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1、井下闭环可变径稳定器摘要: 本文开篇介绍了稳定器的国内外现状、发展前景研究稳定器的目的意义以及稳定器的运动状态和类型。由此知道了可变径稳定器是一种新型的井下控制工具，在大位移钻井中广泛应用，井下闭环稳定器在钻井过程中，具有智能变径的功能，可实现钻井过程中的増斜、降斜和稳斜的操作，提高井眼轨迹控制精度。接着讲述了一种井下闭环可变径稳定器的设计过程，其中包括材料选择、热处理、结构方案确定和结构尺寸选取，还说明了该稳定器的工作原理。然后又对它的所受各种力进行了分析计算，并且对其强度进行了分析计算得出了安全应力。在此基础上说明了稳定器服役条件。最后经过设计分析得出井下闭环可变径稳定器具有操作简单，无级
2、变径可靠，信息传递正确，定位准确等优点。而且成本较低，在井下工作可靠性高，适合我国国情，可满足我国油田钻井需求。关键词：井下闭环；钻井；可变径稳定器；下部钻具组合The Down-hole Close-loop Radial Adjustable StabilizerAbstract: This article describes the stabilizer opening status at home and abroad, the development prospects of stable meaning and purpose of a motion stabilizer stat
3、e and type. From this knew adjustable stabilizer is a new down-hole tool, widely used in large displacement drilling. The down-hole close-loop radial adjustable stabilizer in the drilling process, with intelligent features adjustable, enabling the drilling process Increase or ramp, descending a stee
4、p slope and stability operations, improve the well trajectory control accuracy. Then about a closed-loop can be adjustable down-hole stabilizer design process, including material selection, heat treatment, structure, size and structure of the program to determine selection, also describes the workin
5、g principle of the stabilizer. Then its suffered a variety of forces are analyzed and calculated, and the strength of its security analysis calculated the stress. Based on this description of the stabilizer in service conditions. Finally, after a closed-loop design and analysis can be obtained down-
6、hole adjustable stabilizer is simple, infinitely adjustable and reliable transmission of information is correct, accurate positioning and so on. And low cost, high reliability in the underground work for Chinas national conditions, to meet the needs of our oil field drilling.Key words: down-hole clo
7、se-loop; drilling; adjustable stabilizer; BHA目 录1 绪论11.1 国内外现状11.2 目的意义12 钻具稳定器简介22.1 稳定器的功能22.1.1 控制井眼轨迹22.1.2 扩眼作用22.1.3 休整井壁22.2 稳定器的运动状态32.2.1 稳定运动32.2.2 正进动32.2.3 反进动32.3、稳定器的基本类型32.3.1、按稳定器外径可否调整分32.3.2 按稳定器与井壁的相对运动形式分42.3.3 按稳定器的安装位置分42.3.4 按组装结构分52.3.5 按扶正棱形状分63 可变径稳定器的设计63.1 稳定器材料及热处理63.1.1
8、 材料63.1.2 热处理73.2 稳定器结构方案确定73.2.1 电控型变径稳定器73.2.2 自控型变径稳定器83.3 井下闭环可变径稳定器的原理93.3.1 井下闭环可变径稳定器钻井系统93.3.2 工作原理93.4 稳定器的结构设计103.4.1 引用标准103.4.2 型式和基本参数113.4.3 稳定器的基本尺寸153.4.4 稳定器的机械加工183.5 稳定器扶正段新型耐磨组合表面设计1183.5.1 稳定器常见耐磨表面的特点183.5.2 新型组合耐磨表面设计203.5.3 稳定器扶正段耐磨性增强措施214 可变径稳定器的设计计算214.1 钻井液驱动力214.2 活塞密封阻力
9、234.3 可调稳定块静力学分析234.4 钻具组合力学分析265 可变径稳定器的强度分析275.1 边界条件的处理275.2 载荷条件285.2.1 正常极限工况（内外压力平衡）285.2.2 外压大于内压的极限工况（活塞向上运动受阻）295.2.3 外压小于内压的极限工况（活塞向下运动受阻）295.3 材料性能295.4 强度分析295.4.1 内外压力平衡305.4.2 外压大于内压315.4.3 外压小于内压336 钻具稳定器的服役条件1346.1 基本载荷346.1.1 轴向载荷346.1.2 弯曲力矩346.1.3 扭矩356.1.4 振动载荷356.2 温度366.3 环境介质3
10、66.4 地层岩性36结论36参考文献37致谢38II1 绪论1.1 国内外现状可变径稳定器是一种新型的井下控制工具，在大位移井钻井中获得广泛应用，在一些重要的水平井和定向井中也有应用。从20世纪80年代怄气以来，国内外一些石油钻井服务公司开始致力于这种新型工具的开发，并有不少类型的产品得到了商业应用。国内一些研究机构也在研制自己的产品。随着油田开发难度的日益加大和钻井技术的快速发展，利用定向井或水平井以及大位移井来进行油田勘探开发已经成为一种趋势。由于应用常规钻井工具往往受到地质条件、施工工艺等因素的影响，在地面难以准确观测、判断和控制，BHA的每次调整都是通过频繁的起下钻作业来实施的，这就
