[实用新型]分离活塞式双外径液压钻具稳定器

说明书

本实用新型涉及一种石油勘探与开发中钻垂直井、斜井和水平井的钻具稳定器。

钻具稳定器是井眼导向井下钻具组合最基本的组件之一，是任何钻斜井及水平井不可缺少的工具。但由于工艺上要求稳定器的外径与钻头尺寸相等(满眼钻具稳定器)或小1mm～2mm(欠尺寸钻具稳定器)。因为井壁间隙太小，故在起下钻柱过程中钻具稳定器遇阻，遇卡的事经常发生。一旦发生卡钻井下事故，往往造数十万到数百万元的巨大经济损失。为此，希望研制出一种在工作状态下外径达到预定尺寸，而在起下钻柱的过程中外径能变小的钻具稳定器。

在现有技术中，国外的最新技术是1998年美国著名的哈里伯顿(Halliburton)公司发明的TRACS(可调变径稳定器)。这一高新技术成本昂贵，目前最大规模应用于普通的斜井钻井工艺中是不可行的。国内的技术现状是侧重在开发双直径钻具稳定器，即最小尺寸到最大尺寸之间不能连续可调。中国专利ZL95 2 129337提出了一种液力变径螺旋稳定器，其基本思路是根据不同规格的井限尺寸将现有的钻具稳定器的本体外径减小12-20mm，然后在其本体内安装若干个支承头，并均匀分布在本体上，在钻井泥浆的压差作用下这些支承头伸出本体，达到与普通钻具稳定器外径相等的尺寸，以保证具有普通钻具稳定器的性能。一旦停止泵送钻井泥浆，压差将消失，支承头在复位弹簧的作用下可收回到外径比实际井眼尺寸小10-20mm的本体内，以减少在起下石油钻柱时遇阻、遇卡的事故发生。但结构上存在的缺陷是：(1)支承头和活塞系一整体，因此支承头在钻具稳定器旋转时，液压缸必定产生径向偏磨，引起液压缸密封失效；(2)钻具稳定器在旋转的同时还将作轴向运动，其合成运动使支承头总成在钻具稳定器本体的园柱孔内旋转，同时也使支承头在液缸内作缓慢的旋转，进一步破坏了密封系统的可靠性；(3)由于采用了弹簧复位结构使支承头上的耐磨合金与井壁的接触面积大大减少，从而影响了使用寿命。

本实用新型的目的是提供一种密封可靠、耐磨性大大提高、寿命长、成本低、结构简单的分离活塞式双外径液压钻具稳定器。

针对上述问题，本实用新型的技术解决方案是：

1、本实用新型将支承头分成各自独立的两部分：一部分是活塞，另一部分是支承头。这样，无论支承头在承受周向剪切力造成的偏磨，或进行缓慢旋转，均在油缸的上部，而不影响活塞密封面的工作，故这一分离活塞式结构可大大提高密封寿命和可靠性。

2、为了防止支承头总成在钻具稳定器体上镗成的园柱孔内旋转，在支承头总成的顶端的两侧加工有半园槽，园柱形埋头固定螺栓的半径和两侧加工的半园槽半径相等，因此阻止了支承头总成在钻具稳定器本体内的旋转运动。

3、根据钻柱外部环空钻井泥浆的密度大干钻具稳定器内部钻井泥浆的密度的实际情况，只要钻井泥浆一停止循环，支承头便会自动复位，因此，可以不用复位弹簧，由此，可获得更大空间来安装接触面积更大的耐磨合金，使耐磨合金与井壁的接触面积增大了2倍以上。

经过上述改进的分离活塞式双外径液压钻具稳定器，其显著的效果是：(1)其支承头总成的密封寿命和支承头的耐磨寿命均可得到数倍的提高；(2)结构有了很大简化；(3)进一步降低了其使用成本。

下面结合图1、图2和图3详细说明依据本实用新型提出的结构的细节及工作原理。

图1是分离活塞式双外径液压钻具稳定器的整体外形图。图中，1-是稳定器本体，在本体上按120°分布的三螺旋线上园柱镗孔共15个(或18个)，在镗孔的两侧有埋头螺孔；2-支承头总成，支承头总成在每一园柱镗孔内按滑配合安装一个；3-园头内六方固定螺栓，上于镗孔两侧的螺孔内，固定螺栓上的园头，一边压紧在本体的台阶上，另一边则将支承头总成3压紧在本体1的园柱孔内。

图2是支承头总成在本体上安装的横向剖面图(沿图1的A-A方向)。图中，1-钻具稳定器本体，2-螺旋过液槽，本体上的螺旋槽是为加大泥浆循环通道，减小循环阻力之用；3-支承头总成。由图2可以看出，在横剖面上三个支承头总成是按120°分布的。