CN101979817B - 一种双三角形扶正器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于石油天然气开采的一种双三角形扶正器，它由上接头、上扶正体，下扶正体，下接头四部分组成。上扶正体上有三个沿圆周呈120°均布的扶正块，扶正块的中间凹槽内放有减小摩擦的钢球，扶正块外表面敷焊有硬质合金。各扶正块到上扶正体中心轴线距离相同，与井壁同时接触，且上扶正体与井壁总有三条在周向均布的接触线，而以这三条接触线为棱边所形成的井筒内接正三棱将上扶正体框扶在了井筒中间，实现了扶正。下扶正体与上扶正体结构相同，但框扶下扶正体的井筒内接正三棱柱与上扶正体的互为倒立关系，故扶正器就被两个相互倒立的井筒内接三棱柱锁定在井筒中间。本发明对泥浆流动阻力小，更适用于小井眼钻井；整体结构简单，加工制造容易。

Description

一种双三角形扶正器

技术领域

本发明涉及到用于石油天然气开采的一种双三角形扶正器，属于石油钻井设备领域。

背景技术

在石油天然气开发工程中，现使用的扶正器种类很多，主要有：弹性扶正器、刚性扶正器、刚性滚轮扶正器、可变径扶正器等。弹性扶正器在钻柱旋转时，对井壁的刮削作用比较强烈，并容易使扶正钢片断裂，更不适合多次使用。刚性扶正器是在与井眼直径几乎等大的厚壁钢管上加工出螺旋的钻井液通道，此类扶正器的特点在于扶正体部分所占的环空体积太大，对上返钻井液的阻力较大，容易造成颗粒较大的岩屑在附近沉积，增加了卡钻事故发生的可能性。刚性滚轮扶正器其结构较为复杂，同时其上的泥浆通道较小，对钻井液的阻力较大。可变经扶正器其结构与使用更为复杂，在常规钻井中一般不使用。

现代油气井钻井技术正在朝着节能与环保方向发展，这表明小井眼钻井技术的推广应用成为可能。小井眼钻井技术钻井时环空很小，要求井中工具钻用环空体积小，故要求使用小井眼中的扶正器要有较大的钻井液通道。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，通过综合分析现有扶正器，结合现代钻井技术发展趋势，提供一种双三角形扶正器。

本发明所采用的技术方案是：

本发明一种双三角形扶正器，主要由上接头、上扶正体，下扶正体，下接头组成。所述上扶正体上有三个沿圆周呈120°均布的扶正块。所述扶正块的中间凹槽内放有减小摩擦的钢球；所述扶正块外表面敷焊有硬质合金，以增加扶正块的耐磨性，确保扶正效果。三个扶正块到上扶正体中心轴线的距离相同，且各个扶正块与井壁同时接触，扶正块外表面与井筒内表面的接触是直径不同的两圆柱面接触，属于线接触。三个扶正块在圆周上均布，与井壁接触的三条接触线也沿圆周均布。因此，上扶正体与井壁总有三条在周向均布的接触线，这三条接触线也为井筒内一个内接正三棱柱的三条棱线，故以这三条接触线所形成的井筒内接正三棱将上扶正体框扶在了井筒中间，实现了扶正。井筒这一内接正三棱柱为扶正三棱柱。在上扶正体的截面上，扶正三棱柱截面为正三角形，该正三角形称为扶正三角形。

所述扶正块的截面是圆环形的，当扶正块与井壁接触受到压力时，沿圆周分布的压力均指向圆弧中心，这些压力的合力将汇聚于一点。因在上扶正体同一截面有三个相同的扶正块，故有三个力的汇聚点，以这三个力的汇聚点为顶点，可形成一正三角形，三角形在受到来自顶点的压力时，具有很好的稳定性。因此，在所述上扶正体内放置有上受力三棱柱，上受力三棱柱的三条棱边位于三个扶正块的根部，并卡在上扶正体内的浅槽中，由上压紧环和调整环固定在上扶正体中，以承受来自三个扶正体传递的压力，改善扶正器的受力效果。在上扶正体的截面上，上受力三棱柱截面就为以这三个力的汇聚点为顶点的正三角形，该三角形称为受力三角形。

所述下扶正体与上扶正体结构相同，但下扶正体中的受力三角形和扶正三角形均与上扶正体中的受力三角形和扶正三角形分别互为倒立关系。下扶正体的三个扶正块是将上扶正体的三个扶正块旋转了180°而放置，因此，下扶正体与井壁形成的扶正三棱柱同上扶正体与井壁形成的扶正三棱柱是互为倒立关系。这样，上下两个相互倒立的扶正三棱柱就将扶正器锁定在了井筒中间，钻杆柱得到了扶正。因扶正三棱柱在上扶正体截面上的扶正三角形与扶正三棱柱在下扶正体截面上的扶正三角形是互为倒立的关系，在原理上，一个扶正器有两个扶正三角形，故称作双三角形扶正器。此外，对整过扶正器而言，它具有六个在圆周上均布的扶正块，每个扶正块到扶正器轴线的距离是相同的，这样使扶正器在向任一个方向歪斜时，都能被扶正在井筒中间。并且，这六个扶正块分别分布在上下扶正体上，占有泥浆的过流面小，对泥浆流动阻力小。

为了保证上下扶正体的扶正三角形恰好互为倒立关系，并考虑到加工制造的难度，故将上下扶正体设置为两个相互独立的单元。上下扶正体是通过中间直螺纹来连接，并采用O型密封圈密封。通过调节放置于螺纹公扣和母扣之间的调整环的长度来实现两个扶正三角形的相对位置。

本发明的有益效果和优点如下：

1、扶正器的扶正体尺寸较小，占用泥浆过流面积小，对泥浆流动阻力小，更适用于小井眼钻井；2、扶正器内部流道与钻杆内部流道相差不大，对钻井液的流动影响小；3、该扶正器沿圆周布置六块扶正块，扶正效果好，又内置受力三棱柱，增强了受载能力；4、整体结构简单，加工制造容易，材料消耗少，成本低。

附图说明

图1是本发明一种双三角形扶正器的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面结构示意图；

图3是图1的B-B剖面结构示意图。

图中：1.上端盖，2.上接头，3.上压紧环，4.上受力三棱柱，5.上扶正体，6.扶正块，7.顶盖，8.钢球，9.调整环，10.密封圈，11.下扶正体，12.下受力三棱柱，13.下压紧环，14.下接头，15.下端盖，16.扶正块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方案作具体说明。

如图1、图2、图3所示，本发明一种双三角形扶正器由上接头2、上扶正体5，下扶正体11，下接头14组成。所述上扶正体5上设有三个沿圆周方向呈120°均布的扶正块6。所述扶正块6的中间凹槽内放有减小摩擦的钢球8；所述扶正块6外表面敷焊有硬质合金，以增加扶正块6的耐磨性，确保扶正效果。三个扶正块6到上扶正体5中心轴线的距离相同，且各个扶正块6与井壁同时接触，扶正块6外表面与井筒内表面的接触是直径不同的两圆柱面接触，属于线接触。三个扶正块6在圆周上均布，与井壁接触的三条接触线也沿圆周均布。因此，上扶正体5与井壁总有三条在周向均布的接触线，这三条接触线也为井筒内一个内接正三棱柱的三条棱线，故以这三条接触线所形成的井筒内接正三棱将上扶正体5框扶在了井筒中间，实现了扶正。

如图2所示，所述上扶正体5内放置有上受力三棱柱4，上受力三棱柱4的三条棱边位于三个扶正块6的根部，并卡在上扶正体5内的浅槽中，并由上压紧环3和调整环9固定在上扶正体5中。扶正块6的中间凹槽内放有减小摩擦的钢球8。

在图2、图3中，所述下扶正体11与上扶正体5结构相同，但下扶正体11中的受力三角形和扶正三角形均与上扶正体5中的受力三角形和扶正三角形分别互为倒立关系。下扶正体11的扶正块16是将上扶正体5的扶正块6旋转了180°而放置在圆周上，因此，下扶正体11与井壁形成的扶正三棱柱同上扶正体5与井壁形成的扶正三棱柱是互为倒立关系。上扶正体5与下扶正体11采用直螺纹连接，但连接后下扶正体11的三个扶正块16与上扶正体5的三个扶正块6在周向的位置互为倒立关系，且连接后，上扶正体5中的上受力三棱柱4和下扶正体11中的下受力三棱柱12也互为倒立关系。

为了保证上扶正体5和下扶正体11的扶正三角形相互倒立的位置关系，上扶正体5与下扶正体11是通过中间直螺纹来连接，并采用O型密封圈10密封。通过调节放置于螺纹公扣和母扣之间的调整环9的长度来实现两个扶正三角形的相对位置。

该扶正器通过上接头2和下接头14来连入钻杆柱。同时，上接头2联接在上扶正体5上，压紧上压紧环3，使得上受力三棱柱4固定在上扶正体5内；下接头14联接在下扶正体11上，压紧下压紧环13，使得下受力三棱柱12固定在下扶正体11内。

Claims (2)

1.一种双三角形扶正器由上接头(2)、上扶正体(5)、下扶正体(11)、下接头(14)组成，其特征在于：所述上扶正体(5)上设有三个沿圆周方向呈120°均布的扶正块(6)；所述扶正块(6)的中间凹槽内放有减小摩擦的钢球(8)；扶正块(6)外表面敷焊有硬质合金；三个扶正块(6)到上扶正体(5)中心轴线的距离相同，且各个扶正块(6)与井壁同时接触，扶正块(6)外表面与井筒内表面的接触是直径不同的两圆柱面接触，属于线接触；上扶正体(5)与井壁总有三条在周向均布的接触线，这三条接触线也为井筒内一个内接正三棱柱的三条棱线，故以这三条接触线所形成的井筒内接正三棱将上扶正体(5)框扶在了井筒中间，实现了扶正，井筒这一内接正三棱柱为扶正三棱柱；在上扶正体(5)的截面上，扶正三棱柱截面为正三角形，该正三角形称为扶正三角形；所述上扶正体(5)内放置有上受力三棱柱，上受力三棱柱的三条棱边位于三个扶正块(6)的根部，并卡在上扶正体内(5)的浅槽中，由上压紧环(3)和调整环(9)固定在上扶正体中，以承受来自三个扶正块(6)传递的压力，改善扶正器的受力效果；在上扶正体(5)的截面上，上受力三棱柱截面就为以这三个力的汇聚点为顶点的正三角形，该三角形称为受力三角形。

2.根据权利要求1所述的一种双三角形扶正器，其特征在于：所述下扶正体(11)与上扶正体(5)结构相同，但下扶正体(11)的扶正块(16)是将上扶正体(5)的扶正块(6)旋转了180°而放置在下扶正体(11)的圆周上。

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