一種遙控可變徑穩(wěn)定器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種井下穩(wěn)定器，特別是一種地面操作的遙控可變徑穩(wěn)定器，屬于石油天然氣鉆采技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在定向井、水平井鉆井中，主要是通過不同尺寸長度的鉆桿、加重鉆桿、鉆鋌等配以不同位置上的滿眼、不滿眼穩(wěn)定器組成造斜、穩(wěn)斜或降斜鉆具組合，而鉆具組合的變化都必須通過起下鉆實(shí)現(xiàn)，這就增加了鉆井作業(yè)的輔助時間。而采用常規(guī)穩(wěn)定器在起下鉆及定向等工況下，在遇阻劃眼、易斜地層防斜、定向井井眼軌跡控制以及提高機(jī)械鉆速等方面均存在技術(shù)難題，并且時常出現(xiàn)卡鉆、起下鉆遇阻卡和“撥活塞”現(xiàn)象，不但給鉆井施工造成極大麻煩，浪費(fèi)大量時間，甚至?xí)l(fā)生井塌或井噴事故，使井眼報廢而造成巨大損失。
[0003]從20世紀(jì)80年代后期以來，眾多石油鉆井服務(wù)公司都在致力于井眼軌跡控制相關(guān)新型工具的開發(fā)，并有不少類型的產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用。變徑穩(wěn)定器是一種新型的井下控制工具，在大位移井鉆井中獲得廣泛應(yīng)用，在一些重要的水平井和定向井中也有應(yīng)用。變徑穩(wěn)定器是通過一定的控制方式(遙控或井下自控)，調(diào)整穩(wěn)定器的外徑，從而調(diào)整下部鉆具的力學(xué)特性，達(dá)到不起下鉆即可調(diào)整井斜角的目的，節(jié)約鉆井輔助時間，提高井身質(zhì)量并降低鉆井成本。
[0004]目前通見變徑穩(wěn)定器主要包括遙控型變徑穩(wěn)定器和自控型變徑穩(wěn)定器，遙控型變徑穩(wěn)定器又包括排量控制(正排量和負(fù)排量)、投球控制、鉆壓控制、時間-排量聯(lián)合控制等。這些類型的可變徑穩(wěn)定器能克服傳統(tǒng)穩(wěn)定器的一些缺點(diǎn)，但各自也存在不足，例如井下自控型可變徑穩(wěn)定器的主要問題在于其可靠性不高而成本較高，排量控制型和鉆壓控制型在于穩(wěn)定器外徑持續(xù)變動，投球控制型在于其壓耗較高。盡管對于這些類型的可變徑穩(wěn)定器有大量新型結(jié)構(gòu)推出，但鮮見推廣應(yīng)用。
[0005]通過對鉆井現(xiàn)場的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，“鉆井遙控變徑穩(wěn)定器”(200520125286.2)所公開的結(jié)構(gòu)是目前井下變徑穩(wěn)定器最普遍的結(jié)構(gòu)。該裝置通過開停栗的方式并結(jié)合凸輪體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定器的伸縮變徑，其核心即在于凸輪體的特殊軌道。然而，凸輪體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對設(shè)計計算和加工精度要求極高。此外，該裝置實(shí)現(xiàn)對不同直徑的定位是通過銷釘在軌道里滑動實(shí)現(xiàn)，因此該結(jié)構(gòu)存在轉(zhuǎn)動不靈活及銷釘強(qiáng)度不足(銷釘?shù)闹睆街苯佑绊戃壍莱叽?的可能。針對這些問題，這種可變徑穩(wěn)定器在鉆井現(xiàn)場的用量并不大，甚至很多鉆井公司寧愿選擇用傳統(tǒng)的非可變徑穩(wěn)定器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述已有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于為了克服上述難點(diǎn)，特提出一種遙控可變徑穩(wěn)定器，從而解決已有技術(shù)存在的上述問題。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決此技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種遙控可變徑穩(wěn)定器，主要由上殼體、壓動活塞、密封圈、上芯軸、彈簧、旋轉(zhuǎn)棘輪、止推軸承、中芯軸、下殼體、斜面體、徑向活塞、下芯軸、注油孔銷、排氣孔銷、平衡活塞、濾板、卡簧、悶頭、支撐銷、止動銷、上孔板、下孔板、蘑燕內(nèi)芯、蘑燕外圈、套筒、碟簧和轉(zhuǎn)換接頭組成，其特征在于:所述上殼體與下殼體、下殼體與轉(zhuǎn)換接頭、壓動活塞與上芯軸、上芯軸與中芯軸、中芯軸與下芯軸、下芯軸與上孔板、上孔板與下孔板均通過螺紋連接。
