CN104533313A - 螺旋多翼式万向轮套管扶正器及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺旋多翼式万向轮套管扶正器及其应用，它包括本体，所述本体外壁上均布设有若干个扶正体，每个扶正体上设有至少一个万向轮，且万向轮凸出于所述扶正体外表面，在所述本体的外壁的每两个扶正体之间均设有至少一个导流片，所述导流片相对于本体的轴向方向呈斜向设置，且所述导流片与扶正体平行设置或存在夹角。本发明的螺旋多翼式万向轮套管扶正器既能极大地减小下套管过程中的摩擦阻力，保证套管的顺利下入，又能极大程度的提高水泥浆的顶替效率，从而使得该扶正器整体作用效果达到了降低摩擦阻力和提高固井质量的双重作用。
Description
技术领域
本发明涉及石油开发钻井时下套管固井、完井领域，特别适合于大位移井、水平井等水平位移大的所有井型的固井、完井施工，保证套管顺利下入和提高固井质量的一种螺旋多翼式万向轮套管扶正器及其应用。
背景技术
随着大位移井、长水平段水平井的应用越来越广泛，随着水平位移的不断增加，下套管过程中的摩擦阻力值越来越大，同时，套管环空偏心越来越严重，致使注水泥顶替效率不高。为了改变这种状况，下套管过程中采用套管外加刚性扶正器的方案。但不同的扶正器效果相差非常大，如“CN 202673180 U” 刚性螺旋滚轮扶正器，套管下入过程与井壁为滚动摩擦，极大的减小了摩擦阻力，但对于复杂的井眼情况滚轮很容易卡死，从而导致起不到应有的效果，同时由于扶正体之间的空隙较大，水泥浆穿过相邻扶正条之间空隙时形成一定的扰流，一定程度上提高了水泥浆的顶替效率，但水泥浆流过时其旋动力不足，流态紊乱，不利于水泥浆的充分替浆，因此对于后期固井阶段水泥浆的顶替却起不到很好的效果；再如“CN 202718638 U”超低阻滚珠套管扶正器，下套管过程中变滑动摩擦为滚动摩擦且为点接触滚动摩擦，极大的减小了下套管过程中的摩擦阻力，但是该扶正器防脱挡板和钢珠之间极容易被井壁上的泥饼或砂砾卡死而变为滑动摩擦，起不到应有的减小阻力的效果，同时，该扶正器在后期水泥浆顶替过程中无法提高顶替效率，无法提高后期固井质量。考虑到现有的刚性扶正器在处理大位移井下套管过程中摩擦阻力过大而导致套管无法下入到指定深度的问题和水泥浆顶替效率不高的问题的局限性，所以，为了更好地解决上述问题，能很好的解决减小摩擦阻力和提高顶替效率问题的新式套管扶正器的研制迫在眉睫。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题之一，提供一种螺旋多翼式万向轮套管扶正器及其应用。
为了实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种螺旋多翼式万向轮套管扶正器，包括本体，所述本体外壁上均布设有若干个扶正体，每个扶正体上设有至少一个万向轮，且万向轮凸出于所述扶正体外表面，在所述本体的外壁的每两个扶正体之间均设有至少一个导流片，所述导流片相对于本体的轴向方向呈斜向设置，且所述导流片与扶正体平行设置或存在夹角。
根据本发明实施例的螺旋多翼式万向轮套管扶正器通过所述扶正器的万向轮使得下套管过程中的滑动摩擦变为滚动摩擦，且在不规则的井眼中万向轮可自行选择合理走向，极大程度的减小其摩擦阻力，使套管顺利下到指定深度或有效延伸套管下入深度；通过采用本发明螺旋多翼式万向轮套管扶正器，在水泥浆顶替过程中，所述扶正器的扶正体和导流片对水泥浆产生一个螺旋导流作用，使得注水泥排量在低于单纯轴向流动临界雷诺数的排量条件下即可形成紊流顶替的效果，既可以有效解决泥浆泵的负荷不能满足大排量注替的问题，又能很好地解决低注替排量对水泥浆稠化时间要求太长难以调整的问题，从而使得该扶正器整体作用效果达到了降低摩擦阻力和提高固井质量的双重作用。
综上可知，本发明的螺旋多翼式万向轮套管扶正器既能极大地减小下套管过程中的摩擦阻力，保证套管的顺利下入到指定深度或有效的延伸套管的下入深度，又能极大程度的提高水泥浆的顶替效率，从而使得该扶正器整体作用效果达到了降低摩擦阻力和提高固井质量的双重作用。
另外，根据本发明实施例的螺旋多翼式万向轮套管扶正器还可以具有以下附加技术特征：
优选的，所述扶正体相对本体的轴向方向也呈斜向设置，且相对于本体的轴向方向，所述扶正体与导流片斜向同一侧。由此可知，由于扶正体倾斜方向与导流片一致，故能减少扶正体在水泥浆前进方向上对其的阻力。当导流片与扶正体平行设置时，扶正体对水泥浆的阻力最小，也可使水泥浆产生螺旋流；当导流片与扶正体存在夹角时，由于经导流片导流的水泥浆流动方向与扶正体不一致，故可使水泥浆产生较好的紊流状态，进而提高水泥浆的顶替效率，提高固井质量。
