偏心式滾輪套管剛性扶正器的製作方法

2023-07-05 17:37:06 1

專利名稱：偏心式滾輪套管剛性扶正器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油鑽採行業所用套管扶正器技術領域，是一種偏心式滾輪套管剛性扶正器。
背景技術：
目前在用的一類滾輪套管剛性扶正器(其中一種專利申請號200820103420. 2， 授權公開號CN201196035)主要針對減小水平井套管入井阻力而設計，該類扶正器扶正稜外側的包羅圓與圓筒內圓為同心圓(各扶正稜高度相同)。由於扶正器與套管之間、扶正稜與井眼之間均存在間隙，套管因重力作用會靠近井眼下側，如圖6所示，此時套管(7)的中心(O3)在井眼⑶的中心(0)下側，使得井眼⑶內套管(7)在上側間隙大於下側間隙，在洗井時，沉積在井眼(8)底側的巖屑(10)不易被鑽井液帶出；在固井時，水泥漿因不易填充底側間隙而降低固井質量。為了消除套管(7)在水平井眼(8)內的偏心現象，目前還有一種自動定位偏心式套管剛性扶正器(專利申請號92213763. 3，授權公開號:CN2119494)， 但該種扶正器因扶正稜傾斜角度較大，且扶正稜與井壁之間為滑動摩擦，隨套管入井阻力很大，基本沒有實際應用價值。
發明內容本實用新型的目的就是為了克服現有技術的不足，同時解決水平井套管不能可靠居中，套管入井阻力大的問題，提供一種偏心式滾輪套管剛性扶正器，該扶正器不僅能夠在使用時自動轉動並調整扶正方位，確保套管在水平井眼內上下間隙相同，而且能夠大幅度減小水平井套管入井阻力。本實用新型由筒體和分布在其外側的若干條直條扶正稜、左旋扶正稜和右旋扶正稜，以及鑲在扶正稜矩形方孔內的滾輪軸和滾輪組成。其特徵在於各條直條扶正稜、左旋扶正稜和右旋扶正稜的高度不完全相同，其中一條直條扶正稜高度最低，其餘各條扶正稜的高度則根據其距該直條扶正稜的距離，由近至遠而依次增高，距離相同則高度相同左旋扶正稜和右旋扶正稜對稱分布在直條扶正稜兩側，且同側旋向相同；直條扶正稜、左旋扶正稜和右旋扶正稜的橫切面均呈矩形或等腰梯形，每條上開有數個矩形方孔，方孔內容納滾輪及滾輪軸；扶正稜總數量>3條，其中直條扶正稜數量為廣2條，左旋扶正稜數量=右旋扶正稜數量>直條扶正稜數量；當直條扶正稜數量為2條時，它們的位置應對稱分布在筒體內圓柱軸線兩側。滾輪為鼓狀結構，其軸線位置開有圓形通孔，通孔內串過滾輪軸後固定在直條扶正稜、左旋扶正稜和右旋扶正稜上的矩形孔內，滾輪的滾動方向與其所在扶正稜的傾斜方向一致。滾輪軸為圓柱狀結構，其兩端固定在直條扶正稜、左旋扶正稜和右旋扶正稜上矩形孔內的兩側，滾輪軸中間串連滾輪。筒體為管狀結構，其外圓柱面上周向均勻分布各條直條扶正稜、左旋扶正稜和右旋扶正稜，各扶正稜外側包羅圓柱軸線與筒體內圓柱軸線不重合且相互平行，並且共同處在左旋扶正稜和右旋扶正稜的對稱平面內；筒體內圓柱軸線始終位於扶正稜外側包羅圓柱軸線與直條扶正稜之間。因扶正器各條扶正稜高度不同，其中一條直扶正稜高度最低，該直條扶正稜兩側的螺旋扶正稜高度依次增高，且對稱的兩條高度相同，離該直條扶正稜最遠的扶正稜高度則最高；扶正器在井眼內移動時會因螺旋扶正稜受到井壁摩擦力而發生轉動，但因扶正器上左旋和右旋的扶正稜數量相同且對稱分布，所以使扶正器正向和反向旋轉的分力最終總能達到一個平衡狀態，並使得高度最高的扶正稜能夠始終處於井眼下側，如圖5所示，從而使套管(7)軸心(O3)與井眼中心(0)重合為一條軸線，由此確保套管(7)上側間隙與下側間隙相同，從而便於沉積在井眼(8)下側的巖屑被泥漿帶出，固井時水泥漿能夠均勻充填環形空間。本實用新型的有益效果是結構簡單，功能可靠，既能自動轉動調整扶正位置，確保套管在井眼內不發生偏心，又能大大降低套管入井阻力，提高下套管作業效率，保障固井施工質量。以下結合附圖對本實用新型做進一步說明