11、大大地增加了钻井作业的施工周期。因此，常规钻井工具在一定程度上已经无法满足日趋复杂的钻井工艺要求。据相关文献，稳定器的位置和外径显著影响造斜，甚至改变BHA的类型。据此，国内外各科研机构对BHA组合进行科研攻关并相继研究出了遥控可变径稳定器，大大缩短了钻井周期，提高了钻井效率。但由于这些遥控可变径稳定器均以纯机械机构的设计来实现对工具进行遥控控制，造成了工具的安全可靠性无法保障； 同时，制造难度高是机液式机构设计的另一弊端。一种打破纯机械机构设计方式又能提高工具可靠性的机电液一体式可变径稳定器就成为现代钻井技术发展的必然趋势。随着钻井技术的飞跃发展，对BHA进行力学特性影响的机液式可变径稳定器
12、已经显现出其不能适应现代钻井工艺要求这一弊端，尤其是在复杂结构井中更为明显。针对机液式可变径稳定器在工具方面存在的不足，国内外科研机构对此进行了科研攻关，为了实现可变径稳定器的机-电-液一体化结构，相继设计出了闭环自控可变径稳定器和电控可变径稳定器。闭环自控可变径稳定器采用井下微处理器采集和处理实钻轨道参数，并与预先输入的设计轨道比较，根据偏差发出指令，驱动造斜机构使实钻轨道回到设计轨道，该系统通过某种遥测线路与地面实现双向通讯。目前，国内对闭环自控可变径稳定器尚处于科研攻关及现场试验阶段，还未得到普及应用。电控变径稳定器是在不起下钻的工况下进行井眼轨迹控制，多个电控变径稳定器在BHA中的灵活
13、运用可实现增斜-降斜-稳斜作业，大大缩短了钻井周期，提高了钻井效率。机-电-液一体式可变径稳定器能极大地减少起下钻次数，并通过多个该类可变径稳定器的良好组合即可实现增斜-降斜-稳斜作业，从而达到了钻井工艺的要求，具有广阔的发展前景。1.2 目的意义稳定器是石油钻井中不可缺少的常用井下工具，主要应用于开发井、调整井、探井、斜直井和定向丛式井。在钻铤的适当位置安放一定数量的扶正器，可以组成不同形式的下部钻具组合（BHA），从而满足钻井时防止井斜的要求。钻定向井时也可以起到控制井眼轨迹的作用。此外，使用稳定器还可以提高钻头工作的稳定性，延长其使用寿命。可变径稳定器是操作者在地面发出控制信号（钻压、排
14、量以及电控信号等）使其在井下产生相应的径向改变，达到所需的外径尺寸，从而使BHA具备相应的力学特性，达到增斜或降斜的目的。目前投入使用的可变径稳定器主要为纯机械式机构，该类稳定器由于安全可靠性无法保障以及制造难度高，同时该类稳定器只能进行简单的增斜或降斜作业，因此，该类工具满足目前飞速发展的钻井工艺技术的要求，具有一定的局限性。机-电-液一体式可变径稳定器可使操作人员在不起下钻的工况下实现对井下井眼轨迹进行有效控制，极大地减少了起下钻次数，提高了钻井效率，前景广阔。目前机电液一体式可变径稳定器主要还处于科研攻关阶段，因此，应加大该类可变径稳定器的研制，使得该稳定器及早得以运用。机-电-液一体式
15、的可变径稳定器主要有电控可变径稳定器和井下闭环自控可变径稳定器。井下闭环控制技术是当前国内外石油钻井的前沿技术，将该技术与随钻测井技术结合起来，将实现地质导向技术，因此，该研究具有巨大的科学价值与经济价值。第 44 页 共 48 页2 钻具稳定器简介2.1 稳定器的功能2.1.1 控制井眼轨迹稳定器在钻具组合中起着支点和扶正作用，这是他的终于走功能。将多个稳定器正确地安装在钻柱的规定位置，既能保证在钻压下将井斜角和井眼曲率控制在规定范围内同事也使钻铤的绝大部分重量集中在钻头上，减少钻柱和钻头上所承受的非井眼中心力的其他力。这样，就能使钻柱与井眼基本上保持同轴状态，有效减小钻具上的扭矩，防止钻铤
16、与井壁长距离接触，相应地降低形成键槽卡钻和产生压差卡钻的可能性。2.1.2 扩眼作用稳定器抓药不是用来扩眼的，但是，当稳定器随钻柱一起钻进时，他的下端本体与扶正段过渡倒角处必然楔入弯曲井眼或缩颈处，此时就祈祷一定的扩眼作用。伴随强行挤入，稳定器下端倒角处出现严重磨损。2.1.3 休整井壁随钻铤一起转动的稳定器在与井壁接触对磨过程中，对井壁有不同程度的休整作用，是井壁更光滑，提高井深质量。除上述功能外，稳定器还可以强化钻压，提高钻速，延长钻头使用寿命。2.2 稳定器的运动状态通常，稳定器与钻柱一起作旋转运动，稳定器可能出现三种方式旋转，即绕自身轴线的旋转，称之为自转；绕井眼中心线的旋转，称之为公
