专利名称:遥控操纵装置的制作方法
总的来说，本发明涉及到这样一种装置，这个装置用来遥控操纵与导管〔导管中流有不可压缩的流体〕有关的设备，特别涉及用于操纵钻杆稳定器的设备。
在石油的勘探和开采中，所用钻井工具在工作中需要很大的功率。钻具安装在钻井的底部，而操纵钻具的控制设备及动力装置安装在地面，它们之间隔着相当长的距离。通常，向处于井底的钻具供给不可压缩的流体，如钻井泥浆;泥浆是通过非常长的导管装置供给的。导管的一端位于地面，另一端位于井底。通过导管，可以把钻井泥浆供给钻具。处于地面的导管末端与泵站连接，钻具工作时，泵站以给定的恒定流量把钻井泥浆注入导管。
有些与管路或钻杆有关的且处于远离地表的设备必须进行遥控和用遥测装置进行监测。例如，在担心井孔被打斜的地方，可用这些遥控遥测手段来给钻具定向及对钻具运行路线进行监测。
给方向可控钻探系统中使用的稳定器提供一个可靠而又精确的遥控装置，也是十分必要的。
在钻探过程中，为了保证钻孔的走向正确无误和理想地控制钻孔方向，我们都知道要使用稳定装置〔稳定器〕。稳定器与钻杆连接在一起，通常安装在邻近钻具的地方。这样的稳定器由一个连接在钻杆上的壳体，一个或多个支承板组成，这些支承板可沿相对于钻杆轴的径向方向移动。一个控制装置可以使这些支承板朝稳定器壳体的外部伸出，以改变钻杆轴心和被钻孔边缘的支承距离。借助这些支承板，根据情况〔垂直钻、定向斜钻或变方向钻探〕，就可以在钻孔过程中，根据要求改变作用在钻杆上的径向力，从而改变作用在钻具上的力。
然而就目前来说，众所周知的可以用来操纵稳定器的控制设备，其结构复杂，使用困难，而且不能准确和理想地控制支承板的运动。
总之，目前还没有这样一种结构简单，工作完全可靠，可以用来遥控操纵与导管〔在导管中有压力流体流动〕有关的设备的装置，而且能够与布置在这个设备附近的有关的遥测装置保持兼容。
本发明的目的就是要提供这样一种装置，它的作用是用来遥控操纵与导管有关的设备，不可压缩流体以给定的工作流量〔由泵装置供给〕经由导管第一端输入导管;导管的第二端远离第一端。在第二端，输入导管内的不可压缩流体被利用，例如，做为工作流体。此操纵装置结构简单，工作可靠，除了由不可压缩流体提供的能量外，不需其它能源，而且在导管之外无操纵元件，它的操作是可控的。
要达到上述目的，根据本发明，这个操纵装置在导管中远离第一端的地方包括有-第一级曲面节流元件;这个元件的作用是限制流体的断面通路并产生压力损失，这个压力损失是可变的，是流体流量的函数。
-差动活塞，它安装在导管中并且可沿管路轴向移动。差动活塞的一端受第一级曲面节流元件上游流体压力的控制，另一端受由第一级曲面节流元件降低后的压力控制。
-差动活塞的曲面和第二级曲面节流元件，它与导管连成一体上的曲面;这两个面相互作用来限制流体通道，当活塞向第一运动方向〔图1中的液流方向〕运动时，可大幅度增加活塞两边的压力损失。
-差动活塞复位装置，这个装置的作用是使差动活塞向第二运动方向〔与第一运动方向相反〕运动。
-通过测定导管第一端压力，确定操纵阶段的装置，以及受控设备上的接受装置。接受装置受活塞操纵，或者说受活塞两端的压差操纵。当操纵流量高于导管中的工作流量时，复位装置的力和第一级节流元件产生的力使活塞开始朝第一运动方向运动。
当导管就是方向可控钻探装置的一组空心钻杆时〔钻具固定在它的一端〕，由差动活塞操纵的设备是一个稳定装置。这个稳定装置包括一个连接在钻杆上的壳体，及至少一个支承板，支承板在稳定装置壳体内可径向移动。操纵装置的活塞安装在稳定装置壳体中间的孔内，它不仅可以做直线运动，而且还可以相对于钻杆轴心旋转。在操纵装置的外表面上，有一些沿轴向带坡度的槽，这些槽沿钻杆轴线向径向倾斜，并沿活塞的外周一个接一个的排列。这些槽通过导向部分相互沟通形成连续的操纵表面，以达到差动活塞的步进旋转运动以及使它返回初始位置的运动。至少一个操纵销安装在壳体内，可做径向运动。操纵销一方面和连续的操纵表面相互作用，另一方面和支承板相互作用，在活塞朝第一运动方向运动时，使支承板沿径向伸出，这个过程伴随着活塞操纵运动结束时钻孔内液流压力损失的大幅度增加。