优选的，所述导流片与扶正体之间的夹角从上端到下端逐渐变大。由此可知，该夹角处于连接渐变中，能使水泥浆产生更好的旋流状态，从而使水泥浆能够充分替浆，提高顶替效率。进一步优选的，所述导流片相对于扶正体之间的夹角由30°渐变为60°。
优选的，所述扶正体内设有至少一个万向轮安装槽，万向轮安装槽内设有定位螺孔，所述万向轮通过销轴安装在所述定位螺孔内。
优选的，所述导流片的长度小于扶正体的长度，导流片的高度小于扶正体的高度，导流片的宽度小于扶正体的宽度。
优选的，所述扶正体的数量为4～6个。
优选的，所述每个扶正体上设置2～3个万向轮。
优选的，所述相邻两个扶正体之间的导流片数量为2～4个。
优选的，所述导流片的表面呈弧线形，以减少导流片本身对流动水泥浆的阻力。
优选的，扶正体的升角为30°～60°，扶正体和导流片的最佳组合角度要根据实际情况而定，在此不再赘述。
本发明还提供一种利用上述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器在钻井施工中的应用，将扶正器装在套管上，在下套管过程中，所述扶正器的万向轮使得下套管过程中的滑动摩擦变为滚动摩擦，且在不规则的井眼中万向轮可自行选择合理走向，极大程度的减小其摩擦阻力，使套管顺利下到指定深度或有效延伸套管下入深度；在固井水泥浆顶替过程中，为了达到更好的顶替效果，理论上有两种办法：（1）高速层流来顶替-近似于紊流顶替，从而提高顶替效率，然而，该种顶替方法需要大功率的泥浆泵来支撑，泥浆泵负荷比较大，现场实际泥浆泵的负荷难以满足要求；（2）低速塞流顶替，该种顶替方法可以满足对水泥浆的顶替要求，但现场实际操作时由于顶替处于低速状态，对水泥浆的稠化时间要求比较长，现场难以调整。针对上述的问题，通过采用本发明螺旋多翼式万向轮套管扶正器，在水泥浆顶替过程中，所述扶正器的导流片对水泥浆产生一个螺旋导流作用，从而对水泥浆轴向流动产生较大的扰动，使得注水泥排量在低于单纯轴向流动临界雷诺数的排量条件下即可形成紊流顶替的效果，从而提高顶替效率，而且既可以有效解决泵的负荷不能满足大排量注替的问题，又能很好地解决由于水泥浆稠化时间太长难以调整的问题。从而使得该扶正器整体作用效果达到了降低摩擦阻力和提高固井质量的双重作用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明螺旋多翼式万向轮套管扶正器的结构示意图；
图2为本发明螺旋多翼式万向轮套管扶正器的万向轮的局部放大图。
附图标记说明：
1.本体；2.扶正体；3.圆形槽；4.导流片；5.万向轮；5-1.滚动体；5-2.螺栓；5-3.支撑约束板；5-4.带有螺纹的销轴。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面根据附图1详细说明本发明实施例的螺旋多翼式万向轮套管扶正器，包括本体1、扶正体2、圆形槽3、导流片4、万向轮5。本体1外壁上均匀分有四个为平行四边形结构扶正体2，每个扶正体2上有两个圆形槽3（万向轮安装槽），圆形槽3内设有定位螺孔。万向轮5通过带有螺纹的销轴5-4安装在圆形槽3内的定位螺孔内，销轴5-4可以在定位螺孔内自由旋转。万向轮5凸出于扶正体2外径；所述的本体1的外壁的每两个扶正体2之间都设有两个表面呈弧线形的导流片4。导流片4的长度小于扶正体2的长度，导流片4的高度小于扶正体2的高度，导流片4的宽度小于扶正体2的宽度。扶正体2和导流片4相对于本体1的轴向方向均呈斜向设置，且相对于本体1的轴向方向，扶正体2与导流片4斜向同一侧。导流片4与扶正体2之间存在夹角，且导流片4与扶正体2之间的夹角从上端到下端逐渐变大，优选夹角由30°渐变为60°。扶正体2的升角为30°～60°，扶正体和导流片的最佳组合角度也可要根据实际情况而定。
其中，扶正体2的数量根据本体1外径的大小选取适当的扶正体2数量，保证相隔两扶正体2之间的间隙合理，每个扶正体2上均设有两个万向轮5通过带有螺纹的销轴5-4安装在圆形槽3，使装有本扶正器的套管进入斜井段或水平井段时，扶正器与井眼的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦，而且在极不规则的井眼内万向轮可以自行选择合理走向从而大大减小了套管与井壁之间的摩擦力，同时，在后期固井顶替水泥浆过程中，在扶正体2和导流片4的作用下产生更好的旋流，从而极大的提高水泥浆的顶替效率，提高固井质量。
