一种智能控制型变径稳定器的制作方法

1.本发明涉及钻井技术领域，是一种智能控制型变径稳定器。


背景技术：

2.变径稳定器是一种通过一定的控制方式改变其外径的一种井下工具，将其在定向井、水平井钻井中应用，可以改变钻头侧向力或者钻头的转角，进而获得不同的底部钻具组合的力学特性，达到在不起下钻具的工况下控制井眼轨迹的目的，可大大缩减钻井周期，提高钻井效率，降低井下复杂事故发生的概率。国内现有的变径稳定器入井工作时存在不能准确判断井下变径稳定器的工作状态，变径次数受限制，且纯机械类变径稳定器存在安全可靠性无法保障等缺点，不能很好地完成定向钻井作业中对井眼轨迹的控制需求。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种智能控制型变径稳定器，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有变径稳定器存在的不能准确判断井下变径稳定器的工作状态及不能精确控制变径稳定器扶正块伸出距离的问题。
4.本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种智能控制型变径稳定器，包括变径机构、驱动机构及从上至下依次螺纹连接在一起的无磁钻铤、连接接头和变径接头，所述变径机构包括沿变径接头周向均布于变径接头外侧的三个扶正块和滑动安装于变径接头内部的移动柱，变径接头中部外侧上下间隔设有两个安装环槽，扶正块的上下两端均设有与安装环槽配合的弧形安装台，扶正块通过安装台滑动安装于安装环槽内，对应安装台位置的变径接头外侧固定安装有一防止安装台从安装环槽滑出的限位环，安装台与其对应的限位环之间设有复位弹簧，扶正块中部设有连接柱，对应连接柱位置的变径接头上设有内外贯通的导向孔，导向孔内滑动安装有导向柱，导向柱外端设有与连接柱配合的安装孔，连接柱插设于安装孔内，对应导向柱内端位置的移动柱外侧设有用于驱动扶正块向外移动的连续斜面，对应移动柱上方位置的连接接头内部设有用于带动移动柱上下移动的驱动机构，移动柱上端与驱动机构传动连接，对应驱动机构上方位置的无磁钻铤内部设有用于控制驱动机构运动并能将扶正块伸出距离反馈给地面操作人员的控制系统，驱动机构与控制系统电连接。
5.下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：上述驱动机构可包括固定安装于连接接头内部的微型电机，微型电机的输出轴上固定安装有传动丝杠，传动丝杠上安装有丝杠螺母，传动丝杠外侧套装有加长套杆，加长套杆的上端与丝杠螺母下端固定连接，加长套杆下端固定安装有连接套，连接套下端与移动柱上端螺纹连接在一起，微型电机外部套装有保护套筒，保护套筒将微型电机、传动丝杠、丝杠螺母及连接套均套于其内部，对应移动柱上方位置的连接套内部滑动密封安装有内部浮塞。
6.上述对应保护套筒上方位置的无磁钻铤内部可设有仪器保护套管，仪器保护套管
下端螺接于保护套筒上端，所述控制系统包括脉冲解码电路、单片机、电机控制电路和mwd仪器，所述mwd仪器包括安装于仪器保护套管内部的mwd井下仪器和放置于地面的mwd井上仪器，mwd井下仪器和mwd井上仪器通过mwd电缆电连接在一起，所述解码电路和电机控制电路和mwd井下仪器分别与单片机电连接，所述微型电机为带有光电编码器的步进电机，步进电机和电机控制电路电连接，mwd井下仪器的蓄电池与解码电路、单片机、电机控制电路和步进电机电连接以为其供电。
7.上述变径接头下端可螺接有下部接头，对应连接接头下方位置及下部接头上方位置的变径接头内侧均固定密封安装有密封环，移动柱上部和下部分别滑动密封安装于上下两个密封环内，对应下方密封环上方位置的移动柱外侧密封套装有下浮塞，对应下浮塞位置的变径接头内侧设有浮塞安装环槽，下浮塞滑动密封安装于浮塞安装环槽中，对应下浮塞与下方密封环之间位置的变径接头上设有内外贯通的压力平衡孔。
8.上述移动柱内部可设有上下贯通的中心流道，对应移动柱上方位置的连接套内部滑动密封安装有内部浮塞，移动柱中部外侧竖直设有导向槽，对应导向槽位置的变径接头上螺接有限位螺钉，限位螺钉内端位于导向槽内。
9.上述导向柱内端可设有与连续斜面相配合的斜面，导向柱内端与连续斜面相接触，导向柱与导向孔之间设有用于对其间隙进行密封的密封圈。
