專利名稱：鉆井遙控變徑穩定器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到石油、地質鉆井的特殊方法或設備，也涉及到鉆定向井、水平井軌跡的控制和直井的防斜工具，具體而言是一種鉆井遙控變徑穩定器。
背景技術：
鉆井過程中，為了控制井眼的軌跡和防止井斜，而普遍使用穩定器。傳統的穩定器，時常造成卡鉆事故、下鉆遇阻、起鉆遇卡和“拔活塞”現象，不但給鉆井施工造成極大麻煩，浪費大量時間，甚至會發生井塌、井噴事故，使井眼報廢，造成巨大經濟損失。為了克服這些缺點，而研制和使用簡易變徑穩定器，主要有液壓式和鉆壓式兩種。液壓式，開泵直徑變大，停泵直徑變小。鉆壓式，加鉆壓的同時直徑變大，提鉆時直徑變小。雖能克服傳統穩定器的一些缺點，但仍有其嚴重缺點，即下鉆遇阻時，如果劃眼需要開泵或加壓，其直徑就變大，對下鉆極為不到，特別是鉆壓式結構，遇阻后越壓越下不去。后來又有了簡易式遙控變徑穩定器，主要有投球式，使用時需要地面投球，操作復雜，并且其直徑變換次數受到限制，目前尚屬于一種不完善的結構形式。經檢索專利文獻，其中“一種排量式遙控變徑穩定器”(96212594.6)和“正排量遙控變徑穩定器”(00234301.0)，與上述投球式一樣，可靠性差，存在結構原理性缺陷，至今未見推廣應用。“一種遙控變徑穩定器”(03201373)，雖然與本實用新型的工作原理相似，但其結構仍不完善，也至今未見推廣應用。
發明內容鑒于上述已有技術存在的缺點和不足之處，本實用新型的目的就在于研制提供一種與眾不同的鉆井遙控變徑穩定器，解決已有技術存在的上述問題，提高我國鉆井技術水平和經濟效益。
上述目的是由下述技術方案實現的鉆井遙控變徑穩定器，包括殼體、壓動機構、變徑機構、控制機構和信號機構幾部分。其特征是殼體為整體式，外表有螺旋翼面。壓動機構由推動活塞、上心軸、下心軸、回位彈簧和彈簧座組成。變徑機構由斜面體、徑向活塞和密封圈組成。控制機構由凸輪體、凸輪銷和軸承組成。信號機構由孔板總成和蘑菇頭總成組成。上心軸和下心軸采用螺紋方式連接成一體。壓動活塞安裝在上心軸的最上端，上心軸和下心軸自上而下依次安裝回位彈簧、彈簧座、斜面體、凸輪體、平衡活塞、悶頭和孔板總成。彈簧座用固定銷固定到殼體上。五個斜面體沿軸向依次安裝在殼體的螺旋翼面部位的內腔。十五個徑向活塞分三組，沿軸向均布安裝在殼體的三個螺旋翼面上，即每個螺旋翼面上均布安裝五個徑向活塞。凸輪銷徑向安裝在殼體螺旋翼面的下面，凸輪銷的前端插入凸輪體外表面的控制滑槽中，軸承安裝在凸輪體的上、下端部。悶頭用固定銷固定到殼體上。蘑菇頭總成安裝在殼體下端部的內壁上。上述各部件中，凸輪體既能被下心軸帶動上下移動，又能轉動。安裝在上、下心軸上的其它部件都只能被上、下心軸帶動上下移動，而不能轉動。壓動活塞以下、平衡活塞以上的空腔中充滿潤滑油。
上述鉆進遙控變徑穩定器中的殼體為圓柱體形狀。有圓柱面內腔，上、下端有內螺紋，中部外表面有均布的三個螺旋翼面。螺旋翼面的外徑大于殼體其余部分的外徑。每個螺旋翼面上沿軸向均布五個安裝徑向活塞用的通孔。
