电动变径稳定器转让专利
申请号 : CN201710338866.7
文献号 : CN106958427B
文献日 : 2018-08-14
发明人 : 钱伟强 , 潘灵永 , 宋满华 , 吴刚
申请人 : 中石化石油机械股份有限公司研究院 , 中石化石油机械股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种电动变径稳定器,其特征在于,包括:
壳体,其内同轴设有中心管,所述中心管上至少套设有一个可沿中心管轴线上下移动的圆管状楔块,每个楔块外周面沿其圆周方向至少设有一个向楔块轴线靠拢的第一斜面,每个第一斜面对应壳体的侧壁处设有安装孔,安装孔内均设有活塞,活塞对应第一斜面的侧壁设有与第一斜面相贴合的第二斜面,所述活塞可沿所述安装孔径向移动;
力矩电机,所述力矩电机的转子下端设有外螺纹,转子下端伸入一带有内螺纹的传动螺母中,所述传动螺母套设于中心管外且下端抵触于楔块上端,所述转子与传动螺母螺纹传动,所述转子转动可带动传动螺母轴向移动。
2.如权利要求1所述的一种电动变径稳定器,其特征在于,每个第一斜面沿其倾斜方向设有T形凹槽,每个第一斜面对应的活塞处设有与第一斜面倾斜方向一致的T形凹槽,所述第二斜面上设有卡合于T形凹槽内的T形凸台且可沿所述T形凹槽滑动。
3.如权利要求1或2所述的电动变径稳定器,其特征在于,壳体内还设有控制模块,所述控制模块包括压力传感器、控制单元,其中压力传感器可检测稳定器内钻井液的在一段时间内的压力平均值,控制单元预设有第一范围、第二范围,第一范围大于第二范围,控制单元可接收压力平均值并将其与第一范围、第二范围进行比较,当压力平均值大于第一范围则控制单元控制力矩电机的转子正转,驱动传动螺母向下运动;当压力平均值位于第二范围,则控制单元控制力矩电机的转子反转,驱动传动螺母向上运动;当压力平均值位于第一范围内、当压力平均值大于第二范围小于第一范围、当压力平均值小于第二范围,则力矩电机的转子不转。
4.如权利要求3所述的电动变径稳定器,其特征在于,楔块下端面抵接于一套设于中心管外的复位弹簧上,所述复位弹簧下端抵触于套设于中心管外的弹簧座上,所述壳体上开设有通孔,所述弹簧座上开设有与所述通孔连通的导槽,一插销可插入所述通孔与导槽中。
5.如权利要求4所述的电动变径稳定器,其特征在于,所述中心管上套设有截面为圆环形平衡活塞,所述平衡活塞位于弹簧座下方,所述平衡活塞内周面与中心管外周面密封连接,所述平衡活塞外周面与所述壳体内周面密封连接。
6.如权利要求3所述的电动变径稳定器,其特征在于,壳体包括上壳体、中壳体、下壳体,所述中壳体的两端分别与上壳体、下壳体端部螺纹连接,所述中心管同轴设于中壳体内且向下延伸至所述下壳体内,所述控制模块设置在上壳体内,所述力矩电机设置在中壳体内,所述转子上端通过滚动轴承与上壳体轴向固定,下端通过滚动轴承与下壳体轴向固定,所述转子与中壳体内壁之间设有止推轴承。
7.如权利要求4所述的电动变径稳定器,其特征在于,所述中心管下端螺纹连接有一端盖,所述端盖上对应中心管处开设有一流出孔,所述流出孔与所述中心管连通,所述端盖与所述壳体侧壁均开设有相互连通的销孔,一端盖销可插入所述销孔中。
8.如权利要求7所述的电动变径稳定器,其特征在于,所述壳体位于端盖与平衡活塞之间的侧壁沿周向至少开设有一导通孔,所述导通孔内设有过滤板。
9.如权利要求3所述的电动变径稳定器,其特征在于,所述传动螺母外壁与所述壳体内壁花键联接,活塞上下端面均设有一凸块,所述凸块与壳体内壁之间固连有一弹簧。
