外設(shè)有復(fù)位彈簧4，復(fù)位彈簧4頂部設(shè)有彈簧墊3，復(fù)位彈簧4底部設(shè)有銷釘座5，銷釘座5經(jīng)銷釘6與本體I連接；本體I上設(shè)有一組螺旋翼20(通常情況下可在本體I的中部外圓表面加工出三條螺旋翼20)，每條螺旋翼20上均設(shè)有一組圓孔，每個(gè)圓孔內(nèi)均設(shè)有扶正塊8，扶正塊8底部與套在上心軸2上的一組斜面體7滑動(dòng)連接；下心軸9上套有旋轉(zhuǎn)套12和滑套13，旋轉(zhuǎn)套12頂端與下心軸9的臺(tái)階之間設(shè)有軸承11和調(diào)位墊片10 ;旋轉(zhuǎn)套12滑套13外套有外滑套14，外滑套14與滑套13之間設(shè)有變位彈簧15。如圖2和圖3所示，外滑套14的內(nèi)圓面間隔均布有淺鍵槽21、深鍵槽22和變深鍵槽23三種形式的鍵槽:變深鍵槽23沿槽長(zhǎng)方向分為兩段以上，槽深為等差階梯狀；夕卜滑套14的端部設(shè)有棘齒30。如圖4所示，旋轉(zhuǎn)套12為圓筒狀，筒壁上均布有一組滑鍵24，旋轉(zhuǎn)套12與滑套13連接一端的滑鍵24端面為斜面25。如圖5所示，滑套13為圓筒狀，滑套13與旋轉(zhuǎn)套12的連接面為齒形面26 ;滑套13的外圓上設(shè)有一組凸臺(tái)27。如圖6所示，斜面體(7)為圓柱體，沿圓柱體的外圓均布有一組斜切面(28)，斜切面(28)上設(shè)有燕尾槽(29 )，燕尾槽(29 )與扶正塊(8 )底部的燕尾滑動(dòng)連接。
[0018]上述變徑穩(wěn)定器的變徑方法為，如圖1所示，該方法是通過井上的泥漿泵啟動(dòng)次數(shù)遙控井下變徑穩(wěn)定器的變徑狀態(tài)；泥漿泵每啟動(dòng)一次變徑穩(wěn)定器上的扶正塊被本體內(nèi)軸向移動(dòng)的斜面體從本體內(nèi)向外推出一段距離，從而實(shí)現(xiàn)變徑穩(wěn)定器的變徑過程；當(dāng)扶正塊伸出至最大直徑狀態(tài)后，再次啟動(dòng)泥漿泵后變徑穩(wěn)定器復(fù)位至最小直徑狀態(tài)，重復(fù)循環(huán)上述過程；記錄啟動(dòng)次數(shù)便可知井下變徑穩(wěn)定器的直徑狀態(tài)。斜面體與心軸同步軸向移動(dòng)，心軸上設(shè)有齒面周向嚙合控制換位機(jī)構(gòu)，通過齒面周向嚙合控制換位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)斜面體軸向移動(dòng)量的切換，斜面體向上移動(dòng)量越大扶正塊向外推出的距離也越大，最終實(shí)現(xiàn)變徑穩(wěn)定器的直徑變換。齒面周向嚙合控制換位機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)套、滑套、外滑套和變位彈簧，旋轉(zhuǎn)套和滑套與心軸同步軸向移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)套上的滑鍵與外滑套上的鍵槽滑動(dòng)連接，鍵槽深度不同，通過切換不同深度的鍵槽限制斜面體軸向移動(dòng)量以實(shí)現(xiàn)控制扶正塊向外推出的距離，從而改變扶正塊的旋轉(zhuǎn)外徑。旋轉(zhuǎn)套與心軸滑動(dòng)連接，當(dāng)心軸下行時(shí)，通過外滑套上的棘齒推動(dòng)旋轉(zhuǎn)套旋轉(zhuǎn)一個(gè)齒距，實(shí)現(xiàn)不同深度鍵槽的切換。
實(shí)施例
[0019]本例以可以改變?nèi)N不同直徑的變徑穩(wěn)定器為例作具體說明。如圖1所示，包括本體1，本體I外部有三條螺旋翼，每條螺旋翼有五個(gè)圓孔，這是扶正塊8的安裝位置，扶正塊8下部加工有斜向燕尾結(jié)構(gòu)，燕尾結(jié)構(gòu)安裝于斜面體7的斜向燕尾槽內(nèi)，每個(gè)斜面體加工有三個(gè)燕尾槽，每個(gè)斜面體配三個(gè)扶正塊8。當(dāng)斜面體7向下運(yùn)動(dòng)時(shí)通過燕尾槽結(jié)構(gòu)帶動(dòng)扶正塊8向直徑方向移動(dòng)，扶正塊8支撐扶正外徑就會(huì)變化，達(dá)到改變扶正外徑的功能，當(dāng)關(guān)掉泥漿泵后，從而帶動(dòng)斜面7體向上運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)帶動(dòng)扶正塊8向內(nèi)收回，當(dāng)斜面體7向上運(yùn)動(dòng)其前端接觸到上一個(gè)斜面體7相連的扶正塊8后，達(dá)到最大上行的上終點(diǎn)，即工具的自由狀態(tài)，此時(shí)扶正塊8頂部低于本體I三條螺旋翼外圓表面。開泵后上心軸2向下運(yùn)行時(shí)帶動(dòng)下心軸9向下運(yùn)行。軸承11和旋轉(zhuǎn)套12安裝在下心軸9外圓上，滑套13通過表面凸臺(tái)與外滑套14內(nèi)的鍵槽相配合，并且可以上下滑