CN106050165A - 一种刚性扶正器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种刚性扶正器，包括扶正器本体和扶正条，所述扶正条一体成型地设置于所述扶正器本体的外侧壁上，所述扶正器本体包括一体成型的上套和下套，所述上套为横截面自上而下逐渐增大的圆台体，所述下套为横截面自下而上逐渐增大的圆台体，所述上套的外侧壁上设置有多条右旋螺旋扶正条，所述下套的外侧壁上设置有多条左旋螺旋扶正条，所述多条右旋螺旋扶正条和多条左旋螺旋扶正条一一连接，且相对于所述上套和下套的连接线上下对称设置。本发明的刚性扶正器可以避免管柱的连接头发生松动，造成安全事故，延长扶正器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采井下设备技术领域，尤其涉及一种刚性扶正器。
背景技术
扶正器是属固井工具，牢固耐用，扶正力大，是一种能保证钻井固井质量的工具。
扶正器按照样式可分为两大类，弹性扶正器和刚性扶正器。
在下套管作业过程中，要求保持套管居中，一般均采用在管柱中加入扶正器的方式，而刚性扶正器能够使套管保持良好居中。
现有技术中的刚性扶正器，包括本体和设置于本体上的扶正条，该扶正条呈螺旋形排列在本体外侧壁上，采用这样结构的刚性扶正器由于扶正器在管柱起出或下入时会产生摩擦力，对管柱产生旋转力矩，换句话说，管柱侧壁也会对扶正器产生反作用力，正向的会使管柱的连接头发生松动，造成安全事故，反向的会对扶正器的使用寿命造成影响，大大地减少了扶正器的使用寿命。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种刚性扶正器。
根据本发明实施例的刚性扶正器，包括扶正器本体和扶正条，所述扶正条一体成型地设置于所述扶正器本体的外侧壁上，所述扶正器本体包括一体成型的上套和下套，所述上套为横截面自上而下逐渐增大的圆台体，所述下套为横截面自下而上逐渐增大的圆台体，所述上套的外侧壁上设置有多条右旋螺旋扶正条，所述下套的外侧壁上设置有多条左旋螺旋扶正条，所述多条右旋螺旋扶正条和多条左旋螺旋扶正条一一连接，且相对于所述上套和下套的连接线上下对称设置。
根据本发明的一个示例，所述上套的外侧壁上设置有6条右旋螺旋扶正条，所述下套的外侧壁上设置有6条左旋螺旋扶正条。
根据本发明的一个示例，所述右旋螺旋扶正条与左旋螺旋扶正条之间的螺距，所述螺距为等螺距，其计算公式如下：
Sj＝α1·Dmax(j＝1，2，...，m)
式中，
Sj -从下至上第j个螺距的大小(mm)；
j-从下至上第j个螺距的顺序数；
α1-等螺距的计算系数，其常用取值范围为0.5～1.2；
m-总螺距数；
Dmax-上套的外径(mm)。
根据本发明的一个示例，所述右旋螺旋扶正条与左旋螺旋扶正条之间的螺距，所述螺距为变螺距，其计算公式如下：
Sj＝α2·Dmax (j＝1)
Sj＝βj·Sj-1 (j＝2，3，...，m)
式中，
βj = 1 + j - 1K·m (j＝2，3，...，m)
Sj-从下至上第j个螺距的大小(mm)；
j-从下至上第j个螺距的顺序数；
α2-螺距S1的计算系数，其常用取值范围为0.5～1.2；
βj-从下至上第j个螺距的螺距增大系数；
K-与α2值相关的调整系数，其常用取值范围为1.5～3.0；
m-总螺距数；
Dmax-封闭挤扩体的外径(mm)。
根据本发明的一个示例，所述右旋螺旋扶正条与左旋螺旋扶正条的端部均设置有倒角。
根据本发明的一个示例，所述扶正器本体采用铸钢材质或铸铝材质，所述铸钢材质含有球状石墨，所述铸钢材质的原料配比为：2％的C，1.8％的Si，1％ 的Mn，1,2％的Cr，0.6％的Mo，0.05％的P，0.05％的S， 其余为Fe和杂质，各化学成分的质量百分比总和为100％。
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
图1是根据本发明的刚性扶正器的俯视图；
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的刚性扶正器。
如图1所示，根据本发明实施例的刚性扶正器，包括：扶正器本体1和扶正条2。
