CN107130925A - 具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，包括本体和滚轮总成。所述的本体通过螺纹扣连接在井下工具之间，滚轮总成安装在本体外侧圆周方向均匀分布的棱台处，滚轮总成的滚轮轴向与本体轴向存在一定的夹角，在钻进过程中本体旋转，滚轮在井壁上螺旋滚动推动井下工具向前移动，并为钻头提供钻压，滚轮外表面和本体安装滚轮总成处都镶有合金齿，将摩擦方式变为滚动摩擦，可以减小井下钻具在钻进过程中与井壁的摩阻，还能防止滚轮泥包发生失效。本发明结构相对简单，成本低廉，强度高，使用寿命长，解决了现有技术中所存在的减阻效果差、结构复杂、强度低和使用寿命短的技术难题。
Description
技术领域
本发明是关于一种用于石油钻井的井下工具，尤其涉及一种具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器 。
背景技术
油气田在水平大位移井、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，使得钻柱易产生偏斜或易躺在井壁，很难居中，严重影响钻井质量。常规钻柱扶正器的扶正精度不高，对提高钻柱居中度作用有限，常规刚性扶正器在井下工作时被磨损现象也非常严重，周向阻力很大。在钻井过程中为了控制和调整井眼井斜，会大量使用扶正器，目前使用的扶正器除了刚性扶正器就是弹性扶正器，弹性扶正器主要根据弹簧的原理设计，具有较高的复位力，但下入和起出过程中会产生极大的轴向摩擦阻力，支撑力也不及刚性扶正器。
在大位移钻井的水平井段，由于钻井工具躺在井壁，旋转和向前钻进的阻力都很大，很难实现水平推动钻头向前运动，不能像竖直井通过钻铤加压在钻头上实现钻进。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，减小轴向和周向摩擦阻力，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，提出了一种具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，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在水平井中钻柱的居中度不高，摆动大，给钻头加压困难，井壁摩擦阻力大，使用寿命短，钻井井壁质量不好。本发明提供具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，本发明通过扶正器的滚轮与井壁接触，将滑动摩擦变为滚动摩擦，减小井下工具的工作时的周向阻力，滚轮在井壁螺旋滚动推动钻头向前钻进，该扶正器的扶正功能，增加钻进过程中井下钻具的居中度，并减少在提升和下井过程中对钻头的损坏，起保径的作用，减小钻井的轴向阻力，方便钻头多次起出和下入。
本发明的技术方案是：具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器是由本体和滚轮总成组成，所述的本体前后端通过螺纹扣连接在井下钻井工具之间，本体的圆柱外表面周向存在均匀分布的棱台，每个棱台都加工一个缺口用于安装滚轮总成；所述的滚轮总成包括滚轮、合金齿a、螺帽、螺栓轴、挡油环、外耐磨套筒、内耐磨套筒、密封圈，先依次将内耐磨套筒、外耐磨套筒和滚轮组装在一起，然后在滚轮的两端台阶孔各安装个挡油环，最后用螺栓轴和螺帽将其固定在本体的棱台缺口处，O型密封圈安装在挡油环的密封槽内，密封外界钻井液进入滚轮总成的旋转副里面，本发明的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，滚轮与井壁的摩擦方式将一般扶正器的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了钻井过程中井下工具与井壁的阻力，滚轮的轴向与本体的轴向存在一定的夹角，钻进过程中滚轮在井壁内部螺旋滚动推动井下工具向前移动，并为钻头提供钻压，特别在水平井段可以减小旋转阻力并推动钻头向前钻进。
上述方案中所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：所述的本体外侧圆周方向均匀分布的棱台数量为3个，棱台上加工有矩形缺口，缺口的两端钻有台阶孔，可以实现将滚轮安装在缺口处，并满足滚轮凸出的工作外径大于棱台的周向直径。
上述方案中所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：滚轮的轴向与本体轴向存在的角度，该角度的大小可以根据钻具的转速和所需的钻压来确定。
上述方案中所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：所述的由于滚轮斜安装在本体上，为实现滚轮外表面与井壁内表面线接触，将滚轮的外表面设计为鼓形。
上述方案中所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：所述的滚轮的外表面镶有合金齿防止与井壁打滑，导致增加钻压功能失效。
上述方案中所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：所述的本体在安装滚轮机构处依次镶有合金齿a、合金齿b和合金齿c，本体上的合金齿与安装在滚轮的合金齿相互交错排列，可以防止滚轮在井下发生泥包。
本发明的有益效果是：(1) 解决了井下钻具容易造成的遇阻或遇卡的难题，以滚轮的滚动摩擦代替滑动摩擦；(2) 该扶正器的滚轮总成采用安装可靠，拆装方便的连接方式, 并同时在轮滚表面上镶有合金齿，大大提高扶正器的耐磨性和工作可靠性；（3）在水平钻井、定向钻井以及常规钻井中，该扶正器有扶正作用同时还能为钻头提供钻压；(4)该扶正器的滚轮总成能有效避免被岩屑卡住的问题，并方便钻井过程中钻柱的下入和起出；（5）该扶正器机械结构简单，滚轮和本体之间的合金齿相互交错排列，能有效防止泥包现象导致的滚轮失效，并使井壁质量得到提高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的滚轮总成结构示意图。
