CN108894737A - 内藏式液压扶正器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及扶正器技术领域,是一种内藏式液压扶正器;其包括中心轴、外筒、弹簧片和压簧机构;中心轴为空心轴结构,在中心轴外间隔固定安装有外筒,外筒与中心轴之间形成环腔,在外筒上圆周分布有至少三个上下向的弹片伸出窗口。本发明结构合理而紧凑,使用方便;在入井时,弹簧片内藏在环腔内,能够在井口的竖直段减少套管下入的摩阻,套管下入的速度更快,使固井效率更高;本液压扶正器的外部尺寸小于井眼内径尺寸,所以相较于刚性扶正器下入更加灵活;除此,由于本液压扶正器采用的是弹簧片,其带有一定弹性,在启动扶正状态下能够随井眼的粗细进行弹性调节,适用井眼的范围更广。

Description

内藏式液压扶正器
技术领域
本发明涉及扶正器技术领域,是一种内藏式液压扶正器。
背景技术
扶正器是固井中一个常用工具,起到使套管在井眼中居中的作用;目前使用的扶正器,按照样式可分为两大类,分别是弹性扶正器和刚性扶正器;其中,在弹性扶正器中最为常用的是弓形套管扶正器,弓形套管扶正器包括圆箍和弓形弹簧片;弓形套管扶正器通过其弓形弹簧片在井眼中扶正支撑,来保证套管居中;但在实际的水平井及大位移井中,真正需要扶正器进行居中作用的是在斜井段和水平井段,通常竖直井段则不需要扶正器扶正,入井套管可以受重力作用自动扶正;而在使用弓形套管扶正器时会发现,弓形套管扶正器的弓形弹簧片从入井开始就始终顶在井眼内壁上,无论是在竖直井段还是在斜井段、水平井段,这种通过弓形弹簧片居中支撑的状态下,随着套管下入,还会产生较大的摩阻,摩阻会影响套管下入速度,从而进一步影响固井的效率;刚性扶正器虽然也存在弓形套管扶正器的上述问题,但因为刚性扶正器与井眼内壁之间没有压紧的作用力,磨阻相对较小,但由于刚性扶正器,容易使整体套管串显得很僵硬,使用灵活度差,套管串下入困难,能够适用的井眼范围小。
发明内容
本发明提供了一种内藏式液压扶正器,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决弓形套管扶正器会产生较大磨阻,以及刚性扶正器灵活性差的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的:一种内藏式液压扶正器,包括中心轴、外筒、弹簧片和压簧机构;中心轴为空心轴结构,在中心轴外间隔固定安装有外筒,外筒与中心轴之间形成环腔,在外筒上圆周分布有至少三个上下向的弹片伸出窗口,在弹片伸出窗口处的环腔内安装有弹簧片和能通过压缩弹簧片并使弹簧片向弹片伸出窗口外弓起的压簧机构。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:
上述压簧机构可包括推力连接环、剪切销钉和推力滑套;在环腔内部上端的中心轴上套装有推力连接环,推力连接环下部与中心轴之间安装有防退机构;弹簧片下端固定,弹簧片的上端通过紧固件固定在推力连接环外;在推力连接环下侧的中心轴上通过剪切销钉固定安装有推力滑套;中心轴为外部呈上宽下窄的阶梯轴,在推力滑套的下端内设有受压内环台,受压内环台密封套装在中心轴窄径段上,受压内环台上端卡在中心轴宽径段与中心轴窄径段之间的轴肩上;在轴肩上方的推力滑套设有传压孔。
上述中心轴下部窄径段外可设有卡槽,在卡槽内装有开口的支撑卡环;支撑卡环的外环面顶在弹簧片上。
上述防退机构可包括防退环和支撑环;在中心轴上部宽径段的中部外设有防退倒齿段,防退倒齿段上由上至下排列分布有倒齿;在推力连接环的下部内设有凹槽,在凹槽的上部内由上至下依次安装有防退环和支撑环,防退环为开口环或多瓣组合环,在防退环上设有内齿,并啮合安装在防退倒齿段的上端外;凹槽的下部内设有螺纹,推力滑套的上端通过螺纹固定安装在凹槽下部内;支撑环坐于推力滑套的顶端;在防退环的下部外和支撑环的上部内分别设有能相互匹配的环锥面。