一种利用上述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器在钻井施工中的应用，将扶正器装在套管上，在下套管过程中，所述扶正器的万向轮5使得下套管过程中滑动摩擦变为滚动摩擦，且在不规则的井眼中万向轮可自行选择合理走向，极大程度的减小下套管过程中的摩擦阻力，使套管顺利下到指定深度或有效延伸套管下入深度；在固井水泥浆顶替过程中，为了达到更好的顶替效果，理论上有两种办法：（1）高速层流来顶替-近似于紊流顶替，从而提高顶替效率，然而，该种顶替方法需要大功率的泥浆泵来支撑，泥浆泵负荷比较大，现场实际泥浆泵的负荷难以满足要求；（2）低速塞流顶替，该种顶替方法可以满足对水泥浆的顶替要求，但现场实际操作时由于顶替处于低速状态，对水泥浆的稠化时间要求比较长，现场难以调整。针对上述的问题，通过采用本发明螺旋多翼式万向轮套管扶正器，在水泥浆顶替过程中，所述扶正器的导流片对水泥浆产生一个螺旋导流作用，从而对水泥浆轴向流动产生较大的扰动，使得注水泥排量在低于单纯轴向流动临界雷诺数的排量条件下即可形成紊流顶替的效果，从而提高顶替效率，而且既可以有效解决泵的负荷不能满足大排量注替的问题，又能很好地解决由于水泥浆稠化时间太长难以调整的问题。从而使得该扶正器整体作用效果达到了降低摩擦阻力和提高固井质量的双重作用。
综上，本发明实施例的螺旋多翼式万向轮套管扶正器具有以下有益效果：
本发明实施例的螺旋多翼式万向轮套管扶正器通过安放万向轮5使得下套管时滑动摩擦变为滚动摩擦，而且在极不规则的井眼内万向轮可以自行选择合理走向极大程度地减小下套管时的摩擦阻力，能更好的应对井下复杂的井眼情况，保证套管顺利的下到指定深度。
同时在固井水泥浆顶替过程中，螺旋扶正体2和导流片4的设置可以极大程度的改善水泥浆通过扶正器的流动状态，尤其是导流片设计：导流片4表面为弧线形，角度处于连续渐变中，对于后期固井时水泥浆流过导流片之间通道时，既减小了对水泥浆的阻力又能使水泥浆产生更大的周向速度，产生更好的旋流状态，从而使水泥浆能够充分替浆，从而提高水泥浆的顶替效率，提高固井质量。本发明既能减小下套管过程在的摩擦阻力，又能很好的提高水泥浆的顶替效率，本发明特别适合于大位移井、水平井等水平位移大的所有井型。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种螺旋多翼式万向轮套管扶正器，包括本体，所述本体外壁上均布设有若干个扶正体，其特征在于，每个扶正体上设有至少一个万向轮，且万向轮凸出于所述扶正体外表面，在所述本体的外壁的每两个扶正体之间均设有至少一个导流片，所述导流片相对于本体的轴向方向呈斜向设置，且所述导流片与扶正体平行设置或存在夹角。
2.根据权利要求1所述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器，其特征在于，所述扶正体相对本体的轴向方向也呈斜向设置，且相对于本体的轴向方向，所述扶正体与导流片斜向同一侧。
3.根据权利要求1或2所述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器，其特征在于，所述导流片与扶正体之间的夹角从上端到下端逐渐变大。
4.根据权利要求3所述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器，其特征在于，所述导流片相对于扶正体之间的夹角由30°渐变为60°。
5.根据权利要求1所述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器，其特征在于，所述扶正体内设有至少一个万向轮安装槽，万向轮安装槽内设有定位螺孔，所述万向轮通过销轴安装在所述定位螺孔内。
6.根据权利要求1所述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器，其特征在于，所述导流片的长度小于扶正体的长度，导流片的高度小于扶正体的高度，导流片的宽度小于扶正体的宽度。
7.根据权利要求1所述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器，其特征在于，所述扶正体的数量为4～6个。
8.根据权利要求1所述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器，其特征在于，所述每个扶正体上设置2～3个万向轮。
9.根据权利要求1所述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器，其特征在于，所述相邻两个扶正体之间的导流片数量为2～4个。
10.利用权利要求1-9任一项所述的螺旋多翼式万向轮套管扶正器在钻井施工中的应用，其特征在于，将扶正器装在套管上，在下套管过程中，所述扶正器的万向轮使得下套管过程的滑动摩擦变为滚动摩擦，且在不规则的井眼中万向轮可自行选择合理走向，极大程度的减小其摩擦阻力，使套管顺利下到指定深度或有效延伸套管下入深度；在水泥浆顶替过程中，所述扶正器的扶正体和导流片对水泥浆产生一个螺旋导流作用，使得注水泥排量可以在低于常规注替紊流临界雷诺数排量条件下达到紊流顶替的效果。
