[发明专利]一种椭圆柱式伸缩变径钻井工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种椭圆柱式伸缩变径钻井工具，属石油井下工具领域。

背景技术

在钻井过程中，为控制井眼轨迹和防止井斜，通常是在钻柱上安装稳定器，传统的稳定器因结构固定，其往往受到地层条件、施工工艺等影响，在地面难以控制和改变其工作特性，需频繁更换稳定器，而更换稳定器必须停钻、通过起下钻来实现。频繁的停钻、起下钻不但影响钻井时效、延长钻井周期，而且起下钻过程易造成起钻遇卡、下钻遇阻和“拔活塞”等现象，甚至会发生井塌、井喷等事故，使井眼报废，造成巨大经济损失。目前为减少或者避免上述事故的发生，更好地解决钻进过程中的井眼轨迹控制问题，通常使用可变径稳定器或旋转导向钻井工具。

旋转导向钻井工具因其对井眼轨迹控制效果较好、钻井效率高等特点在油气钻井过程得到了广泛的应用。目前，国内旋转导向钻井工具尚处在研发阶段，还没有规模化应用，在油气钻进过程主要靠引进国外的旋转导向钻井工具。引进国外的旋转导向钻井工具钻井日费很高，为油气开采增加了成本。为此，国内通过可变径稳定器和螺杆钻具的配套使用来实现防斜打快、有效控制井眼轨迹，在油气高效钻井过程得到了广泛的应用。

目前国内外广泛研制和使用的可变径稳定器从结构形式上主要有机液式和机电液一体式，机液式可变径稳定器按结构形式主要分为排量控制式、钻压控制式、重力信号控制式、反压差信号控制式以及泥浆泵开停泵时间控制式等。机电液一体式的可变径稳定器主要有电控可变径稳定器和井下闭环自控可变径稳定器，但因该可变径稳定器结构复杂、制造成本高、可靠性不高等缺点而未推广应用，并且目前使用的机液式可变径稳定器结构尺寸较长，15个径向活塞伸缩控制较难，制造成本较高。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种结构简单紧凑，实用性好，以解决现有钻井过程中为控制井眼轨迹和防止井斜所使用的传统稳定器因结构固定，其往往受到地层条件、施工工艺等影响，在地面难以控制和改变其工作特性，以及可变径稳定器结构复杂、制造成本高、可靠性不高等问题；从而可实现防斜打快、有效控制井眼轨迹和防止出现井斜的椭圆柱式伸缩变径钻井工具。

本发明的技术方案是：

一种椭圆柱式伸缩变径钻井工具，包括壳体、导向管、定位套筒和节流套筒；其特征在于：导向管上套装有壳体，导向管一端的壳体端头螺纹安装有连接头；导向管另一端的壳体端口内设置有限位台肩；导向管的中间部位设置有台阶状的锥形凸起；导向管的一端螺纹安装有节流套筒，节流套筒的一端与连接头接触连接；导向管的另一端滑动安装有定位套筒；定位套筒与锥形凸起之间的导向管上通过弹簧座安装有上复位弹簧；节流套筒与锥形凸起之间的导向管上通过下复位弹簧安装有活塞；与锥形凸起对应的壳体外表圆周上均布有翼块，翼块上设置有壳体孔；锥形凸起的锥形面上设置有滑轨；滑轨上滑动安装有支撑块，支撑块的顶端通过壳体孔延伸至壳体外端。

所述的滑轨截面呈T字型。所述的壳体孔与支撑块之间设置有密封垫片。

所述的支撑块为椭圆形柱体；支撑块顶部为圆柱面；圆柱面上嵌装有多个硬质合金柱；支撑块底部为坡面，坡面上设置有与滑轨对应的轨道槽。

所述的翼块数量为3个，翼块在壳体外表圆周上呈螺旋状设置。

所述的锥形凸起数量为2个；所述的支撑块、滑轨和壳体孔数量分别为6个。

所述的定位套筒一端与限位台肩接触连接；定位套筒的另一端与上复位弹簧接触连接。

所述的活塞上设置有O型橡胶密封圈，活塞与节流套筒之间的导向管上装有Y型密封圈。

所述的弹簧座与壳体和导向管之间设置有O型橡胶密封圈。

本发明的有益效果是：

该椭圆柱式伸缩变径钻井工具结构紧凑，强度较高，工作可靠性高，装拆方便，制造成本低，使用寿命长。该椭圆柱式伸缩变径钻井工具的支撑块，在壳体孔中可实现径向伸缩运动，从而可提高该钻井工具整体的稳定性。解决了现有钻井过程中为控制井眼轨迹和防止井斜所使用的传统稳定器因结构固定，其往往受到地层条件、施工工艺等影响，在地面难以控制和改变其工作特性，以及可变径稳定器结构复杂、制造成本高、可靠性不高的问题；从而可实现防斜打快、有效控制井眼轨迹和防止出现井斜的情况，可广泛用于大位移井、定向井和直井的钻井施工中，提高功效，具有较大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的A-A向的断面示意图。