CN107255018A - 一种可变直径滚轮式非旋扶正器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变直径滚轮式非旋扶正器，包括：扶正器轴公端、扶正套、扶正器轴母端、滚轮座、变径组件及滚轮。本发明所提供的扶正器使得可变直径滚轮式非旋扶正器可通过变径组件改变外径尺寸，从而在进入套管前缩小尺寸，顺利通过井口最窄处，进入套管后增大尺寸，支撑于套管内壁，以解决扶正器不能直接支撑在套管内壁上，导致切割刀切割时产生晃动，影响切割速度的问题，同时，使得可变直径滚轮式非旋扶正器在由井口下降至套管时，滚轮处于扶正器最外侧，即始终由滚轮与井口内壁及套管内壁相接触，降低了扶正器下降时受到的阻力。

Description

一种可变直径滚轮式非旋扶正器

技术领域

本发明涉及深水钻采作业设备技术领域，尤其涉及的是一种可变直径滚轮式非旋扶正器。

背景技术

油气田的开发一般要经过勘探、开发工程建设、生产及废弃处置全过程，废弃处置是其中的最终环节。根据国际惯例和《海洋石油弃井作业管理规则》，海上油气田停止生产作业后，如果没有其他用途或合理理由，必须准备退役和进行废弃处置。退役是指将石油装置从运行状态变为关闭的，无与碳氢化合物状态有关的活动（不包括与移离和其他处置有关的活动）。废弃处置是指将石油装置移至最终地，并就地再利用、循环利用或存放的过程。

在未来发展中，大批的井口退役已成为既定事实，尤其是到2020年，2002年以前建设的所有井口几乎都要退役，进行弃井作业。此外，在勘探过程中，有些探井或评价井经过勘探及评价后，若无开采价值，或是钻出无油气的“干井”， 均需进行废弃处置。

海上油气田废弃处置是一项涉及诸多方面的系统工程，虽然是开发工程的逆过程，但其涉及到的方面与开发过程不完全相同，有其特殊之处。海上结构物的拆除施工可归结为分离（主要采用切割技术）、吊装、运输、上岸处理或海上颠倒四部分。其中，机械切割是分离过程中较常采用的技术，其与聚能爆破切割不同，聚能爆破切割受环境和技术等因素的影响，使用受限较大，机械切割则无此限制。

非旋扶正器是深水井口切割装置的重要组成部分，如图1所示，其包括：扶正器轴公端1、扶正套2及扶正器轴母端3，它位于割刀的上下二处位置，起到稳定割刀的作用，但是在现有技术中，非旋扶正器都是非全尺寸（即无法支撑于套管壁）的，这是因为水下井口的结构所决定的，如图2所示：弃井切割部分在井口4下部的套管5内，但由于井口4内需要安装套管挂，所以井口4下端设计有一个最小尺寸d，传统的非旋扶正器外径制作都小于井口4的最小尺寸d，这样才能下入井口4下部的套管5内。而套管5内径大于井口4的最小尺寸内径，这样传统的非旋扶正器外径和套管内径之间就存在较大间隙，当割刀进行套管切割时由于传统的非旋扶正器不能直接支撑在套管内壁上，所以就会产生晃动和震动，割刀片由于受到震动冲击容易损坏，影响切割速度，由于晃动切割可能产生椭圆形，不在同一水平面上，切割量增大，同样会影响切割效率。目前深水井口只有国外生产，为了统一标准，各厂家的井口尺寸是一样的，无法通过改动井口尺寸来解决该问题。而该问题的存在，对于钻井平台日费率平均300~500万元来说，切割效率低下就会造成很大浪费和费用升高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可变直径滚轮式非旋扶正器，旨在解决现有技术中扶正器不能直接支撑在套管内壁上，导致切割刀切割时产生晃动，影响切割速度的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种可变直径滚轮式非旋扶正器，包括：依次设置的扶正器轴公端、扶正套及扶正器轴母端，其中，所述扶正套外缘间隔设置有多个滚轮座，每个所述滚轮座内设置有一变径组件，所述变径组件连接有一凸出于滚轮座的滚轮，所述变径组件用于带动滚轮沿扶正套径向移动，以改变扶正器外径；所述扶正器的最小外径足以使滚轮通过井口的最窄处，最大外径足以使滚轮支撑于套管壁。