10.如权利要求1所述的一种电动变径稳定器,其特征在于,所述楔块位于第一斜面上方设有一平面,所述平面上沿其宽度方向依次设有多个高度依次增大的竖直槽,高度最大的竖直槽其高度略小于活塞径向移动的最大距离,任意相邻两个竖直槽间设有向下倾斜的第一导通槽、第二导通槽,第一导通槽的一端与长度小的竖直槽下端连通、另一端向下倾斜且与 长度大的竖直槽连通且与长度大的竖直槽的下端相隔一段距离,第二导通槽的一端与长度大的竖直槽上端连通、另一端与向下倾斜且与长度小的竖直槽的下端相隔一段距离,第一导通槽、第二导通槽与竖直槽的连接处均弧形过渡,所述壳体上对应平面的中部处沿周向开设有一条状穿孔,一定位销的一端伸入竖直槽且可沿竖直槽、第一导通槽、第二导通槽滑动,另一端穿出穿孔且与穿孔活动连接。
说明书 :
电动变径稳定器
技术领域
背景技术
机构发生动作,导致外径发生变化。当钻压变小时,变径稳定器内的相应机构造成锁位,外径不会发生变化。每加1次控制钻压将产生1次外径变化。该类变径稳定器,存在一个问题,其在井下的状态无法判断,并且不能采取多次控制次数的方式辅助判断。
发明内容
面,每个第一斜面对应壳体的侧壁处设有安装孔,安装孔内均设有活塞,活塞对应第一斜面的侧壁设有与第一斜面相贴合的第二斜面,所述活塞可沿所述安装孔径向移动;
螺纹传动,所述转子转动可带动传动螺母轴向移动。
控制力矩电机的转子正转,驱动传动螺母向下运动;当压力平均值位于第二范围,则控制单元控制力矩电机的转子反转,驱动传动螺母向上运动;当压力平均值位于第一范围内、当压力平均值大于第二范围小于第一范围、当压力平均值小于第二范围,则力矩电机的转子不
转。
孔,所述弹簧座上开设有与所述通孔连通的导槽,一插销可插入所述通孔与导槽中。
与中壳体内壁之间设有止推轴承。
二导通槽,第一导通槽的一端与长度小的竖直槽下端连通、另一端向下倾斜且于长度大的
竖直槽连通且与长度大的竖直槽的下端相隔一段距离,第二导通槽的一端与长度大的竖直
槽上端连通、另一端与向下倾斜且与长度小的竖直槽的下端相隔一段距离,第一导通槽、第二导通槽与竖直槽的连接处均弧形过渡,所述壳体上对应平面的中部处沿周向开设有一条
状穿孔,一定位销的一端伸入竖直槽且可沿竖直槽、第一导通槽、第二导通槽滑动,另一端穿出穿孔且于穿孔活动连接。
转动,通过设置控制模块可准确控制力矩电机转动,当需要变径时可通过改变稳定器内钻
井液压力,且可以连续几次改变钻井液压力,通过控制模块能够更加可靠的实现变径而不
需判断变径稳定器状态。
直径变大,当第一斜面向上运动时T形凹槽向上运动,由于T形凸台卡合于T形凹槽中,进而使T形凸台向上运动从而使活塞缩回,直径变小,同时由于活塞上下端面设有凸块,凸块与壳体内壁之间设有弹簧,该弹簧在第一斜面向下运动时被压缩,在第一斜面向上运动时,弹簧恢复原状,有利于活塞的向稳定器内运动,进而使活塞直径减小,这样设置结构简单。
穿孔,一定位销的一端伸入竖直槽且可沿竖直槽、第一导通槽、第二导通槽滑动,另一端与穿孔活动连接,这样当定位销处于不同高度的竖直槽中时对应可以调节活塞不同的径向移
动大小以满足不同的需求。
附图说明
具体实施方式
制。
靠拢的第一斜面121,每个第一斜面121对应壳体的侧壁处设有安装孔,安装孔内均设有活
塞14,活塞14对应第一斜面121的侧壁设有与第一斜面121相贴合的第二斜面141,所述活塞
14可沿所述安装孔径向移动;
子6与传动螺母10螺纹传动,所述转子6转动可带动传动螺母轴向移动。
均设有活塞14,活塞14对应第一斜面121的侧壁设有与第二斜面141,通过第一斜面121与第二斜面141的挤压可推动活塞14可沿所述安装孔径向移动;力矩电机22,力矩电机22包括转子6、电机绕组7、电机转子8,转子6下端设有外螺纹,转子6下端伸入一带有内螺纹的传动螺母10中,传动螺母套10设于中心管11外且下端抵触于楔块12上端,转子6与传动螺母10螺纹传动,转子6转动可带动传动螺母10轴向移动,传动螺母10上下轴向移动时可推动楔块12上下移动进而推动活塞14径向移动实现变径。
槽,所述第二斜面141上设有卡合于T形凹槽内的T形凸台144且可沿所述T形凹槽滑动。当第一斜面121与第二斜面141相互挤压时,T形凸台144且可沿所述T形凹槽相互滑动可推动活