为使本发明易于理解，现在就本发明用于油井钻探和石油开采的几个具体操纵装置做为例子来叙述，并且带有附图以供参考。
在这些图中图1是一台钻井设备示意图，其中配备有可由本发明所述装置操纵的设备。
图1a，1b，1c和1d是根据本发明设计的四个不同实施例的操纵装置的轴向剖视图。
图2是图1a所示装置的工作曲线，这个图表示出在一个工作循环中，各特性参数随时间的变化。
图3是一台方向可控钻探设备的总布置图，这个设备带有本发明所述操纵装置控制的稳定器。
图4是图3所示钻井设备稳定器的轴向剖视图，沿图5中Ⅳ-Ⅳ的剖面。
图5是图4所示稳定器沿Ⅴ-Ⅴ面的剖面图。
图6是稳定器操纵表面，支承板及活塞的展开图。
图1是一台钻井设备，其中包括一组钻杆1，及装在其下端的钻具2。在图中，钻具2处于钻井3底部的工作位置。空心钻杆1构成一根很长的导管，这个导管的一端与井底的钻具2连接，处于地面的另一端与导管4连接。钻井泥浆以高压和恒定流量通过导管4注入钻杆1的内腔。为了使钻井泥浆以高压、恒定流量注入钻杆1，导管4与泵站5连接，泵站上的测量装置6用来精确测定泵的压力。钻井泥浆在钻杆内向下流动，供给处于井底的钻具2，然后通过钻杆1外面的井筒3再向上回到地面。钻具2的定向装置7和遥测装置8与钻杆1连接，在部件8的下面，钻具2安装在钻杆上。加压的钻井泥浆用作钻杆2的工作流体。
图1a是根据本发明的操纵装置的一个实施例。通过供给必需的驱动力，它就可以用来遥控操作一台设备，例如，象钻具定向装置7那样的设备。这个装置安装在由钻杆构成的长导管的一部分11内。部分11本身可以做为钻杆之间的连接件，也可做为钻杆或装置7的一部分〔装置7可以与钻杆连接〕。钻井泥浆的液流从空心件11中间的孔12内沿箭头13的方向流动到处于井底的钻具2。部分11的中心孔12有一扩展部分12a，操纵装置就安装在这里。操纵装置由管状曲面差动活塞10、复位弹簧15和曲面元件16组成。它们在导管11内沿轴向布置。
按钻井泥浆的流动方向13，差动活塞10的内孔依次包括两个部分，即第一曲面部分17〔它形成阻隔使进入导管的流体产生压力损失〕和第二曲面部分18。第二曲面部分18是截锥形，在它的末端有一个节流部分18a，通过一环形面18和阻隔部分17衔接。曲面18也可以是园柱形的。曲面元件16〔或称为针状轴〕由锥状头部16a和尾部16b组成，通过固定架20将尾部16b固定在导管11内。针状轴有一个中心孔19。在本装置的另外几个实施例中，针状轴16可制成没有中心小孔的。
在导管孔12a部分〔活塞10的腔室〕中，装有用来密封活塞10的O型密封圈22及活塞10的前部伸出导向件23。安装导向件的目的是使活塞在导管部分11内便于滑动，并且在导向小孔的范围内为活塞准确的导向。在导管的部分11和活塞10之间，也可以使用其它的机械连接方式。如图1a所示，由于弹簧15的作用，活塞10返回到紧靠图左方的初始位置。当钻井泥浆以正常的流量或低于操纵装置的控制流量流动时，弹簧的作用力使活塞保持在初始位置。
由于元件16前部16a的曲面与活塞内孔轮廓18相互作用，当活塞向后运动，也就是说图1a中从左向右运动时，使流动的钻井泥浆迅速产生显著的压力损失。
