专利名称：一种旋转导向钻井工具不旋转外套稳定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油勘探钻井工具，特别是关于一种旋转导向钻井工具不旋 转外套稳定装置。
背景技术：
旋转导向钻井技术是20世纪80年代出现，90年代发展起来的一项石油钻井 新技术，与传统的滑动导向钻井相比，具有井眼轨迹控制精度高，钻出的井眼圆 滑，摩阻、扭矩低，钻井极限位移大，井下事故少，钻井速度快，钻井成本低等 优点，因此可以满足水平井、大位移井、三维多目标井等高难度特殊工艺井导向 钻井需求。
目前的旋转导向钻井工具主要可分为调制式旋转导向钻井工具和不旋转外套 式旋转导向钻井工具。如图1所示，不旋转外套式旋转导向钻井工具主要由驱动 心轴1、不旋转外套2、液压系统3、翼肋4、轴承支撑系统5、密封系统6等组成。 驱动心轴1上部与钻柱连接，下部与钻头连接(钻柱、钻头图中未视出)。驱动心 轴1插入到不旋转外套2中，并由轴承支撑系统5和密封系统6连接。不旋转外 套2上设置有液压系统3，为不旋转外套2上的翼肋4提供伸縮驱动力，使翼肋4 能支撑在井壁上。翼肋4同时给驱动心轴1提供偏置的侧向力或位移，从而使钻 头按预计钻井工具面钻进。因为不旋转外套式旋转导向钻井工具的工具面是以不 旋转外套为基准进行控制的，因此在导向钻井过程中，不旋转外套2需要相对于 井壁保持静止，以便保持旋转导向钻井工具的工具面稳定，实现井眼轨迹的控制。 但是由于不旋转外套2和驱动心轴1之间安装有轴承支撑系统5和密封系统6，存 在摩擦力，这样在导向钻进时不旋转外套2将随着驱动心轴1的转动而发生缓慢 的旋转，从而使旋转导向钻井工具的工具面发生改变，影响导向钻进的导向控制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种旋转导向钻井工具的不旋转外套稳定 装置，该装置使不旋转外套只能沿井眼轴线方向移动而不能旋转，从而稳定旋转 导向工具的工具面。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案 一种旋转导向钻井工具不旋转 外套稳定装置，它包括均匀布置在不旋转外套外壁上的3 4套稳定器轮组总成，
每一所述稳定器轮组总成均包括一轮组支架，所述轮组支架通过固定在不旋转外套上的弹簧径向支撑于所述不旋转外套外壁上，所述轮组支架两端的不旋转外套 上分别设置一限制所述轮组支架径向位移量的限位块；所述轮组支架上设置有3 4组由滚轮组成的轮组，所述滚轮高于所述轮组支架，所述滚轮的滚向与所述不旋 转外套移动方向一致。
所述轮组支架通过固定在不旋转外套外壁上开设的凹槽中的所述弹簧支撑， 所述限位块固定在不旋转外套外壁上开设的凹槽两端。
所述每一轮组包括一轮轴，轮轴上穿设3 4个所述滚轮，所述轮轴两端穿出
所述轮组支架的两侧壁后，分别插入到一导向块上对应设置的盲孔中，所述导向 块设置在所述轮组支架侧壁与不旋转外套凹槽之间。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明包括几个稳定器 轮组总成，沿圆周方向均匀分布在旋转导向钻井工具的不旋转外套上，只需在不
旋转外套上开设出几个凹槽即可分组安装，简单方便。2、本发明在每一个不旋转
外套的凹槽中都设置若干个轮组，若干个轮组滚动设置在一由弹簧支撑的轮组支 架中，既可在弹簧的支撑下沿不旋转外套的径向运动，达到与井壁的紧密接触，
又可随不旋转外套一起在井眼轴线方向上移动。3、本发明轮组支架底部被弹簧支
撑的同时，端部又被两限位块限制，使其既能在不旋转外套径向上移动，又不会
滑脱出不旋转外套。4、同理，本发明轮组由一轮轴串接，并设置轮组的滚动方向
与不旋转外套移动方向一致，轮轴穿出轮组支架侧壁后，两端分别插入到一导向 块中，被导向块导向，这样轮组、轮轴、导向块均可随轮组支架一起径向运动，
也可一起沿井眼轴线方向移动。5、本发明设置轮组高于轮组支架，由于弹簧和轮 组的结构布置，轮组与井壁紧密接触后，使得稳定器轮组总成不能随驱动心轴转 动，从而也防止了不旋转外套的旋转，稳定了旋转导向钻井工具的工具面。
图1是现有旋转导向钻井工具示意图 图2是安装有本发明的旋转导向钻井工具示意图 图3是本发明装置的示意图 图4是图3的轴向剖视图 图5是图4的A—A剖视图 图6是图4的B—B剖视图
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
如图2、图3所示，本发明包括360。均布在旋转导向工具的不旋转外套2外