优选方案中，所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其中，所述变径组件包括：轮轴及弹簧，所述轮轴与所述滚轮同轴设置，所述弹簧设置于所述轮轴面向扶正套一侧；所述滚轮座适配所述轮轴设置有两个导向槽，所述轮轴用于沿所述导向槽移动，并在朝向扶正套移动时压缩弹簧，而在弹簧的推动下背离扶正套移动。

优选方案中，所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其中，所述变径组件还包括：两个定位导向滑动轴座，两个所述定位导向滑动轴座分别设置在所述滚轮两侧；所述轮轴中部固定于滚轮，两端则分别固定于两个定位导向滑动轴座，所述定位导向滑动轴座中部适配轮轴设置有一轴孔；所述弹簧设置有两个，两个弹簧分别对应一个定位导向滑动轴座。

优选方案中，所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其中，所述变径组件还包括：两个定位螺钉，所述定位导向滑动轴座背离扶正套一侧设置有一螺钉孔，所述螺钉孔与所述轴孔相通，所述定位螺钉固定于螺钉孔，并与轮轴相接触。

优选方案中，所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其中，所述定位导向滑动轴座向下延伸设置有限位凸起，所述限位凸起与所述弹簧同轴设置，且插入弹簧内。

优选方案中，所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其中，所述变径组件还包括：两个弹簧座，所述弹簧座适配所述弹簧设置，位于所述弹簧面向扶正套一端。

优选方案中，所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其中，所述滚轮座上设置有一收容槽，所述弹簧、弹簧座及定位导向滑动轴座收容于所述收容槽。

优选方案中，所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其中，所述可变直径滚轮式非旋扶正器还包括：滑动轴承，所述滑动轴承设置于所述轮轴与所述滚轮之间。

优选方案中，所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其中，所述可变直径滚轮式非旋扶正器还包括：两个减阻垫圈，两个减阻垫圈分别设置在两个定位导向滑动轴座与滚轮之间。

优选方案中，所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其中，所述扶正套外缘间隔设置有四条滚轮座，每条所述滚轮座安装有三个滚轮。

本发明所提供的可变直径滚轮式非旋扶正器，由于采用了滚轮座、设置于滚轮座内的变径组件，使得可变直径滚轮式非旋扶正器可通过变径组件改变外径尺寸，从而在进入套管前缩小尺寸，顺利通过井口最窄处，进入套管后增大尺寸，支撑于套管内壁，以解决扶正器不能直接支撑在套管内壁上，导致切割刀切割时产生晃动，影响切割速度的问题。同时，由于采用了凸出于滚轮座的滚轮，使得可变直径滚轮式非旋扶正器在由井口下降至套管时，滚轮处于扶正器最外侧，即始终由滚轮与井口内壁及套管内壁相接触，降低了扶正器下降时受到的阻力。

附图说明

图1是现有技术中扶正器的整体结构示意图。

图2是现有技术中井口与套管连接结构示意图。

图3是本发明可变直径滚轮式非旋扶正器较佳实施例第一视角的结构示意图。

图4是本发明可变直径滚轮式非旋扶正器较佳实施例第二视角的结构示意图。

图5是图4中局部A的放大图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图3是本发明可变直径滚轮式非旋扶正器较佳实施例第一视角的结构示意图；图4是本发明可变直径滚轮式非旋扶正器较佳实施例第二视角的结构示意图；图5是图4中局部A的放大图。

如图3至图5所示，本发明所提供的可变直径滚轮式非旋扶正器（以下简称扶正器）包括：扶正套100，分别位于扶正套100左右两侧的扶正器轴公端（未图示）及扶正器轴母端（未图示），扶正器轴母端和扶正器轴公端通过丝扣连接，这是与现有技术相同的部分。本发明的改进之处重点在于，设置在扶正套100上的变径组件及滚轮208，变径组件使扶正器的外径可在一定范围内变动（扶正器外径以滚轮208最外侧的顶点到扶正套100轴线的垂直距离界定），滚轮208使扶正器的下降所受阻力更小。变径组件的变径范围要求其可使所述扶正器的最小外径足以使滚轮208通过井口的最窄处，最大外径足以使滚轮208支撑于套管壁。