图2是图1所示装置的工作曲线。横坐标表示时间，纵坐标分别表示钻井泥浆的流量Q，通过操纵装置的压力损失△P以及差动活塞10的行程。在操纵装置的一个工作循环中，流量Q随时间的变化由曲线25〔虚线〕表示，压力损失△P的变化由曲线26〔实线〕表示，活塞10行程C的变化由曲线27〔点划线〕表示。
曲线原点表示钻井泥浆的流量为工作流量QS，活塞10移动量为零时的工作点。
为了使用操纵装置，在操纵循环的第一阶段TA内，逐渐增加钻井泥浆的流量，使流量从零或QS增加到QACT〔操纵流量〕。在第一阶段结束时，活塞10曲面前部17处的压力损失达到值△Pa，这样一来，活塞前面上的多余压力就产生一个力，这个力开始超过弹簧的返回力，于是活塞向后运动完成行程C1，同时流量保持在QACT值。在工作循环的第二阶段B时，随着活塞10的排液截面慢慢减小，压力损失慢慢地从△Pa值上升到△Pb值。此时，活塞10在行程C1内使它的曲面18与针状轴16的曲面16a接近，压力损失△P迅速增加。活塞在工作循环的C阶段内加速向后运动。由泵站5控制，钻井泥浆的流量保持在值QACT。随着压力损失的增加，活塞继续运动，完成行程C2，直到与腔体12a的后部相碰。此时压力损失从△Pb值变到最大△Pm值。这样得到的压力损失增量要比只用固定孔口的隔板得到的压力损失增量大得多。
活塞前部23与装置7的一个可动元件连接，给钻具2一个定向角。
与此同时或在其它任何时候，通过活塞10前面的管路24引出的钻井泥浆压力△P也可以用来操纵装置7的一个液压接受装置。如果装置7在恒定流量QACT下动作时，由活塞10施加的力不足以连续的维持这个动作，则压力损失不再增加。△Pi△Pm在曲线上表示出一段平稳值。这时它足以使流量达到比QACT高的值Q′ACT，以结束装置7的动作。最大压力损失发生在△′Pm△Pm处。随后流量可以返回到QACT并且保持在这个值上，QACT并且保持在这个值上，QACT足以保持活塞10处于最后面的位置上。
只要流量保持在QACT值，差动活塞10就保持在后面位置上，并且压力损失△P保持在其最大值。
把流量逐渐减少降低至零〔阶段E〕，活塞返回到图1a所示的初始位置。接着，由增加流量至工作流量QS值，可以驱动钻具2，与操纵装置有关的设备处于新的位置。
在整个工作循环中，使流量上升且保持在QACT值是由泵站5完成的。由测量仪器6检测并记录泵的压力△P的变化。因此，不使用遥控装置在地面上控制和监测工作循环是不难的，特别是在动作结束之前，就可以很容易的检测和记录活塞运动的停止，因为这时产生一个压力平稳阶段。在这种情况下，通过把流量增加到足够释放这个装置的值，就可以持续这个动作。因而，泵装置5必须能使流量达到所要求的比QACT高的值。通常，在控制装置的整个工作循环内，把相应于压力损失△P的多余压力表示为时间的函数，这样就能够用来确定活塞10的位置，因而也能监测这个装置的动作。因此，记录压力〔时间的函数〕的记录装置与测量装置6相连接。受控设备的动作完成之后，为了使活塞返回到初始位置，只需减小泵的流量至低于QS〔但大于零〕的值。通过再增加流量至QS，钻具2又能再受控工作。
图1b，1c和1d是操纵装置的另几种实施例。
图1a到1d中相应的元件有相同的序号。
在图1b中，活塞10在这里可以看作由一个实心件组成;该实心活塞带有曲面部分31，用于与曲面30相互作用，曲面30是在导管11的内表面上加工而成，30起着图1a中所示的阻隔部分17和针状轴16二者的作用。活塞10带有园柱形部分10a，其上装有O型密封圈，活塞在园筒35的内腔内移动。园筒35装在导管11的轴心位置。活塞10的工作腔在其一端接受从导管34流入的压力流体，导管34在其另一端与一环状内腔33相通，内腔33与导管11同轴线，并利用园筒状柔性件32封闭。作用在活塞工作腔并与活塞端面接触的液压流体压力与操纵装置上游的钻井泥浆压力相平衡。与此相反，活塞后面所接触的钻井泥浆的压力是由曲面元件30引起压力损失后降低了的压力。