上述鉆井遙控變徑穩定器中的斜面體為圓柱體形，有內孔。其外圓沿圓周120°均布加工出三個斜平面，三個斜平面的中心各有一道安裝徑向活塞用的軸向T型槽或燕尾槽。
上述鉆井遙控變徑穩定器中的徑向活塞為圓柱體形狀。其前端為圓柱面，與螺旋翼面外表面一樣，鑲嵌若干硬質合金塊；其后端為斜平面，中心處有個軸向T型頭或燕尾頭；其外圓上有密封圈槽。
上述鉆井遙控變徑穩定器中的凸輪體為圓柱體形狀，有內孔。其上、下部有安裝上、下軸承用的環形槽，其中部外表面有彎折的控制滑槽。
本實用新型與現有技術對比，主要優點是整體式外殼結構，既簡化緊湊，又強度高，裝拆方便，工作可靠，密封性好，制造成本較低，使用壽長較長。采用凸輪控制機構和孔板、蘑菇頭壓力信號機構，而不采用電器元件，與地面泵壓表配合，形成了一個簡單實用、安全可靠的控制和信號系統，不再需要技術復雜而又昂貴的穩定平臺、電子伺服機構、專用測量裝置和微機配套設備，大大節省投資和鉆井施工成本。可廣泛用于直井、定向井和水平井的鉆井施工，提高工效，具有巨大經濟效益和社會效益。
附圖1是本實用新型的整體結構示意圖。
附圖2是圖1的A-A斷面示意圖。
附圖3是其凸輪控制機構示意圖。
附圖4是其壓力信號機構示意圖。
具體實施方式
結附圖說明一個實施例附圖中，1是壓動活塞，2是殼體，3是回位彈簧，4是固定銷(六個)，5是彈簧座，6是徑向活塞(十五個)，7是上心軸，8是斜面體(五個)，9是密封圈，10是凸輪體，11是凸輪銷，12是軸承(兩幅)，13是平衡活塞，14是下心軸，15是濾板(三個)，16是悶頭，17是孔板總成，18是蘑菇頭總成，19是套筒，20是碟簧，21是硬質合金塊，22是下接頭。D是高壓泥漿腔，E是潤滑油腔，F是低壓泥漿腔，G是彎折的控制滑槽。
由圖1所示，鉆井遙控變徑穩定器包括殼體2、壓動機構、變徑機構、控制機構和信號機構五部分。其特征是，殼體2為整體式，其外表面有螺旋翼面壓動機構由壓動活塞1、上心軸7、下心軸14、回位彈簧3和彈簧座5組成。變徑機構由斜面體8、徑向活塞6和密封圈9組成。控制機構由凸輪體10、凸輪銷11和軸承12組成。上心軸7和下心軸14采用螺紋方式連接成一體。壓動活塞1安裝在上心軸7的最上端，上心軸7和下心軸14上，自上而下依次安裝回位彈簧3、彈簧座5、斜面體8、凸輪體10、平衡活塞13、悶頭16和孔板總成17。彈簧座5用固定銷4固定到殼體2上。五個斜面體(8)沿軸向依次安裝在殼體2的螺旋翼面部位的內腔E，十五個徑向活塞6分三組，沿軸向均布安裝在殼體2的三個螺旋翼面上，即每個螺旋翼面上均布安裝五個徑向活塞6。凸輪銷11徑向安裝在殼體2螺旋翼面下面，凸輪銷11的前端插入凸輪體10外表面的控制滑槽G中，軸承12安裝在凸輪體10的上、下兩端部。悶頭16用固定銷4固定到殼體2上。蘑菇頭總成18安裝在殼體2下部的內壁上。上述各部件中，凸輪體10既能被下心軸14帶動上下移動，又能轉動。安裝在上、下心軸7和14上的其它部件都只能被心軸帶動上下移動，而不能轉動。壓動活塞1以下、平衡塞13以上的E腔中充滿潤滑油。悶頭16的作用是隔離高壓、低壓泥漿。
由圖1所示，殼體2為圓柱體形狀。有圓柱面內腔，上、下端有內螺紋，中部外面有均布的三個螺旋翼面。螺旋翼面的外徑大于殼體2其余部分的外徑。每個螺旋翼面上沿軸向均布五個安裝徑向活塞6用的通孔。
