CN103075121A

CN103075121A - 一种整体式微弹性套管居中器及其制作方法

Info

Publication number: CN103075121A
Application number: CN2012102168879A
Authority: CN
Inventors: 李越; 李国恒; 李佳铭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明公开了一种仅由同一件材料经特殊处理工艺制作的整体式微弹性套管居中器及其制作方法，其外径至多不大于所钻井眼钻头直径的1％至5％，居中力至少可支撑起一根套管的重量，最小变形量不大于10％。制作方法上以中部加热扩眼成型为主，其扶正居中支撑力大，摩阻小，强度高，整体无铆、焊、铰链及编织等加工接点，推力弹片及套环不断裂不散架不脱落，有利于套管的安全顺利下入，最大可确保套管居中度达90％以上，有利于保证固井质量，从而达到良好的固井封固效果。特别适用于直井、斜井及水平井固井。本发明的整体式微弹性套管居中器结构简单，材料易得，工艺成熟，制造容易实现。

Description

一种整体式微弹性套管居中器及其制作方法

技术领域

本发明涉及钻井工程完井固井施工技术领域，特别涉及一种整体式微弹性套管居中器及其制作方法，属井下工具类。

背景技术

在国内外石油、天然气、盐业、地热以及地矿业等各类用途的钻井固井工程中，套管居中是提高水泥浆顶替效率，确保固井质量的关键因素之一。

常用的扶正器有两类。弹性扶正器能与井眼尺寸能较好的配合，具有较强的适应性，尤其当遇井径缩小或扩大时，其扶正居中，扩流或扰流提高顶替效率的作用十分明显。但当遇井斜较大时，尤其是在大斜度井和水平井固井时，这类弹性扶正器的扶正支撑力明显不足，套管居中度变差。刚性扶正器虽能很好地解决弹性扶正器扶正支撑力不足的问题，但由于其最大外径往往受到上层套管内径及井眼直径的限制，套管柱居中度也因此受到限制，对于提高环形空间顶替效率和水泥环的封固质量，常常也难以见到预期效果。而且，现有的弹性扶正器大多为经铆、焊、铰链或编织等工艺制作而成，在复杂的井眼条件下，扶正器脱焊、散架、脱落于井中卡死套管的问题时有发生，严重影响到下套管安全和固井质量。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于为固井施工提供一种整体式微弹性套管居中器及其制作方法。本发明的提出的整体式微弹性套管居中器，本质上还是一种通常称呼的扶正器，但它更好地集中了弹性扶正器和刚性扶正器的作用优势。可安全和有效地应用于直井、斜井、水平井的固井。

如图1所示，本发明提供的整体式微弹性套管居中器，其两端的套环(1)和周围分布的若干扶正居中推力弹片(2)仅为同一件材料构成。两端与套管接触的套环(1)略为平直，中部鼓出部分轴向开凿有若干长槽，形成流体通道，鼓出部分也因此而成为推力弹片，整体呈准腰鼓形。

如图3所示，本发明涉及的整体式微弹性套管居中器，在实际固井应用时，将从套管(4)公扣端套装于套管上，因此要求其套环(1)的内径较套管外径要大1～5毫米以上。为了更好地起到扶正套管在井眼(3)内居中的作用，同时有利于下套管，降低摩阻，中部向外鼓出的推力弹片(2)的整体外径不大于所钻井眼钻头直径的1％～5％。

本发明涉及的整体式微弹性套管居中器，其扶正居中力至少可以支撑起一根套管平放其上全部重量，此时的最小变形量不大于10％，优于现行33.3％的标准要求。

本发明涉及的整体式微弹性套管居中器，其扶正居中推力弹片的形状，可以是矩形的，也可以是中间大两端小的纺锤形(如图1)或其它特殊形状。而以纺锤形的受力状况更佳。

本发明涉及的整体式微弹性套管居中器，其结构简单，材料易得，制作工艺成熟，简单易行。其制作方法之一是：

一、将钢管切割成段。

二、加工两端内孔符合套环要求，并达一定深度。

三、在其中部适当位置沿轴向切割开若干所需形状的槽或缝。

四、中部加热至软化。

五、迅速将扩径器置入其中部位置，趁热扩径并冷却成型，形成推力弹片。

六、经淬火、回火或表面渗氮等工艺处理即可。

另一制作方法是：

一、将弹性钢板下料。

二、并排切割开若干所需形状的槽或缝。

三、将横着槽的中部冲压成两端平直的“弓”形工件。

四、沿着开槽方向为轴将钢板“卷管”，两端形成圆筒，中部便自然成为鼓形。

五、将卷成的圆筒对接口沿轴向作熔焊成为套环。

六、经淬火、回火或表面渗氮等工艺处理即可。

本发明涉及的整体式微弹性套管居中器，是由同一件材料经特殊处理工艺制作而成，尤以制作方法一为主，其结构造型特别，居中推力大，摩阻小，强度高，整体无铆、焊、铰链及编织等加工接点，弹片及套环之间不断裂，不散架，不脱落，有利于套管的安全顺利下入，有利于保证固井质量，从而达到良好的封固效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中，1-套环，2-推力弹片

