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

具有防泥包与加压推进功能的减摩扶正器
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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