由圖1和2所示，斜面體8為圓柱體形狀，有內孔。其外圓上沿圓周120°均布加工出三個斜平面，三個斜平面的中心各有一個安裝徑向活塞6用的軸向T型槽或燕尾槽。
由圖1和2所示，徑向活塞6為圓柱體形狀。其前端為圓柱面，與螺旋翼面外表面一樣，鑲嵌若干硬質合金塊21；其后端為斜平面，中心處有個軸向T型頭或燕尾頭；其外圓上有密封圈槽。
由圖1和3所示，凸輪體10為圓柱體形狀，有內孔。其上、下兩端部有安裝上、下軸承12用的環形槽，其中部外表面有彎折的控制滑槽G。
鉆井遙控變徑穩定器的動態工作過程是在鉆井泥漿泵停止工作狀態，圖1中D腔泥漿的壓力最小，使壓動活塞1向上回復到最高位置，上、下心軸7和14則帶動斜面體8、凸輪體10、平衡活塞13和孔板總成17一同向上移動到上限位置。此時凸輪銷11處于圖3中凸輪體10的控制滑槽G最低部位C1處；徑向活塞6向后回收縮到極限位置，其前端面低于螺旋翼面。
在鉆井泥漿泵第一次開泵狀態，圖1中D腔的泥漿壓力上升，使壓動活塞1克服彈簧3的彈力，上、下心軸7和14向下移動，帶動斜面體8、凸輪體10、平衡活塞13和孔板總成17一同向下移動。此時圖3中的凸輪銷11不動，而凸輪體10相對轉動，當凸輪銷11滑動到G槽的B1處時停止，凸輪體10和斜面體8也停住不再向下移動，此時圖1和2中的徑向活塞6由極限收縮位置向外伸展到與螺旋翼面平齊。再次停泵，D腔泥漿壓力下降，在彈簧3的作用下，上、下心軸及上述8、10、13、17各部件再次向上移動，凸輪銷11滑動到圖3中G槽的最低部位C2處。
鉆井泥漿泵第二次開泵，圖1中D腔的泥漿壓力再次上升，壓動活塞1再次克服彈簧3的彈力，使上、下心軸及上述各部件再次同時向下移動。此時凸輪體10再轉動，凸輪銷11由圖3中G槽的C2處滑動到B2處再到A2處。圖1和2中的徑向活塞6向外伸展到極限位置，其前端面高出殼體2的螺旋翼面，即穩定器處于直徑最大狀態。在鉆井過程中起到井眼軌跡控制作用。只要不停泵，就一直繼續鉆進。于是，在地面即可實現穩定器變徑的遙控操作。
第二次停泵后，徑向活塞6再次向后縮回到極限位置，其前端面低于殼體2的螺旋翼面，有利于向上起鉆。以此類推。
除了采用上述開、停泥漿泵的方法進行變徑控制以外，還可以利用其壓差信號機構與地面測壓儀表相結合，對其上述三種變徑狀態進行監視和控制。
由圖4所示，第一次開泵后，孔板總成17中的孔板中心孔H與其下方的蘑菇頭18之間的距離較大，則泥漿過流面積較大，壓力較低。此時徑向活塞6與殼體2的螺旋翼面平齊。停泵又第二次開泵時，孔板中心孔H與蘑菇頭18之間的距離最小，則泥漿過流面積最小，壓力最高，此時徑向活塞6處于最大伸展狀態，高于殼體2的螺旋翼面。所以，在地面上通過監測和記錄鉆柱在一定排量下的泥漿壓力，即可知道井下變徑穩定器的工作狀態。也就可以實現地面遙控變徑，非常簡單可靠。