扶正器本体1和扶正条2一体成型，也可以采用焊接的连接方式，这在本行业内的技术人员眼里属于公知常识，故在此不再赘述。
根据本发明的其中一个实施例，扶正器本体1包括一体成型的上套和下套，上套为横截面自上而下逐渐增大的圆台体，下套为横截面自下而上逐渐增大的圆台体。两个圆台体上下连接后，形成了半径先变大再变小的一个筒体。在扶正器本体1与管体接触的时候，增加了扶正器本体1上的强度，减小了切应力，增加了其使用寿命。
根据本发明的其中一个实施例，在上套的外侧壁上设置有多条右旋螺旋扶正条2，下套的外侧壁上设置有多条左旋螺旋扶正条2，多条右旋螺旋扶正条2和多条左旋螺旋扶正条2一一连接，且相对于上套和下套的连接线上下对称设置。 详细地说，在上套的外侧壁上均布有6条右旋螺旋扶正条2，以扶正器本体1的轴向为上下方向，上套上设置有6条右旋螺旋扶正条2，下套上设置有6条与之对应的左旋螺旋扶正条2。
根据本发明的其中一个实施例，本发明的右旋螺旋扶正条2或左旋螺旋扶正条2之间的螺距，可以设置为等螺距，也可以设置有变螺距，等螺距会使流体形成均匀的螺旋流动，能使环空流体改变流速而作螺旋运动，使轴向驱替的同时增加一周向剪切驱动力。变螺距可以改变扶正器本身的受力位置，延长扶正器的使用寿命。
无论是哪种螺距，都可以使用。
如果是等螺距，那么螺距的大小计算公式如下：
Sj＝α1·Dmax(j＝1，2，...，m)
式中，
Sj -从下至上第j个螺距的大小(mm)；
j-从下至上第j个螺距的顺序数；
α1-等螺距的计算系数，其常用取值范围为0.5～1.2；
m-总螺距数；
Dmax-上套的外径(mm)。
如果是变螺距，那么螺距的大小计算公式如下：
Sj＝α2·Dmax (j＝1)
Sj＝βj·Sj-1 (j＝2，3，...，m)
式中，
βj = 1 + j - 1K·m(j＝2，3，...，m)
Sj-从下至上第j个螺距的大小(mm)；
j-从下至上第j个螺距的顺序数；
α2-螺距S1的计算系数，其常用取值范围为0.5～1.2；
βj-从下至上第j个螺距的螺距增大系数；
K-与α2值相关的调整系数，其常用取值范围为1.5～3.0；
m-总螺距数；
Dmax-封闭挤扩体的外径(mm)。
在本发明的实施例中，无论是等螺距还是变螺距，螺距的个数为1~3，具体根据扶正器本体1的长度而设定。
那么，假设螺距的个数为1，则上述计算公式如下：
如果是等螺距，那么螺距的大小计算公式如下：
Sj＝α1·Dmax(j＝1) =（0.5～1.2）· Dmax
式中，
Sj -从下至上第j个螺距的大小(mm)；
j-从下至上第j个螺距的顺序数；
α1-等螺距的计算系数，其常用取值范围为0.5～1.2；
m-总螺距数；
Dmax-上套的外径(mm)。
如果是变螺距，那么螺距的大小计算公式如下：
Sj＝α2·Dmax (j＝2) =（0.5～1.2）·Dmax
Sj＝βj·Sj-1 (j＝2) =（3-（1.5~3）2）S1
式中，
βj = 1 + j - 1K·m (j＝2)
Sj-从下至上第j个螺距的大小(mm)；
j-从下至上第j个螺距的顺序数；
α2-螺距S1的计算系数，其常用取值范围为0.5～1.2；
βj-从下至上第j个螺距的螺距增大系数；
K-与α2值相关的调整系数，其常用取值范围为1.5～3.0；
m-总螺距数；
Dmax-封闭挤扩体的外径(mm)。
在实际使用过程中，为了利于在井筒中下入，在右旋螺旋扶正条2与左旋螺旋扶正条2的端部均设置有倒角。倒角的半径为5~6厘米。
在本发明的实施例中，扶正器本体1和扶正条2均采用铸钢材质，当然也可以为铸铝材质，铸件表面不允许有冷隔，裂纹，缩孔和穿透性缺陷以及严重的残缺类缺陷。
铸钢材质含有球状石墨，所述铸钢的原料配比为：2％的C，1.8％的Si，1％ 的Mn，1,2％的Cr，0.6％的Mo，0.05％的P，0.05％的S， 其余为Fe和杂质，各化学成分的质量百分比总和为100％。
本实施例的刚性扶正器，具有上述结构后，主要适用于以下两种规格的套管；
套管一：
适用于套管外径177.8MM，钻头直径220MM，公差允许±1MM。
扶正器本体内径183MM，扶正器本体壁厚9MM，扶正器高度为100MM，公差允许±1MM。
扶正器外径216MM，公差允许±1MM。
每个扶正条的厚度为14MM，公差允许±1MM。