由活塞10和弹簧15构成的组件以密封的形式安装在园筒35中，不受钻井泥浆的污染。
该装置与图1a中所示的装置操作方式实际上相同，一旦流量达到QACT，曲面30所引起的压力损失△P就变得足够大，使活塞沿着流体方向[箭头13所指方向]移动，活塞上的31部分与曲面30之间的相互作用又增加了压力损失，使活塞移动到其终端位置。
象前述一样，具有过高压力的钻井泥浆通过管道24又用来操纵与导管相联的装置7。
图1c是另一个实施例，它将与图1b所示装置相同的各个元件连接起来，但布置方式不同。园筒35和活塞10工作腔的安装方向与钻井泥浆的流动方向[箭头13所指方向]相反。由环形内腔33，导管34和活塞10的工作腔组成的闭合回路中存有完全与钻井泥浆隔离的压力流体，曲面元件30所引起的压力损失可使活塞在流量达到QACT值时开始移动。于是，活塞的曲面部分31便与曲面部分30相互作用，这相当于图1a中阻隔部分17和针状轴16二者的作用。
如前所述一样，剩余压力△P通过导管24，可用以操纵装置7。
图1d所示的实施例中，活塞10呈筒状，并有两个曲面部分17和18[与图1a所示的活塞相同]。
截锥体曲面部分18与部件36互相作用，逐渐关闭管道37。固定架38不仅保持管道37与管道11完全同轴，而且还起固定管道37和部件36的作用。
流量一旦达到QACT值，活塞就向后移动，曲面部分18靠紧柔性部件36，同时使压力损失增大，最后活塞10移动到其终端位置为止。
在图1b、1c和1d所示的装置中，通过将流量降低到某一值[可以是零值]，活塞可返回到初始位置。
图3表示一台钻井设备，它包括一组钻杆51，在钻杆的下端装有钻具52。通过导管54，钻杆的另一端与泵站55连接。在工作状下，泵站55把钻井泥浆通过钻杆51的内部送到位于井筒53底部的钻具52。
钻杆装置51依次由几根钻杆组成，例如51a和51b，如图1中所表示的那样，通过中间部件[这些中间部件包括稳定器57和连接件59]将钻杆与钻杆，钻杆与钻具相互连接起来。
在泵装置55上装有测定钻井泥浆压力的测量装置56。
测量装置58与钻具连接，这个装置用来测量钻杆装置51的方向。
图4是稳定装置[稳定器]的总体图，序号是57。这个稳定装置有一个普通管状壳体60。这个壳体在两端有锥孔61a和61b通过螺纹可以把稳定器57与钻杆或钻具如59连接起来。当稳定器与钻杆装置连接时，壳体60的孔63的中心线62与钻杆中心线重合。钻井泥浆在钻杆和稳定器中依轴线沿箭头64的方向流动。
如图4和图5所示，壳体60的外周面上有凹槽65，它的作用是允许钻井泥浆在从井筒53中返回地面的过程从稳定器的外面通过。壳体60上还有几个沟槽66，其作用是容纳支承板68。图4和图5所示的稳定器有三个支承板68，它们卧在槽66中，在稳定器的壳体上按120°均布。簧片71的一端由螺钉固定在壳体70上，另一端支撑在支承板68的末端上，使这些支承板在径向保持缩回状态[如图4、5所示]。封闭件72装在沟槽66的末端，簧片71的外面，它对支承板68在径向运动上起导向作用。簧片71和封闭件72之间留有一定的间隙，允许支承板在完全缩回的位置[图4和图5所示]和伸出位置之间沿径向有一定的移动量。支承板68的伸出位置由一对驱动销69控制，驱动销安装在壳体60中能够沿径向移动。每个驱动销69都可以移动，并在壳体60内用O型密封对驱动销加以密封。
在壳体60的内腔63内装有一管状活塞75，为了安装方便，活塞75由两部分75a和75b组成，二者通过螺纹76和密封垫77形成密封式连接。活塞75借助其部分园周面和两端的O型密封78可以在内腔63内滑动。