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| CN (1) | CN104533313A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105665401A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-06-15 | 成都高峰石油机械有限公司 | 一种石油钻杆支撑机构 |
| CN110067532A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-30 | 唐山冀东石油机械有限责任公司 | 侧向单流阀 |
| CN111749628A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-09 | 河北上善石油机械有限公司 | 套管扶正器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2046919U (zh) * | 1988-11-19 | 1989-11-01 | 况太槐 | 一种套管旋流扶正器 |
| US20030159834A1 (en) * | 2000-06-20 | 2003-08-28 | Kirk Ian Alastair | Centralizer |
| CN103104201A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-05-15 | 青州市春晖科技发展有限公司 | 一种多向调节转动式管套扶正器 |
| CN203066895U (zh) * | 2013-01-08 | 2013-07-17 | 四川省贝特石油技术有限公司 | 多翼式刚性套管扶正器 |
| CN203188936U (zh) * | 2013-04-02 | 2013-09-11 | 成都恩承油气有限公司 | 一种双向钻具稳定器 |
| CN204371129U (zh) * | 2014-12-30 | 2015-06-03 | 中国石油大学(华东) | 螺旋多翼式万向轮套管扶正器 |
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2014
- 2014-12-30 CN CN201410838468.8A patent/CN104533313A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2046919U (zh) * | 1988-11-19 | 1989-11-01 | 况太槐 | 一种套管旋流扶正器 |
| US20030159834A1 (en) * | 2000-06-20 | 2003-08-28 | Kirk Ian Alastair | Centralizer |
| CN203066895U (zh) * | 2013-01-08 | 2013-07-17 | 四川省贝特石油技术有限公司 | 多翼式刚性套管扶正器 |
| CN103104201A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-05-15 | 青州市春晖科技发展有限公司 | 一种多向调节转动式管套扶正器 |
| CN203188936U (zh) * | 2013-04-02 | 2013-09-11 | 成都恩承油气有限公司 | 一种双向钻具稳定器 |
| CN204371129U (zh) * | 2014-12-30 | 2015-06-03 | 中国石油大学(华东) | 螺旋多翼式万向轮套管扶正器 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105665401A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-06-15 | 成都高峰石油机械有限公司 | 一种石油钻杆支撑机构 |
| CN110067532A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-30 | 唐山冀东石油机械有限责任公司 | 侧向单流阀 |
| CN111749628A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-09 | 河北上善石油机械有限公司 | 套管扶正器 |
| CN111749628B (zh) * | 2020-08-05 | 2021-09-17 | 河北上善石油机械有限公司 | 套管扶正器 |
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