图3是本发明图1中的A-A截面图。
图4是本发明图1的仰视图。
图5是本体结构示意图。
图6是本体结构三维示意图。
图中1.本体，2.滚轮，3.合金齿a，4.螺帽 ，5.螺栓轴，6.挡油环，7. 外耐磨套筒，8. 内耐磨套筒，9. 合金齿b，10. 合金齿c，11. O型密封圈。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行详细描述。
参见附图，本发明提出的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器是本体1和滚轮总成组成，所述的本体1前后端通过螺纹扣连接在井下钻井工具之间，本体1的圆柱外表面周向存在均匀分布的棱台，每个棱台都加工一个缺口用于安装滚轮总成；所述的滚轮总成由滚轮2、合金齿a3、螺帽4、螺栓轴5、挡油环6、外耐磨套筒7、内耐磨套筒8和O型密封圈11组成，先依次将内耐磨套筒8、外耐磨套筒7和滚轮2组装在一起，然后在滚轮2的两端台阶孔各安装个挡油环6，最后用螺栓轴5和螺帽4将其固定在本体1的棱台缺口处，O型密封圈11安装在挡油环6的密封槽内，密封外界钻井液进入滚轮总成的旋转副里面，本发明的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，滚轮2与井壁的摩擦方式将一般扶正器的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了钻井过程中井下工具与井壁的阻力，滚轮2的轴向与本体1的轴向存在一定的夹角，钻进过程中滚轮2在井壁内部螺旋滚动推动井下工具向前移动，并为钻头提供钻压，特别在水平井段可以减小旋转阻力并推动钻头向前钻进。
所述的本体1外侧圆周方向均匀分布的棱台数量为3个，棱台上加工有矩形缺口，缺口的两端钻有台阶孔，可以实现将滚轮2安装在缺口处，并满足滚轮2凸出的工作外径大于棱台的周向直径，滚轮2的轴向与本体1轴向存在的角度，该角度的大小可以根据钻具的转速和所需的钻压来确定。
所述的滚轮2斜安装在本体1上，为实现滚轮2外表面与井壁内表面线接触，将滚轮2的外表面设计为鼓形。滚轮2的外表面镶有合金齿防止与井壁打滑，导致增加钻压功能失效。本体1在安装滚轮机构处依次镶有合金齿a3、合金齿b9和合金齿c10，本体1上的合金齿与安装在滚轮2的合金齿3相互交错排列，可以防止滚轮2在井下发生泥包。
Claims (6)
1.具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器由本体（1）和滚轮总成组成，所述的本体（1）前后端通过螺纹扣连接在井下钻井工具之间，本体（1）的圆柱外表面周向存在均匀分布的棱台，每个棱台都加工一个缺口用于安装滚轮总成；所述的滚轮总成包括滚轮（2）、合金齿a（3）、螺帽（4）、螺栓轴（5）、挡油环（6）、外耐磨套筒（7）、内耐磨套筒（8）和O型密封圈（11），先依次将内耐磨套筒（8）、外耐磨套筒（7）和滚轮（2）组装在一起，然后在滚轮（2）的两端台阶孔各安装个挡油环（6），最后用螺栓轴（5）和螺帽（4）将其固定在本体（1）的棱台缺口处，O型密封圈（11）安装在挡油环（6）的密封槽内，密封外界钻井液进入滚轮总成的旋转副里面，本发明的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，滚轮（2）与井壁的摩擦方式将一般扶正器的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了钻井过程中井下工具与井壁的阻力，滚轮（2）的轴向与本体（1）的轴向存在一定的夹角，钻进过程中滚轮（2）在井壁内部螺旋滚动推动井下工具向前移动，并为钻头提供钻压，特别在水平井段可以减小旋转阻力并推动钻头向前钻进。
2.根据权利要求1所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：所述的本体（1）外侧圆周方向均匀分布的棱台数量为3个，棱台上加工有矩形缺口，缺口的两端钻有台阶孔，可以实现将滚轮（2）安装在缺口处，并满足滚轮（2）凸出的工作外径大于棱台的周向直径。
3.根据权利要求1所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：滚轮（2）的轴向与本体（1）轴向存在的角度，该角度的大小可以根据钻具的转速和所需的钻压来确定。
4.根据权利要求1所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：所述的由于滚轮（2）斜安装在本体（1）上，为实现滚轮（2）外表面与井壁内表面线接触，将滚轮（2）的外表面设计为鼓形。
5.根据权利要求4所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：所述的滚轮（2）的外表面镶有合金齿防止与井壁打滑，导致增加钻压功能失效。
6.根据权利要求1所述的具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器，其特征在于：所述的本体（1）在安装滚轮机构处依次镶有合金齿a（3）、合金齿b（9）和合金齿c（10），本体（1）上的合金齿与安装在滚轮（2）的合金齿（3）相互交错排列，可以有效地防止滚轮（2）在井下发生泥包。
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