上述外筒可通过上固定环座和下固定环座固定安装在中心轴外;在中心轴的下侧外设有螺纹,下固定环座通过螺纹固定安装在中心轴上;在下固定环座的上端外设有卡槽,外筒下端坐于卡槽上;外筒的上端内设有螺纹,并通过螺纹与上固定环座固定安装在一起;上固定环座通过圆周分布的紧固件固定安装在中心轴的上侧外;中心轴、上固定环座、下固定环座和外筒之间形成空腔;与弹簧片对应的下固定环座上设有插槽,弹簧片下端插入插槽内,并通过紧固件固定连接在一起。
上述上固定环座的上端外和下固定环座的下端外可分别倒斜过渡形成环锥面。
上述外筒、上固定环座下部和下固定环座上部的外径可相一致。
上述弹片伸出窗口的上端中部可设有竖直的导向槽,与导向槽对应的弹簧片和推力连接环上通过紧固件固定在一起;紧固件的外端分别位于与其对应的导向槽内。其中,紧固件的外端位于导向槽内,对通过紧固件连接的推力连接环和弹簧片进行周向限位,避免弹簧片在空腔内转动错位,保证弹簧片从弹片伸出窗口处伸出;除此以外,弹簧片的上端通过导向槽两侧的外筒遮挡,不仅保证连接,避免弹簧片上端与推力连接环之间因弹簧片弓起变形量过大而导致脱连的情况发生,提高本扶正器的使用可靠性。
上述中心轴的上端内侧和下端外侧分别可设有螺纹。
上述传压孔上侧的中心轴与推力滑套之间可固定安装有至少一道密封圈;传压孔下侧的中心轴与受压内环台之间固定安装有至少一道密封圈。
本发明结构合理而紧凑,使用方便;在入井时,弹簧片内藏在环腔内,能够在井口的竖直段减少套管下入的摩阻,套管下入的速度更快,使固井效率更高;本液压扶正器的外部尺寸小于井眼内径尺寸,所以相较于刚性扶正器下入更加灵活;除此,由于本液压扶正器采用的是弹簧片,其带有一定弹性,在启动扶正状态下能够随井眼的粗细进行弹性调节,适用井眼的范围更广。
附图说明
附图1为本发明最佳实施例的主视半剖结构示意图。
附图2为附图1中I处放大结构示意图。
附图中的编码分别为:1为中心轴,2为外筒,3为弹片伸出窗口,4为环腔,5为弹簧片,6为密封圈,7为推力连接环,8为剪切销钉,9为推力滑套,10为受压内环台,11为轴肩,12为传压孔,13为支撑卡环,14为防退倒齿段,15为支撑环,16为防退环,17为上固定环座,18为下固定环座,19为紧固件,20为导向槽。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中,为了便于描述,各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的,如:上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:
如附图1所示,该内藏式液压扶正器包括中心轴1、外筒2、弹簧片5和压簧机构;中心轴1为空心轴结构,在中心轴1外间隔固定安装有外筒2,外筒2与中心轴1之间形成环腔4,在外筒2上圆周分布有至少三个上下向的弹片伸出窗口3,在弹片伸出窗口3处的环腔4内安装有弹簧片5和能通过压缩弹簧片5并使弹簧片5向弹片伸出窗口3外弓起的压簧机构。使用时,由于井口处的竖直段不需要扶正器扶正,无需启动压簧机构;因此,此时的弹簧片5内藏在环腔4内,能够使液压扶正器与井眼内壁不产生摩阻,套管下入的速度更快,使固井效率更高;除此,本液压扶正器的外部尺寸小于井眼内径尺寸,所以在下入时,与井眼内壁之间能够产生一定的活动间隙,以保证整体套管串能够顺利通过井口,使用更灵活;而且,由于本液压扶正器采用的是弹簧片5,其带有一定弹性,在扶正状态下能够随井眼的粗细进行弹性调节,适用井眼的范围更广。
可根据实际需要,对上述内藏式液压扶正器作进一步优化或/和改进:
如附图1所示,压簧机构包括推力连接环7、剪切销钉8和推力滑套9;在环腔4内部上端的中心轴1上套装有推力连接环7,推力连接环7下部与中心轴1之间安装有防退机构;弹簧片5下端固定,弹簧片5的上端通过紧固件19固定在推力连接环7外;在推力连接环7下侧的中心轴1上通过剪切销钉8固定安装有推力滑套9;中心轴1为外部呈上宽下窄的阶梯轴,在推力滑套9的下端内设有受压内环台10,受压内环台10密封套装在中心轴1窄径段上,受压内环台10上端卡在中心轴1宽径段与中心轴1窄径段之间的轴肩11上;在轴肩11上方的推力滑套9设有传压孔12。