套管臂环上，在每两个扶正条的中间有一个螺栓通孔，装M12高强度螺栓，总计共有6个，以保证固定的稳固性。
每个扶正条的主视图投影与扶正器中心轴线夹角为25°，公差允许±1°。
值得注意的是，扶正器本体的中心孔上下面入口均有倒角，利于在井筒中下入，倒角尺寸为5*45°。
套管扶正器本体要求，无沙眼，无气孔，表面光滑无毛刺。
套管扶正器的材质为铸铝。
套管二：
适用于套管外径139.7MM，钻头直径216MM，公差允许±1MM。
扶正器本体内径143MM，扶正器本体壁厚9MM，扶正器高度为100MM，公差允许±1MM。
扶正器外径212MM，公差允许±1MM。
每个扶正条的厚度为14MM，公差允许±1MM。
套管臂环上，在每两个扶正条的中间有一个螺栓通孔，装M12高强度螺栓，总计共有6个，以保证固定的稳固性。
每个扶正条的主视图投影与扶正器中心轴线夹角为25°，公差允许±1°。
扶正器本体的中心孔上下面入口均有倒角，利于在井筒中下入，倒角尺寸为5*45°。
套管扶正器本体要求，无沙眼，无气孔，表面光滑无毛刺。
套管扶正器的材质为铸钢，要求达到45#钢级（含）以上。
上述两种刚性扶正器（合同编号为：15570000-13-MY4099-0003、15570099-14-MY4005-0016、15570099-15-MY5405-0005）已经被中石化华北石油工程有限公司广泛应用于生产中，并且质量可靠，运行状况良好，能够满足相关技术要求，未发生责任事故。符合油田工况条件使用。在提高产油量的同时，增加了安全性，而且使用非常方便，节省了很多人力物力，使生产效率大幅度提高。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种刚性扶正器，包括扶正器本体和扶正条，所述扶正条一体成型地设置于所述扶正器本体的外侧壁上，其特征在于，所述扶正器本体包括一体成型的上套和下套，所述上套为横截面自上而下逐渐增大的圆台体，所述下套为横截面自下而上逐渐增大的圆台体，所述上套的外侧壁上设置有多条右旋螺旋扶正条，所述下套的外侧壁上设置有多条左旋螺旋扶正条，所述多条右旋螺旋扶正条和多条左旋螺旋扶正条一一连接，且相对于所述上套和下套的连接线上下对称设置。
2.根据权利要求1所述的一种刚性扶正器，其特征在于，所述上套的外侧壁上设置有6条右旋螺旋扶正条，所述下套的外侧壁上设置有6条左旋螺旋扶正条。
3.根据权利要求1所述的一种刚性扶正器，其特征在于，所述右旋螺旋扶正条与左旋螺旋扶正条之间的螺距，所述螺距为等螺距，其计算公式如下：
Sj＝α1·Dmax(j＝1，2，...，m)
式中，
Sj -从下至上第j个螺距的大小(mm)；
j-从下至上第j个螺距的顺序数；
α1-等螺距的计算系数，其常用取值范围为0.5～1.2；
m-总螺距数；
Dmax-上套的外径(mm)。
4.根据权利要求1所述的一种刚性扶正器，其特征在于，所述右旋螺旋扶正条与左旋螺旋扶正条之间的螺距，所述螺距为变螺距，其计算公式如下：
Sj＝α2·Dmax (j＝1)
Sj＝βj·Sj-1 (j＝2，3，...，m)
式中，
βj = 1 + j - 1K·m (j＝2，3，...，m)
Sj-从下至上第j个螺距的大小(mm)；
j-从下至上第j个螺距的顺序数；
α2-螺距S1的计算系数，其常用取值范围为0.5～1.2；
βj-从下至上第j个螺距的螺距增大系数；
K-与α2值相关的调整系数，其常用取值范围为1.5～3.0；
m-总螺距数；
Dmax-封闭挤扩体的外径(mm)。
5.根据权利要求1所述的一种刚性扶正器，其特征在于，所述右旋螺旋扶正条与左旋螺旋扶正条的端部均设置有倒角。
6.根据权利要求1所述的一种刚性扶正器，其特征在于，所述扶正器本体采用铸钢材质或铸铝材质，所述铸钢材质含有球状石墨，所述铸钢材质的原料配比为：2％的C，1.8％的Si，1％ 的Mn，1,2％的Cr，0.6％的Mo，0.05％的P，0.05％的S， 其余为Fe和杂质，各化学成分的质量百分比总和为100％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161026 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |