專利名稱：無級變徑保徑器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油、天然氣及地質(zhì)鉆井時用于保持井眼直徑達到預(yù)定要求的保徑裝置。
背景技術(shù)：
在石油、天然氣及地質(zhì)鉆井工程中，普遍使用牙輪鉆頭上的牙齒破碎巖石，而保持井眼直徑符合預(yù)定值的任務(wù)則由牙輪上最外緣的牙齒(即保徑齒)來完成(附圖2中的<13>即為保徑齒)。由于在鉆削過程中，保徑齒不斷被磨損，導(dǎo)致井眼逐漸變小，當井眼直徑一旦變小到不能滿足工程要求時，該鉆頭的壽命也就終止。此時，為了使井眼達到預(yù)期要求，就要用另一只新鉆頭來劃眼，將井眼直徑擴大到符合要求的范圍，這樣勢必增加鉆井成本，降低鉆井速度。目前國內(nèi)外在鉆頭保徑方面采取的措施主要是改變鉆頭上的保徑齒的材料及增加齒數(shù)，以增強其耐磨性，但仍不能理想地解決問題，保徑齒的較快磨損而導(dǎo)致井眼縮小的問題依然未得到較好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種無級變徑保徑器，它能及時地根據(jù)井眼縮小的情況，擴大井眼，以保證井眼直徑達到預(yù)期要求，從而減少因鉆頭外緣保徑齒過量磨損而更換鉆頭的次數(shù)，提高鉆井效率，降低鉆井成本。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在鉆頭(14)的上部聯(lián)接一個無級變徑保徑器(15)，無級變徑保徑器(15)由保徑體(1)及其上沿周向分布的一個或數(shù)個保徑裝置組成，保徑裝置主要包括轉(zhuǎn)向座(2)、測徑齒(3)、推桿(4)、固定塊(5)、支撐塊(6)、保徑翼(7)、保徑齒(8)、密封圈(9)及(9′)、液壓油(10)、螺栓(11)、墊圈(12)。測徑齒(3)一端外露，其外露長度取決于預(yù)期的井眼直徑，另一端伸入轉(zhuǎn)向座(2)內(nèi)，并與推桿(4)的斜面(A)接觸；轉(zhuǎn)向座(2)安裝在保徑體(1)上，其內(nèi)部裝有液壓油(10)，測徑齒(3)與轉(zhuǎn)向座(2)之間裝有密封圈(9)；推桿(4)與轉(zhuǎn)向座(2)之間設(shè)置有密封圈(9′)，推桿(4)的另一端與支撐塊(6)接觸，支撐塊(6)的另一端是個斜面，該斜面與保徑翼(7)的斜面(B)配合；保徑翼(7)的外表面上有保徑齒(8)，用固定塊(5)、螺栓(11)、墊圈(12)將保徑翼(7)限位在保徑體(1)上，保徑體(1)內(nèi)有鉆井液流道(16)。
在鉆井過程中，測徑齒(3)與井壁接觸，不切削井壁，一旦井眼縮小，測徑齒(3)便向內(nèi)退讓，使轉(zhuǎn)向座(2)內(nèi)的液體壓力上升，并推動推桿(4)運動，在推桿(4)的推動下，支撐塊(6)和保徑翼(7)間的配合斜面(B)將軸向運動轉(zhuǎn)換為保徑翼(7)的徑向外伸運動，使保徑齒(8)切削井壁，以使井眼直徑達到要求。
本裝置中的測徑齒(3)有上、下兩個，下測徑齒在鉆頭向下鉆進時起作用，上測徑齒在鉆具向上倒劃眼時起作用。
本發(fā)明的優(yōu)點是①無級變徑保徑器能根據(jù)井眼縮小情況自動使保徑齒(8)沿徑向外伸，刮削井壁巖石，擴大井眼直徑以達到預(yù)期要求，減少了由于鉆頭上的保徑齒(13)的過量磨損而導(dǎo)致的更換鉆頭的次數(shù)，提高了鉆井效率，降低了鉆井成本。
②無級變徑保徑器在工作過程中無需地面人員控制，且結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。


圖1是無級變徑保徑器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是無級變徑保徑器與三牙輪鉆頭配合使用的示意圖。
