[发明专利]遥控变径稳定器及控制方法

说明书

本发明提供一种遥控变径稳定器及控制方法，包括外壳，外壳内设有可沿轴向滑动的芯套组件，芯套组件为中通结构，芯套组件的外壁设有多个斜面体，斜面体与活动穿过外壳的径向活塞接触，通过斜面体的轴向移动驱动径向活塞径向伸缩；芯套组件外壁设有可转动不可与芯套组件相对轴向移动的变径限位机构，在变径限位机构表面设有滑轨槽，在外壳固设有活动销钉，活动销钉位于滑轨槽内滑动，以限制芯套组件的位移行程。通过采用变径限位机构的结构，由于不受滑动安息角的限制，能够获得较大的行程差，从而控制径向活塞伸出足够的长度。即获得了较大的变径范围。

技术领域

本发明涉及石油钻井施工过程中，井眼轨迹控制领域，特别是一种遥控变径稳定器及控制方法。

背景技术

随着油气勘探开发的发展，定向井、大斜度井、水平井、大位移井、多分支井、丛式井及复杂地质结构条件下深井和超深井日益增多，迫切需要功能更强的井眼轨迹控制工具，以实现在井下改变底部钻具组合（BHA）的力学特性的精确控制。而遥控变径稳定器作为井眼轨迹控制工具中的一种高效辅助提速提效工具，其可以配合螺杆钻具等工具组合使用。可有效提高机械钻速，同时也可辅助旋转导向工具优化井眼质量，提高钻进效率。在使用过程中，通常将变径稳定器设置在钻具的后方，通过改变变径稳定器的直径即可控制钻具的倾角。目前国外贝克休斯、哈里伯顿等公司已有相关遥控变径稳定器的研制，可通过钻具组合实现降斜、增斜、稳斜的作用。但其存在购置成本过高的问题。而国内遥控变径稳定器技术起步较晚，大多以机液式结构为主，其存在的共性问题是：都没有设置安全缓冲装置，在井下作业过程中，当有较大压力的泥浆通过工具流道时，工具的径向活塞就会有伸出的趋势，这在钻进过程中常常会划伤井壁、甚至会造成井塌事故。中国专利文献CN108952578 A记载了一种钻井遥控可变径稳定器，通过棘轮的端面斜面控制径向活塞的伸缩动作。但是该结构采用端面斜面的差异进行限位，且端面斜面还作为驱动结构，受滑动安息角的限制，轴向位移的高度差受限，相应活塞的伸缩高度也受限。CN 105275397 A记载了一种遥控可变径稳定器，同样也是采用短斜滑面的限位和驱动结构，同样存在相同的问题。上述的方案还存在若液体介质压力波动较大，即可能将径向活塞顶出造成事故的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种遥控变径稳定器及控制方法，能够控制径向活塞伸出不同的长度行程，且不受滑动安息角的限制，伸出长度足以适应不同的调斜需求，优选的方案中，设置的缓冲装置能够缓冲液体介质的短波振动，避免因为液体介质的小幅压力振动导致径向活塞被误顶出。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种遥控变径稳定器，包括外壳，外壳内设有可沿轴向滑动的芯套组件，芯套组件为中通结构，芯套组件的外壁设有多个斜面体，斜面体与活动穿过外壳的径向活塞接触，通过斜面体的轴向移动驱动径向活塞径向伸缩；

芯套组件外壁设有可转动不可与芯套组件相对轴向移动的变径限位机构，在变径限位机构表面设有滑轨槽，在外壳固设有活动销钉，活动销钉位于滑轨槽内滑动，以限制芯套组件的位移行程。

优选的方案中，所述的滑轨槽设有多个不同高程的上极限位，以使芯套组件具有不同的轴向行程，相应径向活塞具有不同的径向伸缩行程。

优选的方案中，所述的滑轨槽中，设有第二上极限位、第一上极限位、第二下极限位和第一下极限位；

其中第二上极限位的高程高于第一上极限位的高程，第二下极限位和第一下极限位的高程相等；

第二上极限位、第一上极限位、第二下极限位和第一下极限位之间在与轴线垂直的平面上交错布置，即第二上极限位、第二下极限位、第一上极限位和第一下极限位沿圆周依次交错布置。

优选的方案中，第二上极限位、第二下极限位、第一上极限位和第一下极限位之间通过一个直线段和一个斜线段的滑轨槽连接；

在活动销钉上行的斜线段中，上侧斜边的长度大于下侧斜边的长度；在活动销钉下行的斜线段中，上侧斜边的长度小于下侧斜边的长度；以使活动销钉驱动变径限位机构在芯套组件的外壁转动。