[0009]所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于所述上殼體內(nèi)壁設(shè)有固定棘輪，固定棘輪上端面用于支撐和限制彈簧，固定棘輪下端與旋轉(zhuǎn)棘輪相互作用；所述固定棘輪設(shè)有縱槽、縱槽側(cè)壁、長斜滑面、止滑面、短斜滑面。
[0010]所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于所述上芯軸上設(shè)有驅(qū)動塊，驅(qū)動塊作用于縱槽內(nèi)；所述驅(qū)動塊設(shè)有驅(qū)動側(cè)壁和驅(qū)動斜面。
[0011]所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)棘輪與固定棘輪以及驅(qū)動塊共同形成變徑機(jī)構(gòu)，變徑機(jī)構(gòu)用于控制徑向活塞的伸縮；所述旋轉(zhuǎn)棘輪設(shè)有凸楞、凸楞側(cè)壁、主滑面；所述旋轉(zhuǎn)棘輪與中芯軸的凸臺間設(shè)有止推軸承。
[0012]所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于所述縱槽、縱槽側(cè)壁、長斜滑面、止滑面、短斜滑面的數(shù)量均為三個并沿固定棘輪的周向均勻分布；所述驅(qū)動塊的數(shù)量為三個并沿上芯軸周向均勻分布；所述凸楞、凸楞側(cè)壁、主滑面的數(shù)量均為三個并沿旋轉(zhuǎn)棘輪的周向均勻分布。
[0013]所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于當(dāng)所述徑向活塞處于收縮狀態(tài)時，驅(qū)動塊位于縱槽的頂端，凸楞位于縱槽內(nèi)部；當(dāng)?shù)谝淮螁永鯐r，流體使壓動活塞帶動上芯軸向下運(yùn)動從而驅(qū)動變徑機(jī)構(gòu)執(zhí)行變徑操作使得徑向活塞向外伸出；在徑向活塞由收縮狀態(tài)變?yōu)樯斐鰻顟B(tài)的過程中，驅(qū)動側(cè)壁沿縱槽側(cè)壁向下滑動，驅(qū)動斜面作用于主滑面并驅(qū)動旋轉(zhuǎn)棘輪向下運(yùn)動，當(dāng)凸楞側(cè)壁從縱槽側(cè)壁脫離時，旋轉(zhuǎn)棘輪逆時針轉(zhuǎn)動，主滑面沿長斜滑面滑動直至被止滑面阻止；當(dāng)?shù)诙螁永鯐r，壓動活塞帶動上芯軸使處于壓縮狀態(tài)的彈簧進(jìn)一步壓縮，驅(qū)動斜面作用于主滑面并使旋轉(zhuǎn)棘輪向下運(yùn)動，當(dāng)凸楞側(cè)壁從止滑面脫離時，旋轉(zhuǎn)棘輪再次逆時針轉(zhuǎn)動，主滑面沿短斜滑面滑動，當(dāng)主滑面從短斜滑面脫離時，彈簧在恢復(fù)力的作用下帶動上芯軸和中芯軸向上運(yùn)動，使凸楞再次進(jìn)入縱槽中，對應(yīng)徑向活塞處于收縮狀態(tài)。
[0014]所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于所述下殼體設(shè)有三條螺旋帶或直帶，螺旋帶上鑲嵌硬質(zhì)合金，每一條螺旋帶或直帶上均設(shè)有五個孔用于安裝徑向活塞；所述徑向活塞為圓柱體，其前端鑲嵌硬質(zhì)合金，其后端設(shè)有T型頭用于與斜面體配合；所述斜面體為圓柱體狀，其周向均布有三個斜平面且每一斜平面的中心均設(shè)有用于安裝徑向活塞的T型槽。所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于所述下殼體上設(shè)有注油孔和排氣孔分別用于安裝注油孔銷和排氣孔銷。
[0015]所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于所述壓動活塞以下平衡活塞以上的腔體充滿潤滑油；平衡活塞可沿下芯軸上下滑動。
