[发明专利]钻井装置中的钻杆稳定器

说明书

本发明专利申请是中国专利申请86104625号，发明名称为“遥控操纵装置”的分案申请。

本发明涉及一种钻井装置用的钻杆稳定器，该钻井装置具有一组空心钻杆，钻井泥浆在其中流动，钻杆的底部固定有钻具。该稳定器可由遥控操纵装置控制。

在石油的勘探和开采中，所用钻井工具在工作中需要很大的功率。钻具安装在钻井的底部，而操纵钻具的控制设备及动力装置安装在地面，它们之间隔着相当长的距离。通常，向处于井底的钻具供给不可压缩的流体，如钻井泥浆;泥浆是通过非常长的导管装置供给的。导管的一端位于地面，另一端位于井底。通过导管，可以把钻井泥浆供给钻具。处于地面的导管末端与泵站连接，钻具工作时，泵站以给定的恒定流量把钻井泥浆注入导管。

有些与管路或钻杆有关的且处于远离地表的设备必须进行遥控和用遥测装置进行监测。例如，在担心井孔被打斜的地方，可用这些遥控遥测手段来给钻具定向及对钻具运行路线进行监测。

给方向可控钻探系统中使用的稳定器提供一个可靠而又精确的遥控装置，也是十分必要的。

在钻探过程中，为了保证钻孔的走向正确无误和理想地控制钻孔方向，我们都知道要使用稳定装置（稳定器）。稳定器与钻杆连接在一起，通常安装在邻近钻具的地方。这样的稳定器由一个连接在钻杆上的壳体及一个或多个支承板组成，这些支承板可沿相对于钻杆轴的径向方向移动。一个控制装置可以使这些支承板朝稳定器壳体的外部伸出，以改变钻杆轴心和被钻孔边缘的支承距离。借助这些支承板，根据情况（垂直钻、定向斜钻或变方向钻探），就可以在钻孔过程中，根据要求改变作用在钻杆上的径向力，从而改变作用在钻具上的力。

然而就目前来说，众所周知的可以用来操纵稳定器的控制设备，其结构复杂，使用困难，而且不能准确和理想地控制支承板的运动。

总之，目前还没有这样一种结构简单，工作完全可靠的装置，它可以用来遥控操纵一个钻井装置上的一个设备，钻井装置具有一组中空的钻杆，钻井泥浆在钻杆内循环流动，而且它还能够与布置在这个设备附近的有关的遥测装置保持兼容。

本发明的目的就是要提供这样一种装置，它是用来遥控操纵一个钻井装置上的一个设备，该钻井装置包括一组空心钻杆，钻井泥浆在其中循环流动。空心钻杆有一个第一端，通过它泵站将钻井泥浆以一定的工作流量输进去，而与它相距很远的一个第二端装有一个钻具，它利用钻井泥浆作为工作液体。受控的设备在远离钻杆第一端的区域同钻杆相连，并受其操纵。此操纵装置结构简单，工作可靠，除了由钻井泥浆提供的能量外，不需要其它能源，而且在钻杆之外无操纵元件，它的操作是可控的。

要达到上述目的，根据本发明，这个操纵装置在空心钻杆内运离第一端的区域，包括有：

一个第一级节流曲面，

一个差动活塞，它安装在空心钻杆中，并可在钻杆中的两个位置之间作轴向运动，活塞的一端受到第一级节流曲面沿钻井泥浆流动方向的上游的钻井泥浆的压力，另一端受到第一级节流曲面下游的钻井泥浆的压力，

一个差动活塞曲面和一个第二级曲面，它们在钻杆内沿轴向设置成具有相适应的形状和位置，

一个弹性活塞复位装置，它使活塞从一个第一轴向位置复位到一个第二轴向位置，以及

一个受控设备上的受活塞、或者活塞两端的压差操纵的接受装置。

位于空心钻杆的第一端处的一个压力测量装置。

当导管就是方向可控钻探装置的一组空心钻杆时（钻具固定在它的一端），由差动活塞操纵的设备是一个稳定装置。这个稳定装置包括一个连接在钻杆上的壳体，及至少一个支承板，支承板在稳定装置壳体内可径向移动。操纵装置的活塞安装在稳定装置壳体中间的孔内，它不仅可以做直线运动，而且还可以相对于钻杆轴心旋转。在操纵装置的外表面上，有一些沿轴向带坡度的槽，这些槽沿钻杆轴线向径向倾斜，并沿活塞的外周一个接一个的排列。这些槽通过导向部分相互沟通形成连续的操纵表面，以达到差动活塞的步进旋转运动以及使它返回初始位置的运动。至少一个操纵销安装在壳体内，可做径向运动。操纵销一方面和连续的操纵表面相互作用，另一方面和支承板相互作用，在活塞朝第一运动方向运动时，使支承板沿径向伸出，这个过程伴随着活塞操纵运动结束时钻孔内液流压力损失的大幅度增加。

为使本发明易于理解，现在就本发明用于油井钻探和石油开采的几个具体操纵装置做为例子来叙述，并且带有附图以供参考。

在这些图中：

图1是一台钻井设备示意图，其中配备有可由本发明所述装置操纵的设备。

图2，3，4和5是根据本发明设计的四个不同实施例的操纵装置的轴向剖视图。