CN107178320B - 液压定位器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探、煤层气开发工具领域中的一种液压定位器。该液压定位器主要由基体、基座、卡销、密封装置、支撑架总成、支撑块、传压孔组成。本发明的液压定位器利用套管柱内的液压力使支撑模块伸出并固定在井壁上，这样每两个液压定位器就能将中间的套管柱抬离下井壁，并位于井眼中心，有助于提高顶替效率，改善固井质量，对于我国油气资源的安全高效开发，降低生产成本等具有重要作用。同时，液压定位器还具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠、成本低廉等优点。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探工具领域，尤其是一种液压定位器。
背景技术
在长水平段水平井、大位移井等复杂结构井中，套管柱由于自重位于井眼下井壁，套管柱与井眼严重偏心，造成套管柱下部钻井液顶替效率低，固井质量差，影响了复杂结构井的安全生产。针对套管柱居中度的改善，国内外主要采用套管扶正器，主要包括刚性扶正器、弹性扶正器。刚性扶正器具有强度高、不易变形等特点，但成本较高，环空水泥浆过流面积较小，应用范围有限；弹性扶正器具有成本低、加工制造便捷等特点，但容易变形，改善套管柱居中度不理想，然而由于成本很低，因此现场应用相对较多。为了克服上述两种扶正器的不足，进一步提高套管柱在井眼中的居中度，国内相继研发设计了多种类型的液压扶正器（如:201210359506.2、201410591067.7、201410591048.4、201210035980.X、201210562097.6、201620167210.4、201320804720.4），通过分析可以看出，均采用液压驱动扶正器外径扩大的方式，具有随套管柱下入时外径不扩大，下入摩擦阻力小，下至设计井深后，扶正器外径扩大改善套管柱居中度效果较好等特点，但仍存在以下问题亟待解决，（1）轴向尺寸长，在套管柱中串联多个会造成套管柱整体刚性增大，降低套管柱在复杂弯曲井段的通过能力，存在下入遇阻的风险；（2）液压控制模块结构复杂，加工与安装精度要求高，降低了操作的便捷性；（3）使用成本高限制了推广应用的范围，若安装数量多，套管柱居中度越好，但费用也越高，若减少安装数量，虽然能够节省资金，但套管柱居中度就会显著降低。
发明内容
本发明的目的是针对上述国内外现有扶正器存在的问题，提供一种既能在较小外径状态时随套管柱下入井内以减小摩擦阻力，下至设计井深后，又能利用液压驱动使外径变大，将套管柱抬离下井壁，改善套管柱居中度，同时还要结构简单，性能可靠，维护操作方便、成本低廉的液压定位器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
液压定位器，主要由基座2、卡销3、支撑架总成5、支撑块6组成；其特征是：所述基座2、支撑架总成5呈园筒状结构，其内壁沿轴向均设有T形或燕尾形的安装槽，卡销3内表面为锥面结构，多个卡销3和弹性支撑体被分别限定在对应的安装槽内；支撑架总成5和基座2由内向外通过各自的上、下限位凸沿嵌套后构成沿轴向密封插接配合机构，支撑块6呈园柱状结构，支撑块6被嵌套在支撑架总成5内，并与撑架总成5构成密封插接配合机构；支撑架总成5和支撑块6在沿轴向伸出过程中与对应的卡销3顶部端面构成限位配合。
上述方案进一步包括：
支撑架总成5为多级支撑架由内向外依次通过各自的上下限位凸沿嵌套后构成逐级密封插接配合机构，每级支撑架内壁沿轴向均设有T形或燕尾形的安装槽，并在每个安装槽内安装卡销3和弹性支撑，支撑块6安装在支撑架总成5的最内一级支撑架内。
所述的基座2为3-5个，并被均匀密封固定在筒状基体1的外侧凹槽内，凹槽上设有与基座2内腔贯通的传压孔7。
支撑块6外表面镶嵌防磨片。
支撑架总成5中的多级支撑架之间、支撑架总成5与支撑块6之间、支撑架总成5与基座2之间分别安装密封装置4。