具體實施例方式無級變徑保徑器(15)，由保徑體(1)及其上的保徑裝置組成，保徑裝置沿保徑體(1)周向分布，通?？刹捎?～4個。保徑裝置包括轉(zhuǎn)向座(2)、測徑齒(3)、推桿(4)、固定塊(5)、支撐塊(6)、保徑翼(7)、保徑齒(8)、密封圈(9)及(9′)、液壓油(10)、螺栓(11)、墊圈(12)。測徑齒(3)一端外露，其外露長度取決于預(yù)期的井眼直徑，工作時該端與井壁接觸，另一端伸入轉(zhuǎn)向座(2)內(nèi)，并與推桿(4)的斜面(A)接觸。轉(zhuǎn)向座(2)內(nèi)裝有液壓油(10)，液壓油的量應(yīng)根據(jù)保徑器工作時所需油壓確定。測徑齒(3)與轉(zhuǎn)向座(2)之間設(shè)置有密封圈(9)，推桿(4)與轉(zhuǎn)向座(2)之間有密封圈(9′)，以防止液壓油滲漏。測徑齒(3)的耐磨能力應(yīng)不低于鉆齒的耐磨能力。推桿(4)的另一端與支撐塊(6)接觸，支撐塊(6)的另一端是個斜面，該斜面與保徑翼(7)的斜面(B)配合。保徑翼(7)的外表面鑲裝或焊接有保徑齒(8)，用固定塊(5)、螺栓(11)和墊圈(12)將保徑翼(7)限位在保徑體(1)上。固定塊(5)與保徑翼(7)之間應(yīng)留有適當間隙，該間隙的大小取決于工作中所需保徑翼的徑向外移量。保徑體(1)內(nèi)有鉆井液流道(16)。
保徑器的靈敏度與測徑齒(3)與推桿(4)的直徑以及支撐塊(6)與保徑翼(7)間的斜面斜度有關(guān)(斜度定義為斜面與鉆頭中心線的夾角)，直徑比越大，斜面斜度越大，保徑器靈敏度越高，即測徑齒(3)很小的內(nèi)縮量就會導(dǎo)致保徑翼(7)較大的外伸量。本發(fā)明中測徑齒(3)直徑與推桿(4)小端直徑比為(2～10)，支撐塊(6)與保徑翼(7)間的斜面(B)的斜度為(10～60)度。
無級變徑保徑器(15)可單獨制造后與各種鉆頭選配使用。保徑器(15)的上端與鉆鋌用螺紋聯(lián)接。
權(quán)利要求
1.一種無級變徑保徑器，由保徑體(1)及其上沿周向分布的一個或數(shù)個保徑裝置組成，其特征在于保徑裝置主要包括轉(zhuǎn)向座(2)、測徑齒(3)、推桿(4)、固定塊(5)、支撐塊(6)、保徑翼(7)、保徑齒(8)、密封圈(9)及(9′)、液壓油(10)、螺栓(11)、墊圈(12)，測徑齒(3)一端外露，其外露長度取決于預(yù)期的井眼直徑，另一端伸入轉(zhuǎn)向座(2)內(nèi)，并與推桿(4)的斜面(A)接觸，轉(zhuǎn)向座(2)安裝在保徑體(1)上，其內(nèi)部裝有液壓油(10)，密封圈(9)置于測徑齒(3)與轉(zhuǎn)向座(2)之間，推桿(4)與轉(zhuǎn)向座(2)之間裝有密封圈(9′)，推桿(4)的另一端與支撐塊(6)接觸，支撐塊(6)的另一端是個斜面，該斜面與保徑翼(7)的斜面(B)配合，保徑翼(7)的外表面上有保徑齒(8)，用固定塊(5)、螺栓(11)、墊圈(12)將保徑翼(7)限位在保徑體(1)上，保徑體(1)內(nèi)有鉆井液流道(16)。
全文摘要
一種無級變徑保徑器，它涉及石油、天然氣及地質(zhì)鉆井時用于保持井眼直徑達到預(yù)定要求的保徑裝置。該保徑器聯(lián)接于鉆頭上部，能根據(jù)由于鉆頭的保徑齒被磨損而導(dǎo)致井眼縮小的情況，自動使其上的保徑齒沿徑向伸出并切削井壁，以使井眼直徑達到預(yù)期要求，從而減少了因鉆頭保徑齒過量磨損而導(dǎo)致的更換鉆頭次數(shù)，提高了鉆井效率，降低了鉆井成本。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用時不需地面控制。可適用于深井、定向井及研磨性地層的鉆井工程中。
文檔編號E21B7/00GK1515779SQ0313571
公開日2004年7月28日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者夏宇文, 朱學(xué)貴, 況雨春 申請人:西南石油學(xué)院