塞14径向移动,当第一斜面121向上移动时,T形凹槽可向上移动在T形凹槽的作用下可使T
形凸台144向稳定器内移动从而使活塞向内移动。
时间内的压力平均值,控制单元预设有第一范围、第二范围,第一范围大于第二范围,控制单元可接收压力平均值并将其与第一范围、第二范围进行比较,当压力平均值大于第一范
围则控制单元控制力矩电机22的转子6正转,驱动传动螺母10向下运动;当压力平均值位于第二范围,则控制单元控制力矩电机22的转子6反转,驱动传动螺母10向上运动;当压力平均值位于第一范围内、当压力平均值大于第二范围小于第一范围、当压力平均值小于第二
范围,则力矩电机22的转子6不转。
较,控制单元进行分析判断为外径变大信号时,向力矩电机22发送启动指令,转子6正转,带动传动螺母10向下滑动,从而推动楔块12向下移动,楔块12向下运动时,活塞14伸出直径变大,直至完全伸出,此时转子6堵转,控制模块2监测到电流变大信号,即向力矩电机22发送停止转动信号,力矩电机停止工作,活塞14和楔块12被锁定。
上,所述壳体上开设有通孔,所述弹簧座17上开设有与所述通孔连通的导槽,一插销16可插入所述通孔与导槽中。
子6台阶面接触时,力矩电机22堵转,控制模块2监测到电流变大信号,即向力矩电机22发送停止转动信号,力矩电机停止工作,楔块12在复位弹簧15的恢复力作用向上运动,从而带动活塞14缩回。
管11外周面密封连接,所述平衡活塞18外周面于所述壳体内周面密封连接。
动轴承5与下壳体13轴向固定,所述转子6与中壳体4内壁之间设有止推轴承9。壳体内位于
控制模块2下方还设有电池模块3,其包含有驱动力矩电机22的镍镉电池组以及供应所述控
制模块2的锂电池。
连通,所述端盖21与所述壳体侧壁均开设有相互连通的销孔,一端盖销20可插入所述销孔
中。
力为P2,导通孔将井壁环空和平衡活塞、中心管、端盖、壳体组成的环空连通,由于平衡活塞
18可以自由移动,且硅油为可压缩液体,因此平衡活塞上下的压力相同,P1=P2,则活塞14两端的压力相同,也为P2,因此活塞14上下两端的压力相同其可在水平径向上可移动。
有一弹簧143。通过弹簧143当活塞14被挤压向外移动时,可在弹簧143的弹力作用下缩回。
向下倾斜的第一导通槽123、第二导通槽124,第一导通槽123的一端与长度小的竖直槽122
下端连通、另一端向下倾斜且于长度大的竖直槽122连通且与长度大的竖直槽122的下端相
隔一段距离,第二导通槽124的一端与长度大的竖直槽122上端连通、另一端与向下倾斜且
与长度小的竖直槽122的下端相隔一段距离,第一导通槽123、第二导通槽124与竖直槽122
的连接处均弧形过渡,所述壳体上对应平面的中部处沿周向开设有一条状穿孔,一定位销
的一端伸入竖直槽且可沿竖直槽122、第一导通槽123、第二导通槽124滑动,另一端穿出穿孔且于穿孔活动连接。
度设置为45~60°,第一导通槽123倾斜角度小,第二导通槽124倾斜角度大,一定位销的一端伸入竖直槽122且可沿竖直槽122、第一导通槽123、第二导通槽124滑动,可以通过力矩电机22的转动驱动楔块12移动使定位销处于不同高度的竖直槽122中,而竖直槽122的高度决
定了活塞14的可径向移动的距离,避免以往活塞只可以调节两个大小即最大直径和最小直
径,扩大了稳定器的使用范围,而且当定位销处于高度小的竖直槽122中可沿着第一导通槽
123滑进进入高度大的竖直槽122中,即通过楔块12向下运动使竖直槽122向下运动,进而使定位销可沿第一导通槽123滑动进入相邻的高度大的竖直槽122中,当定位销位于高度高的
竖直槽122中,可通过电机使楔块12向上运动使竖直槽122向上运动,进而使定位销可沿第
二导通槽124滑动进入相邻的高度小的竖直槽122中。
于特定的细节和这里示出与描述的图例。