在本发明的较佳实施例中，所述扶正套100外缘间隔设置有四条滚轮座200，当然，是否为四条并不影响本发明技术方案的实现，仅是一个优选实施例，四条滚轮座200的设

置是为了间隔90度设置滚轮208，提高扶正器的平衡性。之所以称之为条，是因为将滚轮座200设置呈长条状，而后在每条滚轮座200上设置多个滚轮208对于下降过程中扶正器的平衡最为有利，同时不至于增大原有扶正套100的尺寸；即通过最小的改动，实现最佳的效果。

所述滚轮座200设置有滚轮槽209，所述滚轮槽209用于收容滚轮208，此处的收容并非是将滚轮208全部容纳于滚轮槽209，而是将滚轮208的一部分置于滚轮槽209内。当然，滚轮槽209的设置也非必须的，比如，可以不设置滚轮槽209，而是通过伸缩杆支撑滚轮，那么，此时的滚轮208与滚轮座200之间是存在一定间距的，这个间距将大于等于滚轮208的活动范围，即可保证滚轮208能通过井口最窄处（也就是指背景技术中所述的井口的最小尺寸），也能保证滚轮208能直接接触套管内壁。那么，通过对比可知，伸缩杆支撑滚轮208的结构，相对于滚轮208收容于滚轮槽209的结构而言，一则稳定性不够，二则成本较高，三则容易损坏。

在具体实施时，优选将变径组件收容于滚轮槽209，而变径组件包括：轮轴202、两个弹簧203、两个定位导向滑动轴座207、两个定位螺钉206、两个弹簧座204。

其中，所述轮轴202穿过滚轮208中部的通孔并与滚轮208同轴设置，其与滚轮208之间可设置一滑动轴承201，此处需要注意的是，滚轮208需要完成的动作有两个，一为转动，二为移动；而轮轴202与滚轮208同时完成的动作是移动，轮轴202并不旋转，滑动轴承201的设置可以满足这点，而且还可降低滚轮208转动所遭受的内侧阻力，进而进一步降低扶正器下降所遭受的阻力。

所述滚轮208中部固定于滚轮208，两端则分别固定于两个定位导向滑动轴座207，为此，定位导向滑动轴座207设置了轴孔，用于适配轮轴202，那么容易理解的是，定位导向滑动轴座207是与轮轴202同步移动的。为了降低成本，两个定位导向滑动轴座207结构及尺寸设计为完全相同，轴孔的直径与滚轮208通孔的直径相同，轮轴202设计为圆柱型，两端可以有倒角。另外需要注意的是，轮轴202的两端端面并不与定位导向滑动轴座207的端面平齐，轮轴202需要贯穿定位导向滑动轴座207后收容于滚轮座200上的导向孔，在移动时，沿导向孔移动。

所述定位导向滑动轴座207若与滚轮208贴合的话，将导致在滚轮208转动时，二者相互摩擦，所产生的摩擦力很大，不仅会降低滚轮208的转速，而且会磨损滚轮208及定位导向滑动轴座207；本发明为了减小摩擦力，同时避免滚轮208及定位导向滑动轴座207被磨损，在二者之间设置了一减阻垫圈205，所述减阻垫圈205可以选择使用摩擦力较小、成本低的材料制作。

所述定位导向滑动轴座207不仅设置有轴孔，还设置有与轴孔相通的螺钉孔，螺钉孔设置在定位导向滑动轴座207背离扶正套100一侧，也就是外侧。设置螺钉孔的目的是为了安装定位螺钉206，设置定位螺钉206的目的是在轮轴202穿过轴孔到达指定位置后，固定轮轴202。当然，轮轴202的固定也可以使用其他方式，如轮轴202与轴孔采用过盈配合的方式相结合，也可以起到固定轮轴202于定位导向滑动轴座207的目的，但这种方式不仅装配麻烦，在需要维护维修时拆卸也麻烦。通过定位螺钉206压紧固定轮轴202则不然，结构简单，安装方便。