17、转；以及绕井眼中心旋转的同时，又绕自身轴线旋转，即自转加公转。由于稳定器起支点作用，其扶正段必然与井壁接触对磨。一般地说，自转引起稳定器的均匀磨损，而公转则引起冲击和偏磨。在井眼偏斜且方位变化大的弯曲井段或定向井中，偏磨将非常严重。钻柱的运动状态完全表现在稳定器上。钻柱在井中有以下三种基本运动状态。2.2.1 稳定运动稳定运动即钻柱绕变形的自身轴线旋转，同时带有微小扰动。2.2.2 正进动变形后的钻柱中心线绕井眼轴线正向旋转，钻柱同时又在自转，这种运动称之为正运动。钻柱的正运动是由于钻铤旋转时的离心力所致。当钻铤没有处于井眼中心线时，钻铤旋转必然产生离心力是钻铤弯曲，变形后钻铤中心线绕绕井眼轴
18、线正向旋转。与此同时，连到钻铤上的稳定器也就正运动。2.2.3 反进动变形后的钻柱中心线绕井眼轴线反向转动，钻柱同时也在自转。反进动被视为钻柱的一种自激振动。増斜和降斜钟摆钻具稳定器对井壁的正压力很大，对磨过程中的摩擦力足以激发稳定器反进动。稳定器的反进动引起弯曲应力循环频率增加和碰撞频率增加。这样，搞得应力交变频率和碰撞冲击应力就有可能导致稳定器两端螺纹接头失效率增高，同时成为稳定器扶正段冲击磨料失效的一个重要原因。2.3、稳定器的基本类型2.3.1、按稳定器外径可否调整分(1) 可变径稳定器变径稳定器是一种新型的井下控制工具，在大位移井钻井中获得广泛应用，在一些重要的水平井和定向井中也有应
19、用。从20世纪80年代后期以来，国外一些钻井服务公司开始致力于这种新型工具的开发，并有不少类型的产品得到了商业应用。国内一些研究机构也在研制自己的产品。变径稳定器按控制方式又可分为两大类，即遥控型变径稳定器和自控型变径器。遥控型变径稳定器又称地面遥控变径稳定器，是操作者在地面发出控制指令，从而使井下的变径稳定器产生相应动作，达到所需外径，使下部钻具组合具备相应的力学特性。电控可变径稳定器由控制系统和变径系统等部分组成。同时，电控变径稳定器是在不起下钻的工况下进行井眼轨迹控制，多个电控变径稳定器在BHA中的灵活运用可实现增斜降斜稳斜作业。自控型变径稳定器又称井下闭环可变径稳定器。它具有在井下测量
20、、反馈、执行的闭环回路，以负反馈方式对控制目标（井斜角）自动修正以达到预定值的功能。对井斜角的控制仍然是通过调整变径稳定器的外径值，以调整下部钻具组合的力学特性实现的。井下闭环稳定器是一种可以在井下自动调整的智能导向工具，它主要由本体、泥浆活塞、可调稳定块、液压系统和测控系统组成。在钻进过程中，井底压差作用于主动活塞上。当电磁阀打开时，主动活塞向推动主动杆使翼肋向外推出，改变稳定器直径，从而可使BHA达到井眼轨迹所要求的增斜、 稳斜或降斜时所需的稳定器直径。变径稳定器的直径大小由控制系统控制电磁阀开关及开启时间来确定。当翼肋向外推出或收回到设计量时电磁阀关闭，此时翼肋停止向外推出或收回。在起钻
21、时，泥浆停止循环，测控系统使电磁阀打开，同时复位弹簧推动液缸下行，翼肋收回。如果有特殊情况，可通过下行通道向井下控制器发送所需要的控制指令。 (2) 不可变径稳定器不可变径稳定器就是在钻井过程中直径不能改变的稳定器。纵观国内外井下钻具组合，常规的、不可变径的钻柱稳定器依然是井斜控制、井底钻具组合中不可缺少的组件。2.3.2 按稳定器与井壁的相对运动形式分(1) 旋转叶片型包括刚性螺旋稳定器及直棱稳定器，他们均可制造成长型或短型以适应不同的地层要求，是应用最广的稳定器。为增强稳定器的耐磨性，通常在叶片（或称为扶正棱）表面上堆焊耐磨材料或镶嵌硬质合金块。螺旋稳定器的扶正棱呈螺旋线，可以与井壁保持连