图2为图1的俯视图。

图3为本发明实施应用示意图。

图中，1-套环，2-推力弹片，3-井眼(井壁)，4-套管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详述。

实施例一：340毫米整体式微弹性套管居中器，如图1所示，本实施例主要由两端的套环(1)及中部周向均匀分布的8个微弹性扶正居中推力弹片(2)组成，套环(1)与微弹性扶正居中推力弹片(2)仅为同一件材料。采用钢管割槽，中部加热扩径的方法制作。适用于340毫米套管，套环(1)的内径为343-345毫米，整体最大外径为449-455毫米，选材为60Si2Mn钢管，扶正居中推力弹片呈纺锤形，扶正居中推力约为1106.9公斤力，最大变形量小于5％。

实施例二：如图3所示，为244.5毫米整体式微弹性套管居中器的实际应用。本实施例以适用套管(4)尺寸为244.5毫米为例，由两端的套环(1)及中部周向均匀分布的8个微弹性扶正居中推力弹片(2)组成，套环(1)与微弹性扶正居中推力弹片(2)仅为同一件材料。其套环(1)的内径为247-249毫米，整体最大外径为314-325毫米，选材为65锰钢，扶正居中推力弹片为菱形，扶正居中推力约为725.3公斤力，最大变形量小于5％。适用于311.2毫米钻头井眼(3)的固井。

实施例三：本实施例以为177.8毫米套管固井为例，所用的是177.8毫米整体式微弹性套管居中器，其中部周向均匀分布的微弹性扶正居中推力弹片为6片，套环与推力弹片为同一件材料。该整体式微弹性套管扶正器的套环的内径为179-181毫米，整体最大外径为216-220毫米，选材为45号钢，扶正居中推力弹片为纺锤形，扶正居中推力约为471.8公斤力，最大变形量小于5％。适用于215.9毫米钻头井眼的固井。

实施例四：本实施例以为127毫米套管固井为例，所用的127毫米整体式微弹性套管居中器，其中部周向均匀分布的微弹性扶正居中推力弹片为5片，套环与推力弹片为同一件材料。套环内径为129-130毫米，整体最大外径为150-156毫米，选材为45号钢，扶正居中推力弹片为纺锤形，扶正居中推力约为235.3公斤力，最大变形量小于5％。适用于149.2毫米钻头所钻井眼的固井。

作为发明的进一步改进实施例。本发明扶正居中推力弹片可以是单弓的，也可以是双弓或多弓的。可以是8片、6片、5片等。扶正居中推力弹片形状可以是矩形的，也可以是纺锤形或其它形状的。主要采用钢管割槽，中部加热扩径的方法制作。本发明提供的整体式微弹性套管居中器的规格和适应性，包括所有尺寸套管和所匹配的所有尺寸钻头井眼。

Claims

1.一种整体式微弹性套管居中器，其特征在于其两端的套环(1)和周围分布的若干扶正居中推力弹片(2)仅为同一件材料构成。两端与套管接触的套环(1)略为平直，中部鼓出部分轴向开凿有若干长槽，成为流体通道，也因此而形成微弹性推力弹片。整体呈准腰鼓形。

2.根据权利要求1所述的整体式微弹性套管居中器，其特征在于套环(1)的内径较套管外径要大1～5毫米以上，中部向外鼓出的弹性推力片(2)的整体外径不大于所钻井眼钻头直径的1％～5％。

3.根据权利要求1所述的整体式微弹性套管居中器，其特征在于居中力至少可以支撑起一根套管平放其上全部重量，最小变形量不大于10％。

4.根据权利要求1所述的整体式微弹性套管居中器，其特征在于其主要制作方法是将钢管切割成段，加工两端内孔符合套环要求，并达一定深度；在其中部适当位置沿轴向切割开若干所需形状的槽或缝；中部加热至软化；迅速将扩径器置入其中部位置，趁热扩径并冷却成型而成。另一种方法是用卷板成型熔焊而成。

5.根据权利要求2所述的整体式微弹性套管居中器的中部向外鼓出的扶正居中推力弹片(2)的形状，可以是矩形的，也可以其它，而以纺锤形的效果更佳。