CN102943635B - 变径、减磨钻柱扶正器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种变径、减磨钻柱扶正器，包括上接头、下接头、内接于上下接头之间的内管柱和外接于上下接头之间的外管柱；在内、外管柱之间滑动地密封套设有一锥筒，锥筒由圆柱段和其下方外径渐缩的圆锥段一体构成；锥筒上侧的内管柱套设有一拉簧，锥筒由该拉簧连接于上接头下方；位于锥筒上方的内管柱的管壁上设有透孔；外管柱的管壁上沿周向环设有多个穿孔，各穿孔中密封滑动设有一扶正柱，扶正柱的内端面与锥筒的圆锥段外表面接触并具有与该外表面吻合的接触面；扶正柱的外壁环设有凸缘，在凸缘与外管柱内壁之间套设有压簧。该扶正器可实现外径实时地紧贴井壁并具有减磨作用，可提高钻杆在钻井中的居中度、钻井质量和效率。

Description

变径、减磨钻柱扶正器

技术领域

本发明是关于一种用于石油钻井的井下工具，尤其涉及一种适用于石油钻井中利用钻井液作为循环介质的变径、减磨钻柱扶正器。

背景技术

在油气田水平钻井、定向钻井以及常规钻井等钻井作业中，由重力以及钻头与地层间的相互作用力等复杂力的作用，使得钻柱易产生偏斜或易躺在下井壁，很难居中，严重影响钻井质量。常规钻柱扶正器的扶正块直径不能变化，扶正精度不高，对提高钻柱居中度作用有限，在疏松井段以及井壁扩大井段更完全起不到扶正作用。常规扶正器在井下工作时被磨损现象也非常严重，随着钻井数量越来越多，钻井难度越来越大，油井需要一种能够使钻杆居中度提高、磨损度降低，从而提高钻井井眼质量的井下实用工具。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种变径、减磨钻柱扶正器，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变径、减磨钻柱扶正器，该扶正器可以提高钻杆在水平钻井、定向钻井以及常规钻井中的居中度并降低该扶正器的磨损度，由此提高钻井质量。

本发明的目的是这样实现的，一种变径、减磨钻柱扶正器，所述扶正器包括上接头、下接头、内接于上下接头之间的内管柱和外接于上下接头之间的外管柱；所述内、外管柱之间形成腔体；所述内管柱与上、下接头为固定密封连接；所述外管柱与上、下接头为密封转动连接；在内、外管柱之间滑动地密封套设有一锥筒，所述锥筒由圆柱段和其下方外径渐缩的圆锥段一体构成；所述锥筒上侧的内管柱套设有一拉簧，所述锥筒由该拉簧连接于上接头下方；位于所述锥筒上方的内管柱的管壁上设有透孔；所述外管柱的管壁上沿周向环设有多个穿孔，所述各穿孔中密封滑动设有一扶正柱，所述扶正柱的内端面与锥筒的圆锥段外表面接触并具有与该外表面吻合的接触面；所述扶正柱的外壁环设有凸缘，在所述凸缘与外管柱内壁之间套设有压簧。

在本发明的一较佳实施方式中，所述外管柱与上、下接头之间均设有TC轴承；所述TC轴承分别由设置在上、下接头外壁的TC轴承内圈和设置在外管柱两端内壁的TC轴承外圈构成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述上、下接头的外壁分别相对设有阶梯形的嵌合部，所述外管柱的两端转动地连接于所述嵌合部；所述外管柱的两端端面与嵌合部的阶梯端面之间设有密封圈。

在本发明的一较佳实施方式中，所述外管柱的两端端面与嵌合部的阶梯端面之间还设有滚动体。

在本发明的一较佳实施方式中，所述扶正柱的内端接触面上嵌设有多个滚动装置；所述滚动装置由滚珠嵌槽和设置于滚珠嵌槽内的滚珠构成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述外管柱的各穿孔上由螺钉密封连接一具有中心孔的盖体，所述各穿孔的直径大于扶正柱的凸缘直径，所述中心孔与扶正柱的直径相同，所述扶正柱密封滑设于所述中心孔中。

在本发明的一较佳实施方式中，所述上、下接头均为管接头；上接头为外接头，下接头为内接头。

由上所述，本发明的变径、减磨钻柱扶正器可有效地实现扶正器外径实时地紧贴井壁并具有减磨作用，由此能够提高钻杆在水平钻井、定向钻井以及常规钻井中的居中度和钻井质量；该扶正器结构简单，能够极大提高钻井效率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明变径、减磨钻柱扶正器的结构示意图。

图2：为图1中A-A剖面结构示意图。

图3：为图1中B处局部结构放大示意图。

图4：为图1中C处局部结构放大示意图。

图5：为图1中D处局部结构放大示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1～图5所示，本发明提出一种变径、减磨钻柱扶正器100，所述扶正器100包括上接头1、下接头2、内接于上下接头之间的内管柱3和外接于上下接头之间的外管柱4；所述内、外管柱3、4之间形成腔体；所述内管柱3与上、下接头1、2为固定密封连接(本实施方式中为管螺纹连接)；所述外管柱4与上、下接头1、2为密封转动连接；在内、外管柱3、4之间滑动地密封套设有一锥筒5，所述锥筒5由圆柱段51和其下方外径渐缩的圆锥段52一体构成，所述圆柱段51的内外侧壁上分别设有密封圈511、512；所述锥筒5上侧的内管柱3套设有一拉簧53，所述锥筒5由该拉簧53连接于上接头1的下方；位于所述锥筒5上方的内管柱3的管壁上设有透孔31(本实施方式中设置三个透孔31)；所述外管柱4的管壁上沿周向环设有多个穿孔41，在本实施方式中设置了三个穿孔41，所述各穿孔41中密封滑动设有一扶正柱6，所述扶正柱6的内端面与锥筒5的圆锥段52外表面接触并具有与该外表面吻合的接触面；所述扶正柱6的外壁环设有凸缘61，在所述凸缘61与外管柱4内壁之间套设有压簧62。在本实施方式中，所述上、下接头1、2均为管接头；上接头1为外接头，下接头2为内接头，所述上接头上端和下接头下端分别连接钻杆。

下入扶正器100时，钻井液不循环，扶正器处于小径状态；钻进时，具有一定压力的循环钻井液通过透孔31进入内、外管柱3、4之间的腔体，并位于锥筒5的上方，钻井液的压力克服拉簧53的拉力推动锥筒5沿内管柱轴向向下运动，锥筒5的轴向向下运动推动扶正柱6沿径向向外运动，达到使扶正柱向外扩展变大的目的，由此实现扶正器外径实时地紧贴井壁，液体压力越大，扶正柱贴井壁越紧；停钻后，拉簧53的拉力克服液体压力，使锥筒5沿轴向向上移动，同时，扶正柱6在压簧62作用下向内收回。由于所述扶正柱6与锥筒5之间为转动连接，外管柱4与上、下接头1、2为密封转动连接，钻进时，扶正柱6与外管柱4可实现沿中心轴线自由转动，达到减磨的目的。

由上所述，本发明的变径、减磨钻柱扶正器可有效地实现扶正器外径实时地紧贴井壁并具有减磨作用，由此能够提高钻杆在水平钻井、定向钻井以及常规钻井中的居中度和钻井质量；该扶正器结构简单，能够极大提高钻井效率。

进一步，如图1～图3所示，在本实施方式中，为了降低锥筒5与扶正柱6之间的摩擦阻力，所述扶正柱6的内端接触面上嵌设有多个滚动装置；所述滚动装置由滚珠嵌槽63和设置于滚珠嵌槽63内的滚珠64构成；

在本实施方式中，为了方便扶正柱6的安装，所述外管柱4的各穿孔41上由螺钉72密封连接一具有中心孔的盖体7，所述各穿孔41的直径大于扶正柱的凸缘61直径，所述中心孔与扶正柱6的直径相同，所述扶正柱6密封滑设于所述中心孔中。所述盖体7与外管柱4和扶正柱6的接触面上均设有密封圈71。

如图4、图5所示，在本实施方式中，所述外管柱4与上、下接头1、2之间均设有TC轴承8；所述TC轴承8分别由设置在上、下接头1、2外壁的TC轴承内圈81和设置在外管柱4两端内壁的TC轴承外圈82构成。进一步，所述上、下接头1、2的外壁分别相对设有阶梯形的嵌合部，所述外管柱4的两端转动地连接于所述嵌合部；所述外管柱4的两端端面与嵌合部的阶梯端面之间设有密封圈42；所述外管柱4的两端端面与嵌合部的阶梯端面之间还设有滚动体43，由此可进一步降低相对转动时的摩擦阻力。

本发明的扶正器入井时，扶正器处于小径状态，管柱下入摩阻小，利于扶正器下入井底。扶正器下到位置后，钻井液循环，具有一定压力的液体通过透孔进入内、外管柱之间的腔体，推动锥筒移动，锥筒的轴向向下移动使得扶正柱径向向外移动，扶正器直径变大，实现使钻杆居中的目的，有利于钻井质量的提高，扶正柱与井壁的贴紧程度主要取决于钻井液的压力大小。在钻进过程过，尤其是在钻遇不规则井径时，此扶正器的TC轴承、滚动体结构可实现扶正柱以及外管柱的自由转动，从而实现扶正器的减磨功能。当停钻后，停止钻井液循环，液体压力降低，由拉簧以及扶正柱上的压簧将锥筒、扶正柱拉(推)回，扶正器又处于小径状态，利于起钻。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种变径、减磨钻柱扶正器，其特征在于：所述扶正器包括上接头、下接头、内接于上下接头之间的内管柱和外接于上下接头之间的外管柱；所述内、外管柱之间形成腔体；所述内管柱与上、下接头为固定密封连接；所述外管柱与上、下接头为密封转动连接；在内、外管柱之间滑动地密封套设有一锥筒，所述锥筒由圆柱段和其下方外径渐缩的圆锥段一体构成；所述锥筒上侧的内管柱套设有一拉簧，所述锥筒由该拉簧连接于上接头下方；位于所述锥筒上方的内管柱的管壁上设有透孔；所述外管柱的管壁上沿周向环设有多个穿孔，所述各穿孔中密封滑动设有一扶正柱，扶正柱的外壁环设有凸缘且凸缘与外管柱的内壁之间套设有压簧，所述扶正柱的内端面与锥筒的圆锥段外表面接触并具有与该外表面吻合的接触面；所述扶正器还包括一减磨部，所述减磨部由嵌设在外管柱与上接头间的TC轴承、嵌设在外管柱与下接头间的TC轴承、设在外管柱一端端面与上接头嵌合部的阶梯端面之间的滚动体、设在外管柱另一端端面与下接头嵌合部的阶梯端面之间的滚动体、以及嵌设于扶正柱内端接触面的滚珠嵌槽内的多个滚珠共同构成，扶正柱和外管柱在轴向相对静止，减磨部使外管柱与扶正柱相对内管柱、锥筒及上下接头自由转动，从而形成当内管柱、上下接头快速转动时，扶正柱和外管柱相对内管柱、上下接头自由转动的具有变径功能的减磨扶正柱，降低钻柱快速旋转时变径扶正柱与井壁间的磨损。

2.如权利要求1所述的变径、减磨钻柱扶正器，其特征在于：所述TC轴承分别由设置在上、下接头外壁的TC轴承内圈和设置在外管柱两端内壁的TC轴承外圈构成。

3.如权利要求2所述的变径、减磨钻柱扶正器，其特征在于：所述上、下接头的外壁分别相对设有阶梯形的嵌合部，所述外管柱的两端转动地连接于所述嵌合部；所述外管柱的两端端面与嵌合部的阶梯端面之间设有密封圈。

4.如权利要求1所述的变径、减磨钻柱扶正器，其特征在于：所述外管柱的各穿孔上由螺钉密封连接一具有中心孔的盖体，所述各穿孔的直径大于扶正柱的凸缘直径，所述中心孔与扶正柱的直径相同，所述扶正柱密封滑设于所述中心孔中。

5.如权利要求1所述的变径、减磨钻柱扶正器，其特征在于：所述上、下接头均为管接头；上接头为外接头，下接头为内接头。