22、续的接触，因而运行比较平稳，寿命较高，是目前用的极为广泛的稳定器。(2) 不转动套型稳定器与井壁的摩擦力远远大于钻铤与稳定套（或称为扶正套）之间的摩擦力，钻铤转动时，稳定套与井壁无相对运动。有资料认为，这种形式的稳定器由于稳定套不动，就能消除现行旋转稳定器在井壁上的反进动，从而消除由反进动引起的破坏作用，应该成为进一步开发的新型稳定器。这种稳定器通常为橡胶筒稳定器，其主要优点是不破坏井壁，但不具备休整井壁的功能。由于橡胶的使用受到温度限制，寿命低，故使用范围较小。(3) 滚轮稳定器（也称牙轮铰孔器） 在稳定器的棱上装有若干个滚轮，具有较强的休整井壁的能力，以便保持井眼平整。这种稳定器主要用于研
23、磨软地层。2.3.3 按稳定器的安装位置分(1) 钻柱型稳定器除井底型以外的稳定器统称为钻柱型稳定器，如图2-1示。钻柱型稳定器较井底型稳定器更长，且下端为公扣，上端为母扣。可以用来组成满眼钻具组合或钟摆钻具组合。当作为钟摆钻具组合中的钻柱型稳定器时，其受力情况更加严酷，失效次数更高。 图2-1 钻柱型稳定器的结构形状（SY505191图2）(2) 井底型稳定器井底型稳定器又称为近钻头稳定器，如图2-1示。用在满眼钻具组合中防斜或旋转钻进时増斜。这种稳定器扶正段直径应尽量接近钻头直径，且紧接钻头安装中，L3更短，以便约束钻头的横向摆动。它的另一个结构特点是两段均为母扣。目前所用的井底型稳定器中
24、，无稳斜或防斜打直与増斜的区别。但是，若将稳斜或防斜的稳定器用作増斜的稳定，则会引起严重蹩卡，扶正棱吃入地层，既影响増斜又损坏钻柱。 图2-2 井底型稳定器的结构形状（SY505191图2）1.耐磨层；2.本体2.3.4 按组装结构分(1) 整体式之所以整体式稳定器，是因为它们直接用棒料加工出稳定器的打捞段（上段）扶正段（中断）、及嵌合段（下段）。(2) 套装式套装式稳定器分为标准型、重载型和桶形。这种稳定器实际上是只有扶正段得稳定器，通常扶正段较整体式更短，适用于井斜交大的经验。由于它更换方便，重量轻，能减少边远地区钻井时后勤供应的麻烦，因而使用成本低。(3) 可拆式可拆式直棱稳定器通常为四
25、条直线扶正棱，扶正棱是可以更换的耐磨块，可以满足多个经验尺寸的稳定。SMFI可拆式稳定器，耐磨块磨坏后可以更换，也可安装不同外径尺寸的耐磨块实现不同井眼的稳定。通过盖螺钉和特殊形状的螺母，将耐磨块连在本体上，用锁销固定耐磨块的位置。可更换耐磨块的可拆式稳定器有以下特点：可以在钻台上用手动工具更换磨损的耐磨块；只更换磨损的耐磨块，未到磨损极限的耐磨块仍可使用；在耐磨块表面压入大直径的硬质合金块，起到延长磨损和稳定器的保径作用；本体开槽，提供循环通道。楔入式可拆稳定器本体可适用于若干个井眼尺寸，它有三根扶正棱，可以在钻柱上更换，因而能简化拆装，节约更换时间。由于扶正棱楔入本体的槽中，钻井过程能确保
26、扶正棱紧靠本体。2.3.5 按扶正棱形状分按扶正棱形状，稳定器可分为螺旋线式、直棱式和偏斜直棱式。3 可变径稳定器的设计3.1 稳定器材料及热处理在石油天然气行业标准钻具稳定器采购技术标准(SY/T52151988)中，对稳定器材料作出如下规定。3.1.1 材料 稳定器应采用平炉或碱性氧吹转炉冶炼的合金钢制造，材料的硫含量和磷含量均应小于0.030%。在稳定器的材料选择上，必须符合技术标准的力学性能要求，而且要特别关注材料的韧性。因为高韧性材料具有高的抵抗裂纹扩展的能力，这对减少稳定器螺纹接头疲劳断裂至关重要。可以选用42CrMo钢，其理由是：(1) 符合表3-1的力学性能要求；(2) 调质后
27、有较高疲劳强度和抗冲击能力；(3) 材料易于获得。42CrMo的力学性能见表3-2。表3-1 稳定器本体及接头力学性能(1表4-4)稳定器两端外径mm抗拉强度MPa(kgf/mm)抗拉强度MPa(kgf/mm)伸长率%布氏硬度HB冲击功J(kgm)120.7 965(98.4)158.8 758(77.3)13285341单个冲击试样值47(4.8)三个冲击试样平均值47(4.8)177.8203.2 930(94.9)228.6689(70.3)277341表3-2 合金结构钢力学性能(1表4-8)材料 力学性能抗拉强度 MPa屈服点s，MPa伸长率s，%断面收缩率，%冲击功Akv，J 42
28、CrMo10809301245633.1.2 热处理 稳定器经过热处理后，两端力学性能应符合表3-1规定。粗车出基本形状后，经整体退火，然后再进行整体调质处理。要严格控制热处理条件，保证获得HB285341的硬度要求。3.2 稳定器结构方案确定变径稳定器按控制方式可分为两大类，即遥控变径稳定器和自控变径稳定器。3.2.1 电控型变径稳定器遥控变径稳定器又称电控变径稳定器。他是操作者在地面发出控制指令，从而使井下的变径稳定器产生相应动作，达到所需外径，使下部钻具组合具备相应的力学特性。电控可变径稳定器由控制系统和变径系统等部分组成。图3-1 电控可变径稳定器结构示意图结构如图3-1所示电控可变径
29、稳定器是开环遥控可变径稳定器的一种，该电控可变径稳定器采用了电控设计，利用泥浆泵产生压力脉冲信号并以钻井液作为传输介质，由传感器、智能机构和执行装置等集合成机-电-液一体的控制机构。同时，电控变径稳定器是在不起下钻的工况下进行井眼轨迹控制，多个电控变径稳定器在BHA中的灵活运用可实现增斜降斜稳斜作业。3.2.2 自控型变径稳定器自控型变径稳定器又称井下闭环可变径稳定器。它具有在井下测量、反馈、执行的闭环回路，以负反馈方式对控制目标（井斜角）自动修正以达到预定值的功能。对井斜角的控制仍然是通过调整变径稳定器的外径值，以调整下部钻具组合的力学特性实现的。井下闭环稳定器是一种可以在井下自动调整的智能
30、导向工具，其结构如图3-2，它主要由本体、泥浆活塞、可调稳定块、液压系统和测控系统组成。在钻进过程中，井底压差作用于主动活塞上。当电磁阀打开时，主动活塞向推动主动杆使翼肋向外推出，改变稳定器直径，从而可使BHA达到井眼轨迹所要求的增斜、 稳斜或降斜时所需的稳定器直径。变径稳定器的直径大小由控制系统控制电磁阀开关及开启时间来确定。当翼肋向外推出或收回到设计量时电磁阀关闭，此时翼肋停止向外推出或收回。在起钻时，泥浆停止循环，测控系统使电磁阀打开，同时复位弹簧推动液缸下行，翼肋收回。如果有特殊情况，可通过下行通道向井下控制器发送所需要的控制指令。 图3-2 自控型可变径稳定器结构示意图 1.钻头；2
31、.本体；3.活塞；4.推杆；5.可调稳定器块；6.从动杆；7液压系统；8.弹簧；9.测控系统通过比较，发现井下闭环稳定器在钻井过程中，具有智能变径的功能，可实现钻井过程中的増斜、降斜和稳斜的操作，提高井眼轨迹控制精度。因此，决定选用第二种方案。3.3 井下闭环可变径稳定器的原理3.3.1 井下闭环可变径稳定器钻井系统井下闭环旋转导向智能钻井系统由执行机构可变径稳定器、工程参数探测器、地面监控系统、井下地面双向信息传输通道组成(如图)。可变径稳定器是一个完整的独立的控制系统。在正常钻井情况下，它无需外界干扰，依靠自带的CPU自动完成从井口到靶心的高质量井眼轨迹控制。工程参数探测器是测量轨迹参数和
32、地质参数的装置。测量得到的轨迹和地质参数经编码后发送到地面监控系统。地面监控系统是地面闭环控制的判断和决策机构。井下信息由地面监控系统接受，并经过地面CPU 分析、处理做出判断与调整决策。双向信息传输通道是地面监控装置及时了解井下动态装置。可以在钻井过程中帮助司钻对井下意外情况进行及时处理。在钻井过程中 ,通过井下闭环和地面闭环的有机结合，可实现在旋转钻进过程中井斜的调整。 图3-3 钻井系统构成3.3.2 工作原理井下闭环可变径稳定器是一种可以在井下自动调整的智能型导向工具,其结构如图3-4，它主要由本体、泥浆活塞、可调稳定块、液压系统和测控系统组成。可变径稳定器在旋转钻井过程中，转盘通过钻
