[发明专利]一种液压变径稳定器

说明书

本发明专利提供了一种液压变径稳定器，主要由稳定器壳体、控制管、上密封座、压板、柱塞、中间翼板、顶部翼板、弹簧和下密封座组成。复合钻进时，控制管下行，控制管上密封段和控制管下密封段分别进入上密封座和下密封座，钻井液经控制管中孔直接进入下部钻具，柱塞、中间翼板和顶部翼板未伸出，液压变径稳定器相当于钻柱稳定器。滑动钻进时，控制管上行，控制管上密封段和控制管下密封段分别离开上密封座和下密封座，钻井液压力经控制管和稳定器壳体中孔间环空传递给柱塞，推动柱塞、中间翼板和顶部翼板伸出，顶部翼板板牙嵌进井壁，阻止螺杆钻具反扭矩向上传递，消除螺杆钻具反扭角，彻底解决螺杆钻具滑动钻进定向困难。

技术领域

本发明专利属于石油钻井机械领域，具体涉及一种液压变径稳定器。作为螺杆钻具滑动钻进辅助工具，液压变径稳定器用来消除螺杆钻具反扭角，解决定向井(或斜井)和水平井螺杆钻具滑动钻进定向困难，提高定向钻进机械钻速，降低定向钻进作业成本。

背景技术

在定向井(或斜井)和水平井钻井过程中，使用螺杆钻具定向钻进是调整井眼轨迹或改变井眼空间钻进方向的重要手段。定向钻进时，螺杆钻具不能旋转，必须向前滑动且通过螺杆钻具传动轴驱动钻头破岩钻进，因此，定向钻进也称为滑动钻进。滑动钻进时，当螺杆钻具传动轴驱动钻头破岩钻进时，螺杆钻具外壳反扭矩驱动螺杆钻具及上部钻具逆时针旋转直至反扭矩被井壁磨阻抵消为止，我们把螺杆钻具逆时针旋转角度称为螺杆钻具反扭角，因此，摆工具面时必须考虑螺杆钻具反扭角，或者说，实际工具面等于井眼高边、装置角与螺杆钻具反扭角三者之和。

在滑动钻进过程中，由于井眼轨迹、钻具组合、钻头类型及泥浆性能等因素影响，不同井眼或同一个井眼不同井段均存在不同程度定向困难，或者说，工具面不稳，严重影响滑动钻进作业效率和机械钻速。工具面不稳主要与螺杆钻具结构有关。对于某种规格型号螺杆钻具来说，当钻井液排量一定时，螺杆钻具输出功率是一个定值。滑动钻进时，如果均匀送钻，螺杆钻具输出扭矩相对稳定，反扭角基本不变，工具面就相对稳定；如果增加(或减少)钻压，螺杆钻具输出扭矩相应增加(或减少)，反扭角也相应增大(或减小)，工具面就相对不稳。

本发明专利提出了一种液压变径稳定器，通常安装在螺杆钻具和无磁钻具上部，滑动钻进时阻止螺杆钻具外壳反扭矩向上传递，消除螺杆钻具反扭角。没有螺杆钻具反扭角，工具面就不会因螺杆钻具反扭角变化而不稳，因此，液压变径稳定器可彻底解决螺杆钻具滑动钻进定向困难。

发明专利内容

本发明专利属于石油钻井机械领域，具体涉及一种液压变径稳定器。作为螺杆钻具滑动钻进辅助工具，液压变径稳定器用来消除螺杆钻具反扭角，解决定向井(或斜井)和水平井螺杆钻具滑动钻进定向困难，提高定向钻进机械钻速，降低定向钻进作业成本。

本发明专利采用的具体技术方案是：

液压变径稳定器主要由稳定器壳体、控制管、上密封座、压板、柱塞、中间翼板、顶部翼板、弹簧和下密封座组成。

稳定器壳体为中孔、直棱状、厚壁金属管。从内部来看，中孔中部直径相对较小，两端直径相对较大，用于安装上密封座和下密封座，控制钻井液压力传递。从外部来看，两端是螺纹，上端用于连接旋转滑动钻进工具，下端用于连接下部钻具，中部是扶正棱，扶正棱直径略小于井眼直径，扶正棱顶部镶嵌硬质合金块，扶正堎两端加工成倒角，扶正棱自外向内依次加工有压板轨道、翼板仓和柱塞缸。从附图1来看，每个扶正棱均加工三个柱塞缸，用于安装柱塞，具体应用中，根据不同井眼规范和翼板推力可设计加工一个柱塞缸，或两个柱塞缸，或四个柱塞缸，或多个柱塞缸，具体在设计加工时统筹考虑。从附图2来看，稳定器壳体周向均布加工三个扶正棱，具体应用中，根据不同井眼规范可设计加工四个扶正棱，或五个扶正棱，或多个扶正棱，具体在设计加工时统筹考虑。