本发明的液压定位器，既能够确保套管柱的居中度，又能最大限度的减小对环空过流面积的影响，提高了水泥浆的流速，进而提高固井质量。根据复杂结构井完井的工艺技术要求，可随时调整液压定位器的安装位置和数量，现场试验结果表明，利用液压定位器能够将复杂结构井的固井质量由目前合格等级提高至优秀等级，安全生产周期平均延长35%以上，节省了大量开发成本，为我国油气资源的高效开发提供了有力技术支撑。
同时，液压定位器还具有长度小，不增加套管柱刚性，结构设计简单，加工周期短，性能可靠，操作方便等特点。
附图说明
图1是本发明的一种液压定位器外部结构示意图。
图2是图1中的A-A截面示意图。
图3是本发明的一种液压定位器支撑架总成结构示意图。
图中：1-基体、2-基座、3-卡销、4-密封装置、5-支撑架总成、6-支撑块、7-传压孔。
具体实施方式
下面结合附图来详细描述本发明。
参照附图1、图2和图3，液压定位器主要由基体1、基座2、卡销3、密封装置4、支撑架总成5、支撑块6、传压孔7组成。基体1与套管连接，基座2安装在基体1上，基座2、支撑架总成5上均安装卡销3，支撑架总成5与支撑块之间安装密封装置4，支撑架总成5与基座2之间安装密封装置4，基体1上加工径向传压孔7，支撑架总成5由多级支撑架嵌套而成，支撑块6安装在支撑架总成5的最后一级支撑架内。
液压定位器连接在两根套管之间，在随套管柱下井的过程中，由于套管柱内液压力小，支撑架总成与支撑块不能伸出，此时液压定位器外径处于最小状态，有助于降低套管柱下入的摩擦阻力，增强套管柱下入的安全性；当套管柱下至设计井深时，开始逐渐增加套管内的液压力，液压力通过传压孔作用在支撑架总成和支撑块的底面上，当液压力升高至设定参数时，支撑架总成的各级支撑架、支撑块开始径向移动，液压定位器的外径逐步扩大，基座、支撑架总成上均安装单向卡销，其功能是使各级支撑架与支撑块只能朝井壁方向移动，当各级支撑架与支撑块经过一组卡销后，即被锁止而无法退回，从而确保了液压定位器的稳固性。当各级支撑架与支撑块全部移动至最高点时，液压定位器的外径扩至最大并紧贴井壁，在抬起套管柱的同时，也能将套管柱固定在井眼中心，有效防止了套管柱的移动。井下环境非常恶劣，井眼截面不是规则的圆形，基座、支撑架总成上安装有多组单向卡销，因此能够适应井眼形状的变化，即支撑架总成和支撑块只需要伸出并紧贴井壁，没必要完全伸出，从而确保了套管柱实时位于井眼中心。液压定位器可安装3-4个支撑架总成，既能够确保套管柱的居中度，又能最大限度的减小对环空过流面积的影响，提高了水泥浆的流速，进而提高固井质量。
Claims (2)
1.液压定位器，主要由基座（2）、卡销（3）、支撑架总成（5）、支撑块（6）组成；其特征是：所述基座（2）、支撑架总成（5）呈圆筒状结构，其内壁沿轴向均设有T形或燕尾形的安装槽，卡销（3）内表面为锥面结构，多个卡销（3）和弹性支撑体被分别限定在对应的安装槽内；支撑架总成（5）和基座（2）由内向外通过各自的上、下限位凸沿嵌套后构成沿轴向密封插接配合机构，支撑块（6）呈圆柱状结构，支撑块（6）被嵌套在支撑架总成（5）内，并与支撑架总成（5）构成密封插接配合机构；支撑架总成（5）和支撑块（6）在沿轴向伸出过程中与对应的卡销（3）顶部端面构成限位配合；支撑架总成（5）为多级支撑架由内向外依次通过各自的上下限位凸沿嵌套后构成逐级密封插接配合机构，每级支撑架内壁沿轴向均设有T形或燕尾形的安装槽，并在每个安装槽内安装卡销（3）和弹性支撑，支撑块（6）安装在支撑架总成（5）的最内一级支撑架内；所述支撑块（6）外表面镶嵌防磨片；所述支撑架总成（5）中的多级支撑架之间、支撑架总成（5）与支撑块（6）之间、支撑架总成（5）与基座（2）之间分别安装密封装置（4）。
2.根据权利要求1所述的液压定位器，其特征是：所述的基座（2）为3-5个，并被均匀密封固定在筒状基体（1）的外侧凹槽内，凹槽上设有与基座（2）内腔贯通的传压孔（7）。
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