33、杆、可变径稳定器、将动力传递到钻头，地面控制信号通过下行信息通道以编码的形式通过钻柱振动或泥浆脉冲传递到可变径稳定器控制装置。图3-4 井下闭环可变径稳定器结构示意图 图3-5 可调稳定块位置示意 可变径稳定器共有4个可调稳定块，互成90如图3-5。当需要可调稳定块伸出时，液压系统中的电磁阀自动打开，依靠钻井液压力通过活塞将可调稳定块顶出 ,从而导致稳定器外径的改变，这一变化将会对轨迹的形成产生重要影响。可变径稳定器在下钻前，将预先编制的井眼轨迹存入微电脑，在钻头钻进的过程中，微电脑将所得到的轨迹参数同预先存入微电脑的设计井眼轨迹参数进行实时对比，一旦发现二者出现偏差，微电脑便启动控制装置，液
34、压系统根据控制指令调节可调稳定块的伸缩量，来补偿这种偏离趋势，这样，不管钻进什么样的地层，钻头都能准确地沿着设计井眼轨迹钻进。3.4 稳定器的结构设计3.4.1 引用标准GB 1184 新形状和位置公差，未注公差的规定GB 1801 公差和配合，尺寸至500mm孔、轴公差带与配合GB 1802 公差与配合，尺寸大于500mm至3150mm常用孔、轴公差带SY 5290 石油钻杆接头GB 228 金属拉力实验法GB 231 金属布氏硬度试验方法 图3-6 稳定器型号 3.4.2 型式和基本参数(1) 型式 1) 产品型号如图3-62) 稳定器分为四种基本结构型式，其代号如表3-3规定。 表3-3
35、 稳定器的结构型式（SY505191表1）产品名称及结构型式代号可换套稳定器 WH整体螺旋稳定器WL整体直棱稳定器WZ三滚轮稳定器WG3) 稳定器的有效稳定长度代号按表3-4。表3-4 稳定器长度代号（SY505191表2）稳定器有效稳定长度，mm 代号三滚轮稳定器 20023003可换套稳定器 4004 5005 整体螺旋稳定器 6006 7007 整体直棱稳定器 8008 90094) 稳定器两端外径按表3-5规定。 表3-5 稳定器代号（SY505191表3） 稳定器两端外径，mm 代号 121 415961787203822995) 稳定器按安装位置分为钻柱型和井底型。安装位置代号表示
36、为：钻柱型稳定器不标注代号，井底型稳定器标注代号“D”。6) 稳定器长度分为长型和短型。长度代号表示为：长型不标注代号，短型标注代号“A”。(2) 稳定器螺纹尺寸和类型稳定器两端连接螺纹一般应按表3-6所列的尺寸和类型加工，也可以采用其他螺纹连接尺寸和类型。 表3-6 螺纹尺寸类型（SY505191表4）稳定器两端外径mm(in)两端螺纹连接尺寸和类型钻柱型稳定器井底型稳定器上端下端上端下端121NC35内螺纹NC35外螺纹NC35内螺纹3REG内螺纹159NC44内螺纹NC44外螺纹NC44内螺纹4REG内螺纹NC46内螺纹NC46外螺纹NC46内螺纹178NC50内螺纹NC50外螺纹NC5
37、0内螺纹5REG内螺纹203NC56内螺纹NC56外螺纹NC56内螺纹6REG内螺纹229NC61内螺纹NC61外螺纹NC61内螺纹7REG内或外螺纹(3) 稳定器结构型式和基本尺寸整体直棱稳定器上的直棱应制成4条。整体直棱稳定器的结构型式及基本尺寸应符合图3-7和表3-7规定。 图3-7 整体直棱稳定器（SY505191图2）1.耐磨层；2.本体表3-7 稳定器的基本尺寸（SY505191图5）稳定器工作外径D1，mmL25 mmD2 mm d mm L20，mm适用钻头直径，mm短 型 长 型 井底型钻柱型井底型钻柱型L3=150L1=350L3=300L1=700152.4 152 15