在活塞部件75b的一端，在部件75a内嵌装有一球形止推轴承80，螺旋弹簧81的一端顶住轴承80，另一端顶住挡块82，挡块固定在壳体60内。在活塞部件75b的内部，在对应于钻孔泥浆流入的一端[箭头64]，也内装有一曲面环形件84。
第二个曲面元件85[或针状轴]装在壳体内腔63的轴线62上。借助带有径向定位架的环形支撑86。把针状轴固定在壳体60上。
钻孔泥浆沿箭头64的方向循环，当它经过曲面入口84流入活塞75内部时，将产生一个随流量而变化的压力损失。在一定的流量下[称作驱动流量]，活塞75两端的压差增大产生一个力来克服弹簧81的力，从而使活塞75沿箭头64的方向开始做轴向运动。零件84的内曲面同针状轴85的外表面相互作用，使泥浆的过流断逐渐减小，并使压力损失按比例地增加。当活塞运动到终点时，压力损失变得很大，其相应的数值通过与泵站55相联的测压装置56可以很容易地在泵站处测出。这样，活塞75的运动可以利用泵的流量来控制，并借助测压装置在地面进行的监测。
这种遥控操纵装置具有很高的稳定性，这是因为产生活塞驱动力的压力损失在活塞运动过程中是逐渐增加的。
在活塞75的外侧面上加工有驱动斜面，分两组90和91沿活塞75的轴线方向彼此分开。每组斜面都同装在支承板68一端的三个驱动销组件69相配合。
相对于活塞75和内腔63的公共轴线62，斜面90和91在径向是按同一趋势倾斜的。在活塞沿箭头64指向做轴向运动时，这种倾斜可以使支承板做径向运动。
参照图5、图6可以看出，在活塞75的外园面上的三个倾斜槽90a、90b，90c是一个接一个顺序排列的。通过这三个连续的斜槽90a、90b和90c，支承板68就可完成一个完整的运动循环。活塞75上以上斜槽两端的加工深度[用10-3米表示]如图6所示。每一销子69，借助相应支承板68上的弹簧71以及加工成园形支撑面的端件，来保持同斜槽90的底面接触。
如图6所示，活塞沿93方向运动时，由于销子69同斜槽90a配合的结果，可使销子69的底端从标高-11移到标高-6。同样，斜槽90b使得销子从标高-6移到-4.5。随着这两个沿斜槽90a和90b的运动，销子69沿壳体70向外作径向运动，同时支承板68也向外运动。事实上，如图5所示，斜槽在活塞75的圆周上的分布是这样的，即在每一时刻所有的销子69都同一组相同的斜槽相接触，这样在每一时刻，这些销子沿径向的运动是相同的。斜槽90c对应于将销子从标高-4.5移到-11，因此它对应于将销子69退回到原来的位置和使支承板68返回到其收回的位置。
这样，销子组件中的每一个销子69都随三个斜槽90a、90b、90c动作而完成一个完整的运动循环。因此构成组件90的斜槽总数为3×3＝9。
由图5和图6可以看出，斜槽90a、90b、90c通过标高恒定的弯曲部分94和直线部分95彼此连接起来，在活塞75的圆周上形成一个连续的驱动面96。弯曲部分94将斜槽90的一端同直线部分95的一端连接起来。这样当活塞75沿某一方向或另一方向运动到终点时，由于销子底端同弯曲部分94作用的结果，使活塞75沿箭头98方向做步进转动。每一个步程对应于斜槽90和相邻的直线部分95之间的环形距离，也就是360°/18＝20°。
在一个方向上，驱动力的产生是钻孔泥浆压力损失的结果。而在另一个方向上，则是弹簧81所储存的能量。
活塞只能沿箭头98的方向做步进式旋转，在壳体内腔63中的活塞部件75b上，滑装着一个滑轮100，通过活塞部件75b轴向键槽101中的键来使活塞同滑轮在旋转时保持一致。这样在泥浆和弹簧81的作用下，活塞75可以相对于滑轮做轴向的往复运动。
这样，在循环钻孔泥浆的作用下，活塞沿箭头64所做的每一轴向运动都导致支承板产生一个向外的径向运动[两个连续的步程]和一个向内的径向运动[一个轴向运动步程]。由于在地面可以记录活塞轴向运动的行程，因此可以确定支承板的准确位置，这样就可以十分有效地监控稳定器。这种记录行程的方式特别简单，因为活塞每次沿轴向到达终点时都使泵压产生一次急剧增加。
装置的运行方式如下当支承板处于收回的位置时，如图4、图5所示，一个至少与装置的驱动流量相等的流量被输送到钻杆内，因此而引起活塞的运动和压力损失的自动增大，直到活塞运动到终点，这时压力损失最大。在地面通过记录压力就可以确定活塞运动行程的终点。如果支承板向外伸出的量足够大，只要不停止钻孔泥浆的输入，装置就会自动保持在该位置上。如果还要进一步将支承板抽出，就必须停止输入泥浆，这样在弹簧81的作用下，活塞回到原来位置。与此同时活塞旋转20°并将销子69定位在驱动面96的平面部分95上。在平面部分95的末端，驱动面96的弯曲部分94借助于滑轮100，使活塞按规定方向再旋转20°，这时销子69同下一个斜槽90b在一条线上。当钻孔泥浆流量增到驱动流量时，活塞75沿箭头93方向运动，销子69和支承板68在径向朝外移动一个附加的步程。很明显，当销子69相继通过标高-4.5的平面部分95和斜槽90c后，系统就会返回到其原来的位置。
所有这些运动通过地面的压力记录都可以完整地观察到。
根据本发明，操纵装置的主要优点明显地体现在上面的叙述中这种操纵装置不需要任何远控装置，这是因为它是借助同很长导管相连接的泵和测压装置来进行工作和监控的;它特别简单而且工作可靠性很高;操作方式也很简单并且易于监控;除了安装时装在导管内的部件外，不需任何其它部件。
如果用这种操纵装置来控制稳定器，则支承板在一个方向或另一个方向上的连续运动可以很容易地监控并且在很稳定的条件进行。另外，这一装置的总体尺寸比较小。
这一发明并不局限于上面叙述的实施例;相反，它还包括所有其它结构型式。
也就是说，活塞和与它有关的曲面元件可以有同上述不同的结构。第一级曲面元件可以与活塞有关，也可以与活塞无关。第一级曲面元件可以同第二级曲面元件分开，也可以结合在一起。这些曲面元件的结构可以同上面讲的不同。但它们的结构应该保证相应的压力/时间曲线和每分钟最大的压力损失，因为这二者是与操纵装置有关的设备的工作状态相对应的。
使活塞复位的装置可以不是机械弹簧。设备接受活塞驱动力或压差的方式可以是任意的只要能够将驱动力传到设备的主动部件。
装置的工作循环可以同上述的不一样，尤其是压力损失急剧增加所对应的活塞快速运动以前的阶段，可以有一个压力损失很小的阶段，这样就有可能明显地区分设备的运动阶段和静止阶段。
当用此装置来操纵稳定器时，组成每组斜槽的连续的斜槽数可以不是3个，如果完成一个运动的步程少于或多于3的话。所用的支承板可以少于3个，如果合适，稳定器上可以只用一个支承板，它可以同其它的固定支承板联用或单独使用。或相反，采用的支承板也可以多于3个。支承板可以布置在钻杆的轴线方向上，也可以同轴线倾斜。
然而，无论哪种情况，在驱动活塞园周上斜槽的数目必须等于支承板的数目乘以沿径向运动的步程数。
支承板的安装方式及所采用的结构均可同上面讲的不同。
阻止活塞在某一方向转动而允许它在另一方向转动的装置可以不用滑轮，而用其它装置同活塞相连。
根据本发明，钻孔装置允许装有任意个稳定器，每一稳定器可以有任意个支承板，但至少有一个支承板可以做径向运动。
总之，被操纵的装置不仅包括钻具的定向装置或稳定钻杆的装置，并且还包括套管装置或在井中及钻孔中膨胀密封隔膜的装置，它们都利用了压力损失造成的超压的作用。根据本发明的操纵装置可用于石油钻探，石油开采及其它不能接近或极难接近的深孔地段，该装置还可用于分配不可压缩液体。本发明特别适用于水源分配和灌溉，这种与管道有关的设备将做为多通阀用来将水从一个管道配给其它管道。这种操作很容易进行，首先将水的流量增加使其大于工作流量，然后再降到很低或零，随后又提高到工作流量。当然，通过将流量增大，使其大于工作流量，以至到驱动流量时，装置就可以完成其反向操作。
总之，本发明可用在极难接近的管道中以一种液体作为工作液体的所有场合，也可用于难接近的长输送管进行水源分配的所有场合。
权利要求
1.一种装置用来远距离操纵与导管[1，11]相连的设备，在导管中流着不可压缩的液体，导管有一个第一端，通过它泵站[5]将不可压缩的液体以一定的工作流量输进去，而与它相距很远的一个第二端，利用传输来的不可压缩液体作为工作液体，其特征在于在导管[1，11]内远离第一端的区域，有一个第一级曲面节流元件[17，30，60]用来限制液体的过流断面产生随液体流量而变化的压力损失，一个差动活塞[10，50]，它安装在导管中，并使能在导管中作轴向运动，活塞的一端受第一级曲面节流元件[17，30，60]上游液体压力的作用，另一端受第一级曲面节流元件[17，30，60]减压后的液体压力作用，一个差动活塞曲面[18，26，31，60]和第二级曲面元件[16，30，85]，它们互相作用来限制流体的通道，当活塞沿一个第一方向运动时，可大幅度增加活塞两端的压力损失，一个活塞复位装置[15，55]，它使活塞以第二方向[与第一方向相反]运动。一个确定操纵阶段的装置[6]，它通过测定导管[1，11]第一端处的压力来确定驱动状态。一个受控设备上的接受装置[24，51]，它受活塞[10，50]操纵，或者说受活塞两端的压差操纵，当操纵流量QACT高于导管[1，11]中的工作流量时，复位装置[15，55]产生的力和第一级曲面元件[17，30，60]产生的力使活塞[10，50]开始朝第一运动方向运动。
2.根据权利要求
1的操纵装置，其特征为活塞[10]为管状，其中心孔在不可压缩液体循环的方向上具有构成第一曲面元件的控水孔[17]和曲面[18]，曲面[18]和固定在导管[11]中的第二级曲面元件[16]相互作用。
3.根据权利要求
1的操纵装置，其特征为导管[11]的内表面内有一个曲面节流元件[30]，并且在导管中心的缸体[35]内所安装的活塞[10]也有一个曲面[31]，它用来同构成第一级和第二级曲面元件的曲面[30]相互作用。
4.根据权利要求
3的操纵装置，其特征为活塞上游不可压缩流体的压力是通过一个档水板[32]体递到与曲面[31]相反的活塞前端面[10a]上的，至少一个孔道[34]与装有活塞[10]的缸体[35]内腔一起限定了一个区域，该区域充满液压流体，并且完全同导管[11]中的不可压缩液体隔离开来。
5.根据权利要求
4的操纵装置，其特征为曲面元件[30]安装在缸体[35]和活塞[10]组件的上游。
6.根据权利要求
1的操纵装置，其特征为活塞[10]为管状结构，其中心孔在不可压缩液体的流动方向上依次具有第一曲面元件[17][它对不可压缩液体流通产生阻隔作用]和扩展面[18]扩展面[18]同第二级柔性曲面元件[36]配合作用，在活塞[10]运动过程中，改变导管[11]中不可压缩液体的过流断面，这一柔性曲面元件[36]被导管[11]支承在其中心部位。
7.根据权利要求
1至6中任一条的操纵装置，其特征为确定操纵状态的测压装置[6]由一个记录仪组成，它可以记录不可压缩液体的压力随时间变化的关系，因此可以确定在每一时刻差动活塞的位置。
8.根据权利要求