10.上述内部浮塞与连接套之间、下浮塞与浮塞安装环槽内壁之间及下浮塞与移动柱之间均可设有密封圈。
11.本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过驱动机构和移动柱斜面驱动扶正块向外伸出，通过控制系统将扶正块伸出的距离实时反馈给地面的操作人员，进而能实现对扶正块伸出的距离精确控制并使操作人员清楚地知道变径稳定器的工作状态，实现了精确变径的目的，具有安全、稳定、高效的特点。
附图说明
12.附图1为本发明最佳实施例的上部主视剖视结构示意图。
13.附图2为本发明最佳实施例的下部主视剖视结构示意图。
14.附图3为本发明最佳实施例的控制原理框图。
15.附图中的编码分别为：1为变径接头，2为连接接头，3为无磁钻铤，4为扶正块，5为限位环，6为复位弹簧，7为连接柱，8为导向柱，9为移动柱，10为连续斜面，11为微型电机，12为传动丝杠，13为丝杠螺母，14为加长套杆，15为连接套，16为保护套筒，17为仪器保护套管，18为mwd井下仪器，19为下部接头，20为密封环，21为下浮塞，22为压力平衡孔，23为内部浮塞，24为导向槽，25为限位螺钉，26为密封圈，27为脉冲解码电路，28为单片机，29为电机控制电路，30为光电编码器，31为mwd井上仪器，32为泥浆泵。
具体实施方式
16.本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
17.在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图2的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图
方向来确定的。
18.下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：如附图1、2、3所示，一种智能控制型变径稳定器，包括变径机构、驱动机构及从上至下依次螺纹连接在一起的无磁钻铤3、连接接头2和变径接头1，所述变径机构包括沿变径接头1周向均布于变径接头1外侧的三个扶正块4和滑动安装于变径接头1内部的移动柱9，变径接头1中部外侧上下间隔设有两个安装环槽，扶正块4的上下两端均设有与安装环槽配合的弧形安装台，扶正块4通过安装台滑动安装于安装环槽内，对应安装台位置的变径接头1外侧固定安装有一防止安装台从安装环槽滑出的限位环5，安装台与其对应的限位环5之间设有复位弹簧6，扶正块4中部设有连接柱7，对应连接柱7位置的变径接头1上设有内外贯通的导向孔，导向孔内滑动安装有导向柱8，导向柱8外端设有与连接柱7配合的安装孔，连接柱7插设于安装孔内，对应导向柱8内端位置的移动柱9外侧设有用于驱动扶正块4向外移动的连续斜面10，对应移动柱9上方位置的连接接头2内部设有用于带动移动柱9上下移动的驱动机构，移动柱9上端与驱动机构传动连接，对应驱动机构上方位置的无磁钻铤3内部设有用于控制驱动机构运动并能将扶正块4伸出距离反馈给地面操作人员的控制系统，驱动机构与控制系统电连接。
19.根据需要，连续斜面10为上大下小的锥面且连续斜面10最大直径略小于变径接头1内径，初始状态时导向柱8内端与连续斜面10最小直径处相接触，在复位弹簧6弹力作用下扶正块4内侧与变径接头1内侧相接触。使用时，将本发明安装在井内管线上，通过控制系统控制驱动机构运动进而使驱动机构带动移动柱9向下移动，通过移动柱9上的连续斜面10驱动扶正块4向外移动实现变径的动作，同时也将扶正块4伸出的距离通过控制系统上传给地面操作人员以供操作人员进行调整，变径结束后只需控制系统控制驱动机构运动从而带动移动柱9上升，在复位弹簧6弹力的作用下，扶正块4回到初始位置。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过驱动机构和移动柱9斜面驱动扶正块4向外伸出，通过控制系统将扶正块4伸出的距离实时反馈给地面的操作人员，进而能实现对扶正块4伸出的距离精确控制并使操作人员清楚地知道变径稳定器的工作状态，实现了精确变径的目的，具有安全、稳定、高效的特点。