38、1 400500 12151 950 1050 1100 1200 1450 1550 1650 1750 152.4158.7158 15 7158.7165.1164 163165.1190.519018940050015957 950 10501100 12001450 15501650 1750190.5200.0199198200.0212.7212211400500600700178719501050115012501100120013001400145015501650 1750165017501850 1950212.7215.9215214215.9222.222122022
39、2.2241.3240239 400500600 70017871 9501050115012501100120013001400145015501650 1750165017501850 1950241.3244.5244243244.5250.8250249250.8311.1310 309600700800203229761250135014501400 1500 16001850 1950 20502050 2150 2250311.1444.5443 44 1700800900155016501750 1700 1800 1900 2150 2250 2350 2350 2450 2
40、550444.53.4.3 稳定器的基本尺寸(1) 设计参数 设计参数： 工具外径：9in (228.6mm)； 内径：71.4mm； 井深：3000mm； 压差：1-2MPa； 变径范围：0-30mm。(2) 基本尺寸稳定器的基本尺寸为： 1) 稳定器扶正段外径：D1 =258.6mm；2) 稳定器两端外径（嵌合段及打捞段）：D2=228.6mm；3) 稳定器水眼直径（内径）：d=71.4mm；4) 稳定器全长：L=1720mm；5) 稳定器扶正段长度：L2=200mm；6) 稳定器螺纹扣型：上端NC61，下端7REG。(3) 稳定器的螺旋升角与螺旋首尾在圆周方向相见角稳定器的螺旋升角与螺旋
41、首尾在圆周方向相见角有关，其公式为： (3-1)式中 螺旋升角（度）； L2 扶正段长度，mm； D1 扶正段外径，mm； 螺旋首尾在圆周方向的相间角度（弧度）。对四螺旋稳定器而言，首尾相间角必须大于90。这样才能保证第一条螺旋棱退出前，第二条螺旋棱已进入接触，从而保证螺旋棱与井壁接触的连续性。如果螺旋棱与井壁没有连续的接触，在旋转过程中不但稳定器会产生冲击，而且还会给钻柱系统增加另一个激振源，使系统更复杂更严重。随着首尾相间角的增加，稳定器运转更平稳、冲击载荷更小。与此同时，稳定器扶正段起始和结束部位与井壁的实际接触面积也随首尾相间角增加而增加，从而减小了接触压力。由于冲击载荷和接触压力减小
42、，将有助于减小螺旋棱的磨损速率。但是，当首尾相间角过大时，螺旋升角则太小，螺旋槽长度增加，泥浆流动阻力有所增加，不利于泥浆回流地面。螺旋升角过小还会给螺旋槽的铣削加工带来一定的难度。(4) 扶正棱断面宽度螺旋扶正棱宽度是指横截面上扶正棱弦宽b。在国外，稳定器扶正棱宽并没有规定的标准值。国内规定b=63mm。稳定器螺旋扶正棱的宽度直接影响扶正段与井壁之间的接触面积。如果螺旋棱过窄u，扶正段与井壁的摩擦接触面积减小，在相同工况下，作用于表面的比压增加，磨损速度加大，稳定器工作寿命缩短。螺旋棱宽度，扶正段部分的过流截面减小，增加泥浆的水头损失，不利于泥浆回流地面。显然，螺旋棱的宽度需要优化选择。(5) 稳定器扶正段引导角稳定器主要不是用于扩眼的，但在弯曲井眼或缩颈处，扶正段下端倒角必然起到一定扩眼作用。若倒角太大，如45势必增加导入阻力，加速倒角处的磨损。从结构的简单性卡去年，减小