CN106907117B - 万向轮式近钻头稳定器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种万向轮式近钻头稳定器，包括本体、钻头、万向轮机构。所述的万向轮机构安装在本体外侧圆周方向均匀分布的凹槽内，本体通过螺纹扣前端直接连接钻头，后端连接驱动杆件，万向轮机构比一般滚轮的自由度多，转动方向是两种轮子的转动合成，能很好适应钻头钻速变化引起的摩擦方向的变化，还能方便钻井时钻柱的下入和起出。该稳定器的外径与钻头外径一样大，能对钻头的切削齿起保护作用，保证钻井过程中井眼大小一致。本发明扶正结构简单，设计合理，能够减少钻柱与井壁的摩擦力、降低泥浆的流动阻力和下管阻力，提高钻头的居中度，增加扶正器的耐磨度，提高钻井井壁质量，从而增加钻井效率。
Description
技术领域
本发明是关于一种用于石油钻井的井下工具，尤其涉及用于钻头处的万向轮式近钻头稳定器。
背景技术
油气田在水平井、定向井以及常规井等的钻井作业中，由重力以及钻头与地层间的相互复杂的作用力，使得钻头很难居中，严重影响钻井质量。目前在地壳上钻孔时，经常会遇到一些研磨性的岩石，使钻头磨损加剧，导致钻头的工作直直径被磨损变小。新钻头无法以出厂尺寸到达井底，为了确保井径尺寸现有一般采用两种方式，一种方法是在钻头上增加保径作用的牙齿和保径块一用此来增强钻头的保径能力，延长钻头使用寿命，因为地壳上地质状况复杂的，钻头在研磨性强的底层中，采用上述方法的钻头使用寿命还是很短，并且制作钻头的材料非常昂贵，增加了钻井成本，这种方法已经开始不适合了。
另外一种方式是在钻头和钻铤之间连接稳定器，当钻头磨损到小于标准尺寸时当钻头磨损到小于标准尺寸时，稳定器可以扩大井径到标准井径，现在的稳定器一种是在稳定器本体上直接焊接具有强切削性能的材科，使稳主器成为扩眼工具，采用这样的稳定器容易磨损如损坏，焊接的切剖材料磨损后，需要重薪焊接切削材料、修补刃口，需花费大量时间，同时焊接在稳定器本体上的强切削材料与稳定器本体为固定连接，在钻井过程中，钻杆震动剧烈，使焊接在稳定器本体上的强切削材与地壳中的岩石硬碰硬接触，容易使切削刃掰断，使用效果还不是很好。另外一种是在稳定器本体上连接滚轮，利用滚轮上的切削齿来划眼，使上下井径相同，但现有稳定器滚轮上的切削刃容易被磨损，滚轮与钻头速度不一致，还增大了钻头的阻力，影响稳定器的使用性效果，缩短了钻头的使用寿命。常规刚性稳定器在井下工作时磨损现象非常严重，导致使用寿命短，不能长时间保护钻头。
在钻井过程中，应该尽量准确有效地控制井眼轨迹，提高机械钻速，减小轴向摩擦阻力，降低钻井成本。扶正器作为钻井过程的关键工具，应尽量满足复杂钻井条件的技术要求，降低经济成本，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、方便下入和起出，从而提高钻井井眼质量的井下实用工具，由此，本发明人凭借相关行业的经验与实践，提出一种万向轮式近钻头稳定器，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
为了解决背景技术中所述的扶正精度不高，居中度作用有限，井壁摩擦阻力大，钻头的摆动大，使用寿命短。本发明提供一种万向轮式近钻头稳定器，本发明通过本体圆周方向的万向轮与井壁接触，来提高钻头的居中度和减小钻头工作阻力，减少在提升和下井过程中对钻头的磨损，减小轴向阻力方便钻柱的起出和下入。
本发明的技术方案是：万向轮式近钻头稳定器是由本体、钻头、万向轮机构组成，所述的万向轮机构包括支座、外轮、内六方螺钉、中间轮、万向轮、轴、内六方螺钉b，轴上依次安放外轮、万向轮、中间轮、万向轮和外轮，轴两端再安放在支座内，再通过螺钉将万向轮机构安装在本体外侧圆周方向均匀分布的凹槽内，通过内六方螺钉a径向固定支座在本体的凹槽内，通过内六方螺钉b轴向固定支座在本体上，本体前端通过螺纹扣与钻头连接。万向轮式近钻头稳定器将钻柱与井壁的摩擦方式变为滚动摩擦，减小了工作阻力。
上述方案中所述的万向轮式近钻头稳定器，本体外侧圆周方向均匀分布的凹槽数量可以为3～6个。
上述方案中所述的万向轮式近钻头稳定器，在稳定器本体的一个凹槽内安放的万向轮个数为2个，为了增加扶正器去井壁的接触面积，从而可以增加对钻头的扶正效果。
上述方案中所述的万向轮式近钻头稳定器，在稳定器本体前端连接钻头，后端连接钻铤。
上述方案中万向轮式近钻头稳定器，所述的万向轮是由两种轮子组成，小轮跟随大轮一起运动的同时还能自转，它的自由度比滚轮多，能根据钻头运动实现实时滚动摩擦。
上述方案中所述的万向轮式近钻头稳定器，本体的每个凹槽内需要开8个螺纹孔与内六方螺钉a配合径向固定支座。
上述方案中所述的万向轮式近钻头稳定器，所述的本体的每个凹槽轴向壁开4个螺纹孔与内六方螺钉b配合轴向固定支座。
本发明的有益效果是：(1)解决了一般扶正器容易造成的遇阻或遇卡的难题，以万向轮的滚动摩擦代替滑动摩擦,并且万向轮比一般的滚轮的自由度多，可大大减少了扶正器与井壁的摩擦；(2)整套扶正器中只有万向轮是易损件,且万向轮采用安装可靠拆装方便的连接方式,同时采用硬质合金材料以提高其耐磨性,增加了工具的可靠性；(3)万向轮式近钻头稳定器可有效地实现钻头扶正器外实时地紧贴井壁并具有减磨作用，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；(4)万向轮式近钻头稳定器的万向轮能有效避免被岩屑卡住的问题，方便钻井过程中钻柱的下入和起出；(5)本扶正器机械结构简单，能够极大提高钻井效率，增加钻井质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明图1中的A-A截面图。
图3是本发明图1中的B-B截面图。
图4是万向轮结构示意图。
图5是支座结构示意图。
图中1.本体，2.支座，3.外轮，4.内六方螺钉a，5.中间轮，6.万向轮，7.轴，8.钻头，9.内六方螺钉b。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述：
参见附图，万向轮式近钻头稳定器是由本体1、钻头8、万向轮机构组成，所述的万向轮机构包括支座2、外轮3、内六方螺钉a4、中间轮5、万向轮6、轴7、内六方螺钉b9，轴7上依次安放外轮3、万向轮6、中间轮5、万向轮6和外轮3，轴7两端再安放在支座2内，再通过螺钉将万向轮机构安装在本体1外侧圆周方向均匀分布的凹槽内，通过内六方螺钉a4径向固定支座2在本体1的凹槽内，通过内六方螺钉b9轴向固定支座2在本体上，本体1前端通过螺纹扣与钻头8连接。万向轮式近钻头稳定器将钻柱与井壁的摩擦方式变为滚动摩擦，减小了工作阻力。
所述的万向轮式近钻头稳定器，它的本体1外侧圆周方向均匀分布的凹槽数量可以为3～6个，在稳定器本体1的一个凹槽内安放的万向轮6个数为2个，在稳定器本体1前端连接钻头，后端连接钻铤。
该万向轮式近钻头稳定器的万向轮6是由两种轮子组成，小轮跟随大轮一起运动的同时还能自转，它的自由度比滚轮多，能根据钻头运动实现实时滚动摩擦，延长它的工作寿命。
所述的万向轮式近钻头稳定器的本体1的每个凹槽内需要开8个螺纹孔与内六方螺钉a4配合径向固定支座2；本体1的每个凹槽轴向壁开4个螺纹孔与内六方螺钉b9配合轴向固定支座2。
在钻井过程由于在井底岩石结构复杂，钻头8的受力和运动十分复杂，导致钻头8的居中度和阻力变大，加快了钻头8的磨损，导致钻井时间大大延长。使用该万向轮式近钻头稳定器前端连接钻头8，在钻井过程中能很好的保护钻头8的齿，大大提高钻井效率。
Claims (7)
1.万向轮式近钻头稳定器,其特征是：所述的万向轮式近钻头稳定器由本体(1)、钻头(8)、万向轮机构组成，所述的万向轮机构包括支座(2)、外轮(3)、内六方螺钉a(4)、中间轮(5)、万向轮(6)、轴(7)、内六方螺钉b(9)，轴(7)上依次安放外轮(3)、万向轮(6)、中间轮(5)、万向轮(6)和外轮(3)，轴(7)两端再安放在支座(2)内，再通过螺钉将万向轮机构安装在本体(1)外侧圆周方向均匀分布的凹槽内，通过内六方螺钉a(4)径向固定支座(2)在本体(1)的凹槽内，通过内六方螺钉b(9)轴向固定支座(2)在本体上，本体(1)前端通过螺纹扣与钻头(8)连接,万向轮式近钻头稳定器将钻柱与井壁的摩擦方式变为滚动摩擦，减小了工作阻力。
2.根据权利要求1所述的万向轮式近钻头稳定器，其特征是：所述的本体(1)外侧圆周方向均匀分布的凹槽数量可以为3～6个。
3.根据权利要求1所述的万向轮式近钻头稳定器，其特征是：在稳定器本体(1)的一个凹槽内安放的万向轮(6)个数为2个。
4.根据权利要求1所述的万向轮式近钻头稳定器，其特征是：在稳定器本体(1)前端通过螺纹扣连接钻头，后端通过螺纹扣连接钻铤。
5.根据权利要求1所述的万向轮式近钻头稳定器，其特征是：所述的万向轮(6)是由两种轮子组成，小轮跟随大轮一起运动的同时还能自转，它的自由度比滚轮多，能根据钻头运动实现实时滚动摩擦。
6.根据权利要求1所述的万向轮式近钻头稳定器，其特征是：所述的本体(1)的每个凹槽内需要开8个螺纹孔与内六方螺钉a(4)配合径向固定支座(2)。
7.根据权利要求1所述的万向轮式近钻头稳定器，其特征是：所述的本体(1)的每个凹槽轴向壁开4个螺纹孔与内六方螺钉b(9)配合轴向固定支座(2)。
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