圖1 偏心式滾輪套管剛性扶正器立體圖圖2 偏心式滾輪套管剛性扶正器徑向剖視圖圖3:偏心式滾輪套管剛性扶正器軸向半剖圖圖4:偏心式滾輪套管剛性扶正器軸向展開圖圖5:偏心式滾輪套管剛性扶正器工作原理圖圖6 現有技術中套管滾輪扶正器與套管的結構圖圖中1-筒體，2-直條扶正稜，3-左旋扶正稜，4-右旋扶正稜，5-滾輪軸，6_滾輪， 7-套管，8-井眼，9-扶正稜包羅圓柱，10-巖屑；0為井眼8軸心，O1為筒體1內圓柱的軸心， O2為扶正稜包羅圓柱9的軸心，O3為套管7軸心。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型做進一步說明如
圖1所示，本實用新型由筒體(1)和分布在其外側的直條扶正稜(2)、左旋扶正稜⑶和右旋扶正稜⑷，以及鑲在扶正稜矩形方孔內的滾輪軸(5)和滾輪(6)組成。如圖 2所示，直條扶正稜O)、左旋扶正稜C3)和右旋扶正稜(4)的高度不完全相同，其中直條扶正稜(a)的高度最低，其餘各條扶正稜(b、c、d、e)的高度則根據其距該直條扶正稜(a)的距離，由近至遠而依次增高，距離相同則高度相同，即C=d>b=e>a 左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜(4)對稱分布在直條扶正稜(2)兩側；直條扶正稜O)、左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜 (4)的橫切面均呈矩形或等腰梯形，每條上開有2個矩形方孔，方孔內容納滾輪(6)及滾輪軸(5)。如圖4所示，直條扶正稜(a)不傾斜，右旋扶正稜(b、c)向右傾斜，左旋扶正稜(d、 e)向左傾斜，螺旋扶正稜的傾斜角度α =60°、5° ； 如圖2、圖3、圖5所示，滾輪(6)為鼓狀結構，由優質耐磨合金鋼材製成， 其軸線位置開有圓形通孔，通孔內串過滾輪軸(5)後固定在直條扶正稜O)、左旋扶正稜 (3)和右旋扶正稜(4)上的矩形孔內，滾輪(6)的滾動方向與其所在扶正稜的傾斜方向一致。滾輪軸(5)為圓柱狀結構，由優質合金鋼製成，其兩端固定在直條扶正稜(2)、左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜(4)上矩形孔內的兩側，滾輪軸( 中間串連滾輪(6)。筒體(1)為管狀結構，由優質合金鋼製成，其外圓柱面上周向均勻分布各條直條扶正稜O)、左旋扶正稜 ⑶和右旋扶正稜G)，各扶正稜外側包羅圓柱(9)軸線(O2)與筒體(1)內圓柱軸線(O1) 不重合且相互平行，並且共同處在左旋扶正稜C3)和右旋扶正稜的對稱平面內；筒體 ⑴內圓柱軸線(O1)位於扶正稜外側包羅圓柱(9)軸線(O2)與直條扶正稜(2)之間，O1與 O2之間的距離為:0. 5*(D1-Cl^D2-Cl2)，(其中D1為井眼(7)直徑，(I1為各扶正稜外側包羅圓 (9)直徑，D2為扶正器筒體(1)內徑，d2為套管(7)外徑)。 使用該扶正器時，將扶正器按
圖1所示方向套在套管外部，當扶正器隨套管在水平段井眼移動時，由於滾輪(6)與井壁之間為滾動摩擦，所以套管入井阻力較小；又因下側井壁會對扶正稜施加摩擦力，當摩擦力作用在左旋扶正稜(d、e)上時，會使扶正器朝逆時針方向轉動，當摩擦力作用在右旋扶正稜(b、c)上時，會使扶正器朝順時針方向轉動，當摩擦力同時作用在左旋扶正稜(d)和右旋扶正稜(c)上時，因使扶正器旋轉的力矩大小相等、 方向相反，扶正器將不再轉動而保持穩定狀態，此時兩條最高的扶正稜(b、c)處在井眼下側，如圖5所示，這使得套管(7)的軸線(O3)與井眼⑶的軸線(0)重合為同一條軸線，即套管(7)上下兩側的間隙相同，此時洗井時巖屑易隨泥漿一起帶出井外，固井時水泥漿易充滿環空而提供固井質量。本實用新型特別適用於大斜度井及水平井完井時進行固井施工作業時的套管扶正。
權利要求1.一種偏心式滾輪套管剛性扶正器，由筒體(1)和分布在其外側的若干條直條扶正稜 O)、左旋扶正稜⑶和右旋扶正稜G)，以及鑲在扶正稜矩形方孔內的滾輪軸(5)和滾輪 (6)組成；其特徵是各條直條扶正稜O)、左旋扶正稜C3)和右旋扶正稜的高度不完全相同，其中一條直條扶正稜( 高度最低，其餘各扶正稜的高度據其距該直條扶正稜(2) 的距離，由近至遠依次增高；左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜(4)對稱分布在直條扶正稜(2) 兩側，且同側旋向相同；各直條扶正稜O)、左旋扶正稜(2)和右旋扶正稜(3)上均開有數個矩形方孔，方孔內容納滾輪軸(5)及滾輪(6)；滾輪(6)的滾動方向與其所在扶正稜的傾斜方向一致。
2.根據權利1所述的偏心式滾輪套管剛性扶正器，其特徵是直條扶正稜O)、左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜(4)的橫切面均呈矩形或等腰梯形；扶正稜總數量>3條，其中直條扶正稜( 數量為廣2條，左旋扶正稜C3)數量=右旋扶正稜(4)數量>直條扶正稜(2) 數量；當直條扶正稜(2)數量為2條時，它們的位置應對稱分布在筒體(1)內圓柱軸線(O1) 兩側。
3.根據權利1所述的偏心式滾輪套管剛性扶正器，其特徵是滾輪(6)為鼓狀結構，其軸線位置開有圓形通孔，通孔內串過滾輪軸(5)後固定在直條扶正稜O)、左旋扶正稜(3) 和右旋扶正稜(4)上的矩形孔內。
4.根據權利1所述的偏心式滾輪套管剛性扶正器，其特徵是滾輪軸(5)為圓柱狀結構，其兩端固定在直條扶正稜(2)、左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜(4)上矩形孔內的兩側，滾輪軸(5)中間串連滾輪(6)。
5.根據權利1所述的偏心式滾輪套管剛性扶正器，其特徵是筒體(1)為管狀結構，其外圓柱面上周向均勻分布各條直條扶正稜O)、左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜G)，各扶正稜外側包羅圓柱(9)軸線(O2)與筒體(1)內圓柱軸線(O1)不重合且相互平行，並且共同處在左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜(4)的對稱平面內；筒體(1)內圓柱軸線(O1)始終位於扶正稜外側包羅圓柱(9)軸線(O2)與直條扶正稜(2)之間。
專利摘要一種偏心式滾輪套管剛性扶正器，由筒體(1)和分布在其外側的若干條直條扶正稜(2)、左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜(4)，以及鑲在扶正稜矩形方孔內的滾輪軸(5)和滾輪(6)組成。各條直條扶正稜(2)、左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜(4)的高度不完全相同，其中一條直條扶正稜(2)高度最低，其餘各條扶正稜的高度則據其距該直條扶正稜(2)的距離，由近至遠依次增高，距離相同則高度相同；左旋扶正稜(3)和右旋扶正稜(4)對稱分布在直條扶正(2)稜兩側，且同側旋向相同。本實用新型能夠自動轉動並調整扶正方位，在確保套管在水平井眼內上下間隙相同的同時，能夠大幅度減小水平井套管入井阻力。
文檔編號E21B17/10GK202157758SQ201120222639
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者周戰雲 申請人:周戰雲