權利要求1.一種鉆井遙控變徑穩定器，包括殼體(2)、壓動機構、變徑機構、控制機構和信號機構五部分，其特征是，殼體(2)為整體式，其外表面有螺旋翼面，壓動機構由壓動活塞(1)、上心軸(7)、下心軸(14)、回位彈簧(3)和彈簧座(5)組成，變徑機構由斜面體(8)、徑向活塞(6)和密封圈(9)組成，控制機構由凸輪體(10)、凸輪銷(11)和軸承(12)組成，上心軸(7)和下心軸(14)采用螺紋方式連接成一體，壓動活塞(1)安裝在上心軸(7)的最上端，上心軸(7)和下心軸(14)上，自上而下依次安裝回位彈簧(3)、彈簧座(5)、斜面體(8)、凸輪體(10)、平衡活塞(13)、悶頭(16)和孔板總成(17)，彈簧座(5)用固定銷(4)固定到殼體(2)上，五個斜面體(8)沿軸向依次安裝在殼體(2)的螺旋翼面部位的內腔(E)，十五個徑向活塞(6)分三組，沿軸向均布安裝在殼體(2)的三個螺旋翼面上，即每個螺旋翼面上均布安裝五個徑向活塞(6)，凸輪銷(11)徑向安裝在殼體(2)螺旋翼面下面，凸輪銷(11)的前端插入凸輪體(10)外表面的控制滑槽(G)中，軸承(12)安裝在凸輪體(10)的上、下兩端部，悶頭(16)用固定銷(4)固定到殼體(2)上，蘑菇頭總成安裝在殼體(2)下端部的內壁上，上述各部件中，凸輪體(10)既能被下心軸(14)帶動上下移動，又能轉動，安裝在上、下心軸(7)和(14)上的其它各部件只能被心軸帶動上下移動，而不能轉動，壓動活塞(1)以下、平衡活塞(13)以上的E腔中充滿潤滑油。
2.根據權利要求1所述的鉆井遙控變徑穩定器，其特征是殼體(2)為圓柱體形狀，有圓柱面內腔，上、下端有內螺紋，中部外面有均布的三個螺旋翼面，螺旋翼面的外徑大于殼體(2)其余部分的外徑，每個螺旋翼面上沿軸向均布五個安裝徑向活塞(6)用的通孔。
3.根據權利要求1所述的鉆井遙控變徑穩定器，其特征是斜面體(8)為圓柱體形狀，有內孔，其外圓上沿圓周120°均布加工出三個斜平面，三個斜平面的中心各有一個安裝徑向活塞(6)用的軸向T型槽或燕尾槽。
4.根據權利要求1所述的鉆井遙控變徑穩定器，其特征徑向活塞(6)為圓柱體形狀，其前端為圓柱面，與螺旋翼面外表面一樣，鑲嵌若干硬質合金塊(21)，其后端面為斜平面，中心處有個軸向T型頭或燕尾頭，其外圓上有密封圈槽(9)。
5.根據權利要求1所述的鉆井遙控變徑穩定器，其特征是凸輪體(10)為圓柱體形狀，有內孔，其上、下兩端部有安裝上、下軸承(12)用的環形槽，其中部外表面有彎折的控制滑槽(G)。
專利摘要本實用新型是一種鉆井遙控變徑穩定器，屬于石油、地質鉆井軌跡控制工具。其特征是殼體為整體式，外表面有螺旋翼面。其內腔中心軸自上而下依次安裝壓動活塞、回位彈簧、彈簧座、斜面體、凸輪體、平衡活塞、悶頭和孔板總成。五個斜面體裝在螺旋翼面處內腔。三個螺旋翼面上均布安裝十五個徑向活塞。凸輪銷安裝在殼體上，其前端插入凸輪體上的控制滑槽。蘑菇頭總成安裝在殼體下端部的內壁上。凸輪體與中心軸一同上下移動又能轉動，其余部件只能與中心軸一同上下移動。主要優點是結構緊湊，裝拆方便，工作可靠，密封良好，制造成本較低，使用壽命較長。控制機構和壓力信號機構全為機械式，操作簡單方便，工效高。廣泛用于鉆直井、定向井和水平井。
文檔編號E21B7/10GK2854043SQ20052012528
公開日2007年1月3日 申請日期2005年12月11日 優先權日2005年12月11日
發明者秦利民, 王桂芝 申請人:秦利民