1的操纵装置，导管为一组方向可控的钻井装置的中空钻杆[51]，其底部一端固定有钻具[52]，被操纵的装置是一个稳定器[57]，它包括一个壳体[60]同钻杆[51]相接固定，并且其内腔[63]同钻杆[51]同轴，至少一个支承板[68]安装在壳体[60]上并可做径向移动。其特征为差动活塞[75]安装在壳体[60]的内腔[63]中，它不仅可以做直线运动，而且可以绕钻杆[51]的轴线[62]做旋转运动，相对于钻杆的轴线[62]来说，在活塞[75]的外圆周面上布置着径向倾斜的轴向斜槽。它们的衔接部分[94，95]彼此连接而形成一个连续的驱动面[96]，使活塞[75]产生步进式旋转运动和返回其初始位置。至少一个驱动销[69]可以在壳体[60]内做径向运动，它一端同驱动面[96]配合，另一端同支承板[68]配合，这样在活塞[75]沿第一方向运动时，支承板沿径向伸出，并在活塞[75]移动到终端时，循环钻孔泥浆产生极大压力损失。
9.根据权利要求
8的操纵装置，其特征为一个装置[100]同活塞[75]相配合，阻止它向某一方向旋转，而允许它向另一方向旋转。
10.根据权利要求
9的操纵装置，其特征为上述的装置[100]为一个滑轮，它套在壳体[60]的内腔[63]中的活塞[75]上，这样活塞可以同滑轮一体做旋转运动，又可以独自做直线运动。滑轮[100]的作用就是允许活塞[75]只能沿一个方向做步进式旋转。
11.根据权利要求
8、9、10的任一条的操纵装置，其特征为使支承板[68]收回的弹性装置有一个片形弹簧[71]，它固定在壳体[60]上并顶住支承板[68]的一端。
12.根据权利要求
11的操纵装置，其特征为封闭件[72]装在片形弹簧[71]的上面，朝向稳定器外壳的外边，以确保支承板[68]的导向，并使其保持在稳定器壳体[60]的槽[66]内。
13.根据权利要求
8的操纵装置，其特征为在壳体[60]的外圆上稳定器有三个支承板[68]，每一支承板同两个销子[69]相作用，驱动销排列成两组，每一组中的销子都同包括斜槽[90或91]的驱动面[96]保持接触，这两组销子[69]和两个驱动面[96]的位置是沿活塞[75]的轴线方向彼此隔开的。
14.根据权利要求
8的钻孔装置，其特征为产生压力损失的配合件分别由曲面[84]和针状轴[85]组成，它们分别固定在稳定器[57]的活塞[75]上和壳体[60]上，其旋转的轴心就是钻杆的轴线[62]。当钻井泥浆的流量增大到其阈值[或称作驱动流量]时，这两个配合件[84，85]就成为控制活塞运动的机构。
15.根据权利要求
8的钻孔装置，其特征为它包括输送钻孔泥浆的泵站[55]以及测定钻孔泥浆压力用的装置[56]。
16.根据权利要求
8的钻孔装置，其特征为至少要有两个稳定器[57]同钻杆相连，并且二者沿钻杆的轴线方向相距一定的距离。
17.根据权利要求
1到5的任一条的操纵装置，其特征为设备[7]是钻具[2]的定向装置，钻具固定在一组钻杆[1]的底端。
专利摘要
本装置在导管(在这个导管中流有不可压缩流体)内部有一个第一级曲面节流元件和一个差动活塞，差动活塞的一端受元件上游压力的控制，另一端受由元件减少后的压力控制，差动活塞受减少后压力控制的一边有一个曲面，另外，还有一个第二级曲面节流元件，当活塞向第一方向运动时，元件与曲面的作用趋向于减小流体通道，大幅度的增加压力损失。弹簧使活塞向第二运动方向返回。本装置特别适用于操纵钻杆稳定器，在这时，差动活塞带有斜度。
文档编号F16K17/20GK86104625SQ86104625
公开日1988年5月11日 申请日期1986年7月4日
发明者安德里·森德里, 简·伯利特 申请人:Smf国际公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan