万向滚轮式变径扶正器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106907116A(43)申请公布日2017.06.30(21)申请号201710323863.6(22)申请日2017.05.10(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人田家林朱志杨毅张堂佳李居瑞林晓月杨应林(51)Int.Cl.E21B17/10(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图9页(54)发明名称万向滚轮式变径扶正器(57)摘要本发明涉及一种万向滚轮式变径扶正器，包括本体、上接头、变径机构、万向滚轮机构。所述的变径机构位于本体和上接头的内部，变径机构的活塞和活塞杆位于上接头内部，活塞在复位弹簧和钻井液的作用下推动导向块，万向滚轮机构安放在本体外侧圆周方向均匀分布的凹槽内，芯杆在液压和弹簧力作用下可前后移动，万向滚轮通过轮轴安装在柱塞上，由于芯杆的外表面存在锥形台阶可以推动柱塞向外运动，从而改变了扶正器工作外径，在液压减到最小时扶正器的外径最小，方便钻柱的下入和起出。该扶正器可实现外径实时地紧贴井壁并具有减磨作用，提高钻柱居中度、井壁质量和钻井效率。CN106907116ACN106907116A权利要求书1/2页1.万向滚轮式变径扶正器其特征在于：所述的万向滚轮式变径扶正器由变径机构、万向滚轮机构、上接头（1）、本体（30）组成，所述的变径机构包括活塞（2）、密封圈a（3）、复位弹簧（4）、活塞杆（5）、推筒（6）、轴承组（7）、导向销钉（8）、导向块（9）、密封圈b（10）、芯杆（14）、密封圈c（15）、柱塞（17）、压簧（18）、柱塞盖（19）、螺钉a（21）、芯杆弹簧（22），活塞杆（5）后端通过螺纹与活塞（2）连接，复位弹簧（4）一端顶着活塞（2），另一端顶着上接头（1）内台阶，活塞（2）使用密封圈a（3）密封防止泥浆进入复位弹簧（4）的工作腔，活塞杆（5）前端通过螺纹与推筒（6）连接，导向块（9）安装在推筒（6）上，导向块（9）外壁存在导向槽并与安装在本体（30）上的导向销钉（8）配合，在钻井液液压的作用下活塞（2）带动活塞杆（5）推动推筒（6）向前运动，从而使导向块（9）在导向销钉（8）和导向块（9）的导向槽作用下动作；所述的万向滚轮机构包括轮轴（16）、中间轮（20）、万向滚轮（23），将两个万向滚轮（23）和中间轮（20）安放在轮轴（16）上，轮轴（16）两端与柱塞（17）孔配合，芯杆（14）安装在本体（30）内部并于柱塞（17）的斜面接触，芯杆弹簧（22）安放在芯杆（14）和本体（30）的内台阶之间，芯杆（14）前端通过焊接将盘头（27）连接，钻井液液压作用于盘头（27）带动芯杆（14）向前运动，从而导致柱塞（17）在芯杆（14）锥形台阶作用下向外运动，并带动万向滚轮（23）向外运动改变扶正器的工作直径，将钻柱与井壁的摩擦方式变为滚动摩擦，减小了工作阻力；钻井的钻进过程中通过液压可以实现万向滚轮（23）实时与井壁贴合减小钻杆的振动，避免破坏井壁，还可通过控制钻液压改变扶正器的工作外径可以减小与井壁的接触，方便钻柱下入和起出。2.根据权利要求1所述的万向滚轮式变径扶正器，其特征是：钻进过程中将钻井液液压控制在一定范围内，在活塞（2）的作用下导向块（9）按导向槽的轨迹运动，使导向块（9）的凸台与定位块（11）凹槽接触，此时推筒（6）限制芯杆（14）向后运动，推筒（6）和定位块（11）通过密封圈b（10）密封，在导向槽的作用下导向块（9）的凸台与定位块（11）接触，可以实现扶正器在不同工作直径下保证万向滚轮与井壁接触稳定。3.根据权利要求1所述的万向滚轮式变径扶正器，其特征是：所述的本体（30）大径处均匀分布四个槽，这四个槽安装轮轴（16）、柱塞（17）、压簧（18）、柱塞盖（19）、中间轮（20）和万向滚轮（23），在放柱塞（17）的地方通过螺钉a（21）将柱塞盖（19）安装在本体（30）上，为了使柱塞（17）与芯杆（14）实时接触，在柱塞盖（19）的孔和柱塞（17）的孔中安放压簧（18）。4.根据权利要求1所述的万向滚轮式变径扶正器，其特征是：在钻井过程中钻柱存在横向转速和纵向钻进速度，由于井底存在的工况不同导致所选择的速度不一致，使横向速度和纵向速度合成的钻柱外表面实际速度的方向随时发生变化，该扶正器选择万向滚轮（23）与井壁接触，万向滚轮（23）是由两种轮子组合而成，比一般滚轮自由度多，能很好解决速度变化引起的摩擦增大的问题。5.根据权利要求1所述的万向滚轮式变径扶正器，其特征是：所述的芯杆（14）是推动柱塞（17）实现变径的重要部件，为了将芯杆（14）安装到本体（30）内部实现与柱塞（17）配合，需要在本体（30）内部加工能穿过芯杆（14）最大外径的缺口，将芯杆