4壁上的3 4套稳定器轮组总成7 ，本实施例中以三套稳定器轮组总成7为例进行 说明。
如图4 6所示，每一稳定器轮组总成7都包括一轮组支架8，轮组支架8座 设在不旋转外套2预先开设好的凹槽中。在轮组支架8的底部与不旋转外套2的 凹槽之间支撑有若干弹簧9，使轮组支架8能沿不旋转外套2径向移动。为了保持 弹簧9的稳定，在轮组支架8的底部对应开设有若干盲孔，将各弹簧9分别插入 到对应的盲孔中(如图5所示)。在轮组支架8的两端分别设置有一个限位块10， 两限位块10呈"r 1 "形对称压在轮组支架8的两端，并固定在凹槽两端的不 旋转外套2上。因此轮组支架8虽然可以在弹簧9的支撑下沿不旋转外套2径向 进行弹性移动，但是由于轮组支架8被两限位块10限位，轮组支架8在径向上的 移动是被限制在一定范围内的，不能无限制地向外移动。
如图6所示，在轮组支架8的内部，间隔设置有几个轮组ll，轮组ll的数量 为三个或四个都可以。对于每一个轮组11来讲，它又包括一轮轴12，在轮轴12 上穿有几个滚轮13，可以绕滚轴12旋转，滚轮13的数量视轮组支架8的空间大 小而定， 一般设置为三、四个左右，滚轮13安装在轮组支架8中后，其轮缘略高 出轮组支架8。轮轴12串接上滚轮13后，其两端穿出轮组支架8的两侧壁，同时 使滚轮13的滚动方向与不旋转外套2沿井壁的移动方向一致。轮轴12两端穿出 轮组支架8的两侧壁后，又分别插入到一导向块14的盲孔中，导向块14设置在 轮组支架8的侧壁和不旋转外套2的凹槽之间，可以随轮组支架8 —起沿不旋转 外套2的径向滑动，同时又对轮组支架8起导向作用。
在钻井过程中，轮组支架8在弹簧9的作用下，沿不旋转外套2的径向移动， 并在限位块9的作用下限制其向外滑脱出不旋转外套2的凹槽。当轮组支架8向 外运动时，滚轮13始终保持与井壁接触，并可沿井眼轴线方向在井壁上滚动；同 时，由于弹簧9和滚轮13的结构布置，使得稳定器轮组总成7不能沿圆周方佝转 动，从而也防止了不旋转外套2的旋转，稳定了旋转导向钻井工具的工具面。
权利要求
1、一种旋转导向钻井工具不旋转外套稳定装置，其特征在于它包括均匀布置在不旋转外套外壁上的3～4套稳定器轮组总成，每一所述稳定器轮组总成均包括一轮组支架，所述轮组支架通过固定在不旋转外套上的弹簧径向支撑于所述不旋转外套外壁上，所述轮组支架两端的不旋转外套上分别设置一限制所述轮组支架径向位移量的限位块；所述轮组支架上设置有3～4组由滚轮组成的轮组，所述滚轮高于所述轮组支架，所述滚轮的滚向与所述不旋转外套移动方向一致。
2、 如权利要求l所述的一种旋转导向钻井工具不旋转外套稳定装置，其特征 在于所述轮组支架通过固定在不旋转外套外壁上开设的凹槽中的所述弹簧支撑， 所述限位块固定在不旋转外套外壁上开设的凹槽两端。
3、 如权利要求l所述的一种旋转导向钻井工具不旋转外套稳定装置，其特征 在于所述每一轮组包括一轮轴，轮轴上穿设3 4个所述滚轮，所述轮轴两端穿 出所述轮组支架的两侧壁后，分别插入到一导向块上对应设置的盲孔中，所述导 向块设置在所述轮组支架侧壁与不旋转外套凹槽之间。
4、 如权利要求2所述的一种旋转导向钻井工具不旋转外套稳定装置，其特征在于所述每一轮组包括一轮轴，轮轴上穿设3 4个所述滚轮，所述轮轴两端穿出所述轮组支架的两侧壁后，分别插入到一导向块上对应设置的盲孔中，所述导 向块设置在所述轮组支架侧壁与不旋转外套凹槽之间。
全文摘要
本发明涉及一种旋转导向钻井工具不旋转外套稳定装置，其特征在于它包括若干套均匀布置在旋转导向工具的不旋转外套外壁开设的凹槽中的稳定器轮组总成，每一总成均包括一轮组支架，轮组支架通过弹簧径向支撑于不旋转外套外壁上，轮组支架的两端分别设置一限制其径向位移量的限位块；轮组支架上设置有几组轮组，每一轮组包括一轮轴，轮轴上穿设几个所述滚轮，滚轮高于所述轮组支架，滚轮的滚向与不旋转外套移动方向一致。本发明的优点是滚轮可沿井眼轴线方向在井壁上滚动而不影响钻进，弹簧的作用下，滚轮可以始终保持与井壁接触，并限制了稳定器轮组总成沿圆周方向的转动，从而防止了不旋转外套的旋转，保持了旋转导向钻井工具的工具面稳定。
文档编号E21B7/04GK101435314SQ20081024040
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者伟 姜, 李汉兴, 牛海峰, 蒋世全 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油研究中心