20.可根据实际需要，对上述一种智能控制型变径稳定器作进一步优化或/和改进：如附图1、2所示，驱动机构包括固定安装于连接接头2内部的微型电机11，微型电机11的输出轴上固定安装有传动丝杠12，传动丝杠12上安装有丝杠螺母13，传动丝杠12外侧套装有加长套杆14，加长套杆14的上端与丝杠螺母13下端固定连接，加长套杆14下端固定安装有连接套15，连接套15下端与移动柱9上端螺纹连接在一起，微型电机11外部套装有保护套筒16，保护套筒16将微型电机11、传动丝杠12、丝杠螺母13及连接套15均套于其内部，对应移动柱9上方位置的连接套15内部滑动密封安装有内部浮塞23。使用时，通过微型电机11带动传动丝杠12转动，进而使丝杠螺母13沿轴向上下移动从而带动加长套杆14和移动柱9上下移动，通过设置传动丝杠12和丝杠螺母13保证了移动的精确度，通过设置保护套筒16，防止泥浆腐蚀驱动机构的部件。
21.如附图1、3所示，对应保护套筒16上方位置的无磁钻铤3内部设有仪器保护套管17，仪器保护套管17下端螺接于保护套筒16上端，所述控制系统包括脉冲解码电路27、单片机28、电机控制电路29和mwd仪器，所述mwd仪器包括安装于仪器保护套管17内部的mwd井下
仪器18和放置于地面的mwd井上仪器31，mwd井下仪器18和mwd井上仪器31通过mwd电缆电连接在一起，所述解码电路和电机控制电路29和mwd井下仪器18分别与单片机28电连接，所述微型电机11为带有光电编码器的步进电机，微型电机11和电机控制电路29电连接，mwd井下仪器18的蓄电池与脉冲解码电路27、单片机28、电机控制电路29和微型电机11电连接以为其供电。
22.根据需要，所述mwd仪器及mwd井下仪器18和mwd井上仪器31均为现有技术，所述脉冲解码电路27和电机控制电路29均为现有公知技术。使用时，通过地面操作人员有顺序的开停泥浆泵32进而产生脉冲信号，脉冲信号下传至控制系统的脉冲解码电路27后转换成电信号传递至单片机28，通过单片机28控制微型电机11输出轴的转动圈数，微型电机11上的光电编码器将输出轴转动的圈数实时发送到单片机28上，再由单片机28控制mwd井下仪器18阀门的开闭从而产生脉冲信号，脉冲信号上传至mwd井上仪器31使得操作人员能知道微型电机11的转动圈数再将转动圈数换算成丝杆螺母的移动距离从而计算可得出扶正块4伸出的距离。通过设置仪器保护套管17能有效防止泥浆损坏mwd井下仪器18及相关电路，保证使用的可靠性。
23.如附图2所示，变径接头1下端螺接有下部接头19，对应连接接头2下方位置及下部接头19上方位置的变径接头1内侧均固定密封安装有密封环20，移动柱9上部和下部分别滑动密封安装于上下两个密封环20内，对应下方密封环20上方位置的移动柱9外侧密封套装有下浮塞21，对应下浮塞21位置的变径接头1内侧设有浮塞安装环槽，下浮塞21滑动密封安装于浮塞安装环槽中，对应下浮塞21与下方密封环20之间位置的变径接头1上设有内外贯通的压力平衡孔22。根据需要，所述密封环20和下浮塞21均为现有公知技术，通过设置下浮塞21和压力平衡孔22以在移动柱9运动时平衡变径接头1内部与外部压力，防止憋压使移动柱9移动距离不准确影响操作人员进行反馈操作。
24.如附图2所示，移动柱9内部设有上下贯通的中心流道，对应移动柱9上方位置的连接套15内部滑动密封安装有内部浮塞23，移动柱9中部外侧竖直设有导向槽24，对应导向槽24位置的变径接头1上螺接有限位螺钉25，限位螺钉25内端位于导向槽24内。通过在变径接头1上设置限位螺钉25和在移动柱9上导向槽24防止移动柱9移动时发生转动，通过设置内部浮塞23从而平衡连接套15内部压力，减小移动柱9移动的阻力。
25.如附图2所示，导向柱8内端设有与连续斜面10相配合的斜面，导向柱8内端与连续斜面10相接触，导向柱8与导向孔之间设有用于对其间隙进行密封的密封圈26。通过在导向柱8内端设置与连续斜面10相配合的斜面，从而使扶正块4移动更平稳，减少导向柱8内端与连续斜面10的磨损。
26.如附图2所示，内部浮塞23与连接套15之间、下浮塞21与浮塞安装环槽内壁之间及下浮塞21与移动柱9之间均设有密封圈26。通过设置密封圈26以保证本装置的密封性。
27.以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。