[0016]所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于所述濾板和卡簧組成過濾單元，由此使平衡活塞下端和悶頭上端構(gòu)成的低壓區(qū)與井眼環(huán)空保持壓力平衡；悶頭通過支撐銷限制其位置。所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于所述上孔板、下孔板、蘑菇內(nèi)芯、蘑菇外圈共同構(gòu)成節(jié)流和壓力信號發(fā)生裝置，鉆井人員通過鉆井泥漿的壓力損失判斷徑向活塞的位置。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是:(1)本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，降低了對設(shè)計計算及加工精度的要求；(2)本發(fā)明裝置的變徑機(jī)構(gòu)安全可靠；(3)本發(fā)明裝置在實(shí)現(xiàn)相同功能的情況下可降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明裝置的徑向活塞處于收縮狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明裝置的上殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明裝置的固定棘輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明裝置的固定棘輪的另一方位結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明裝置的上芯軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6為圖5的俯視圖；
[0024]圖7為本發(fā)明裝置的旋轉(zhuǎn)棘輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖8為本發(fā)明裝置的旋轉(zhuǎn)棘輪的另一方位結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖9為本發(fā)明裝置的過濾單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖10為本發(fā)明裝置的殼體上的扶正帶為螺旋帶時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖11為本發(fā)明裝置的螺旋帶的展開示意圖；
[0029]圖12為本發(fā)明裝置的徑向活塞處于伸出狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖13為本發(fā)明裝置的變徑機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)示意圖；
[0031]圖14為本發(fā)明裝置的變徑機(jī)構(gòu)的當(dāng)凸楞側(cè)壁從縱槽側(cè)壁脫離時的示意圖；
[0032]圖15為本發(fā)明裝置的變徑機(jī)構(gòu)的當(dāng)凸楞側(cè)壁與止滑面接觸時的示意圖；
[0033]圖16為本發(fā)明裝置的變徑機(jī)構(gòu)的當(dāng)凸楞側(cè)壁從止滑面脫離時的示意圖；
[0034]圖中:1.上殼體，2.壓動活塞，3.密封圈，4.上芯軸，5.彈簧，6.旋轉(zhuǎn)棘輪，6a.凸楞，6b.凸楞側(cè)壁，6c.主滑面，7.止推軸承，8.中芯軸，9.下殼體，10.斜面體，11.徑向活塞，12.下芯軸，13.注油孔銷，14.排氣孔銷，15.平衡活塞，16.濾板，17.卡簧，18.悶頭，19.支撐銷，20.止動銷，21.上孔板，22.下孔板，23.蘑菇內(nèi)芯，24.蘑菇外圈，25.套筒，26.碟簧，27.轉(zhuǎn)換接頭，28.固定棘輪，28a.縱槽，28b.縱槽側(cè)壁，28c.長斜滑面，28d.止滑面，28e.短斜滑面，28.驅(qū)動塊，29a.驅(qū)動側(cè)壁，29b.驅(qū)動斜面。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0036]實(shí)施例1。
[0037]如圖1所示，一種遙控可變徑穩(wěn)定器，主要由上殼體1、壓動活塞2、密封圈3、上芯軸4、彈簧5、旋轉(zhuǎn)棘輪6、止推軸承7、中芯軸8、下殼體9、斜面體10、徑向活塞11、下芯軸12、注油孔銷13、排氣孔銷14、平衡活塞15、濾板16、卡簧17、悶頭18、支撐銷19、止動銷20、上孔板21、下孔板22、蘑菇內(nèi)芯23、蘑菇外圈24、套筒25、碟簧26和轉(zhuǎn)換接頭27組成，其特征在于:所述上殼體1與下殼體9、下殼體9與轉(zhuǎn)換接頭27、壓動活塞2與上芯軸4、上芯軸4與中芯軸8、中芯軸8與下芯軸12、下芯軸12與上孔板21、上孔板21與下孔板22均通過螺紋連接。
[0038]如圖1?圖4所示，所述的一種遙控可變徑穩(wěn)定器，其特征在于