所述定位导向滑动轴座207背离轴孔一侧还设置有一限位凸起，所述限位凸起与弹簧203同轴设置，并位于弹簧203内。

所述弹簧座204适配所述弹簧203设置，位于所述弹簧203面向扶正套100一端，用于固定弹簧203一端。

扶正器的装配过程为：首先将弹簧座204装入滚轮槽209内，其次装入弹簧203，然后依次将定位导向滑动轴座207、滚轮208和减阻垫圈205装入滚轮槽209内（在安装滚轮208前先将滑动轴承201装入滚轮208内），然后将滚轮208轴装好，用定位螺钉206将滚轮208轴和定位导向滑动轴座207固定在一起，依次循环直至所有滚轮208装配完毕。

滚轮208外圆设计成弧形，弧度和井口最小尺寸接近，当扶正器下入井口时，滚轮208在井口最小直径处形成的径向压力下，因弹簧203受压而缩回，即扶正器外径自动缩小，从而可穿过井口最小处，因滚轮208与井口壁是滚动摩擦，并且每次通过井口最小直径处的滚轮208只有全部滚轮208的三分之一，即处于同一水平面上的4个滚轮208，从而可以减小扶正器穿过井口小直径处的摩擦阻力。当非旋扶正器进入井口下套管内大直径处时，滚轮208在弹簧203力作用下外扩，使非旋扶正器外径增大，贴合套管内壁起到较好的扶正作用。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可变直径滚轮式非旋扶正器，包括：依次设置的扶正器轴公端、扶正套及扶正器轴母端，其特征在于，所述扶正套外缘间隔设置有多个滚轮座，每个所述滚轮座内设置有一变径组件，所述变径组件连接有一凸出于滚轮座的滚轮，所述变径组件用于带动滚轮沿扶正套径向移动，以改变扶正器外径；所述扶正器的最小外径足以使滚轮通过井口的最窄处，最大外径足以使滚轮支撑于套管壁。

2.根据权利要求1所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其特征在于，所述变径组件包括：轮轴及弹簧，所述轮轴与所述滚轮同轴设置，所述弹簧设置于所述轮轴面向扶正套一侧；所述滚轮座适配所述轮轴设置有两个导向槽，所述轮轴用于沿所述导向槽移动，并在朝向扶正套移动时压缩弹簧，而在弹簧的推动下背离扶正套移动。

3.根据权利要求2所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其特征在于，所述变径组件还包括：两个定位导向滑动轴座，两个所述定位导向滑动轴座分别设置在所述滚轮两侧；所述轮轴中部固定于滚轮，两端则分别固定于两个定位导向滑动轴座，所述定位导向滑动轴座中部适配轮轴设置有一轴孔；所述弹簧设置有两个，两个弹簧分别对应一个定位导向滑动轴座。

4.根据权利要求3所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其特征在于，所述变径组件还包括：两个定位螺钉，所述定位导向滑动轴座背离扶正套一侧设置有一螺钉孔，所述螺钉孔与所述轴孔相通，所述定位螺钉固定于螺钉孔，并与轮轴相接触。

5.根据权利要求3所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其特征在于，所述定位导向滑动轴座向下延伸设置有限位凸起，所述限位凸起与所述弹簧同轴设置，且插入弹簧内。

6.根据权利要求3所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其特征在于，所述变径组件还包括：两个弹簧座，所述弹簧座适配所述弹簧设置，位于所述弹簧面向扶正套一端。

7.根据权利要求6所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其特征在于，所述滚轮座上设置有一收容槽，所述弹簧、弹簧座及定位导向滑动轴座收容于所述收容槽。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其特征在于，所述可变直径滚轮式非旋扶正器还包括：滑动轴承，所述滑动轴承设置于所述轮轴与所述滚轮之间。

9.根据权利要求3至7中任一项所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其特征在于，所述可变直径滚轮式非旋扶正器还包括：两个减阻垫圈，两个减阻垫圈分别设置在两个定位导向滑动轴座与滚轮之间。

10.根据权利要求1所述的可变直径滚轮式非旋扶正器，其特征在于，所述扶正套外缘间隔设置有四条滚轮座，每条所述滚轮座安装有三个滚轮。