在注水泥固井作业时,固井胶塞开始碰压,套管内钻井液通过传压孔12流至推力滑套9与中心轴1之间的套隙内,并作用于受压内环台10上,推动滑套9产生向下的轴向推力,当钻井液压力增大到一定程度时,剪切销钉8剪断,推力滑套9在钻井液产生作用的轴向推力下开始向下移动,带动推力连接环7向下移动,此时,弹簧片5受到推力连接环7的作用向外弯曲变形,形成弹簧弓起的状态;此时的弹簧片5能够撑在井眼内壁上,从而起到扶正居中的作用;其中防退机构,可防止压力滑套后退的目的,使弹簧片5始终弓起,保证扶正状态。
如附图1所示,在中心轴1下部窄径段外设有卡槽,在卡槽内装有开口的支撑卡环13;支撑卡环13的外环面顶在弹簧片5上。支撑卡环13的作用是为了保证弹簧片5的变形方向,使弹簧片5能够始终向外弓起变形,确保其弹簧片5能够起到扶正的作用。
如附图1、2所示,防退机构包括防退环16和支撑环15;在中心轴1上部宽径段的中部外设有防退倒齿段14,防退倒齿段14上由上至下排列分布有倒齿;在推力连接环7的下部内设有凹槽,在凹槽的上部内由上至下依次安装有防退环16和支撑环15,防退环16为开口环或多瓣组合环,在防退环16上设有内齿,并啮合安装在防退倒齿段14的上端外;凹槽的下部内设有螺纹,推力滑套9的上端通过螺纹固定安装在凹槽下部内;支撑环15坐于推力滑套9的顶端;在防退环16的下部外和支撑环15的上部内分别设有能相互匹配的环锥面。
其中,防退环16为开口环或多瓣组合环结构,是基于安装和使用需要;安装时,先将防退环16扣在防退倒齿段14上端外,然后向中心轴1上由下至上依次套入支撑环15和推力滑套9,防退环16部的环锥面刚好坐于支撑环15上部环锥面上;再向中心轴1由上至下套入推力连接环7,并与推力滑套9之间固定连接在一起;使用时,防退环16随推力滑套9沿中心轴1的防退倒齿段14下行,其防退倒齿段14外的倒齿与防退环16的内齿能够相互啮合,起到防退的功能;由于弹簧片5带有一定弹性,会同推力滑套9、推力连接环7及支撑环15一起对防退环16产生向上的复位推力,支撑环15则通过其上部环锥面作用在防退环16上,对防退环16施加一个向内的径向推力,使防退环16的内齿与防退倒齿段14的倒齿能够有效啮合,使防退作用更加可靠。
如附图1所示,外筒2通过上固定环座17和下固定环座18固定安装在中心轴1外;在中心轴1的下侧外设有螺纹,下固定环座18通过螺纹固定安装在中心轴1上;在下固定环座18的上端外设有卡槽,外筒2下端坐于卡槽上;外筒2的上端内设有螺纹,并通过螺纹与上固定环座17固定安装在一起;上固定环座17通过圆周分布的紧固件19固定安装在中心轴1的上侧外;中心轴1、上固定环座17、下固定环座18和外筒之间形成空腔4;与弹簧片5对应的下固定环座18上设有插槽,弹簧片5下端插入插槽内,并通过紧固件19固定连接在一起。
为避免本扶正器入井卡阻,如附图1所示,上固定环座17的上端外和下固定环座18的下端外分别倒斜过渡形成环锥面。
如附图1所示,外筒2、上固定环座17下部和下固定环座18上部的外径相一致。
如附图1所示,在弹片伸出窗口3的上端中部设有竖直的导向槽20,与导向槽20对应的弹簧片5和推力连接环7上通过紧固件19固定在一起;紧固件19的外端分别位于与其对应的导向槽20内。其中,紧固件19的外端位于导向槽20内,对通过紧固件19连接的推力连接环7和弹簧片5进行周向限位,避免弹簧片5在空腔内转动错位,保证弹簧片5从弹片伸出窗口3处伸出;除此以外,弹簧片5的上端通过导向槽20两侧的外筒2遮挡,不仅保证连接,避免弹簧片5上端与推力连接环7之间因弹簧片5弓起变形量过大而导致脱连的情况发生,提高本扶正器的使用可靠性。
为方便本扶正器与套管串连接,如附图1所示,在中心轴1的上端内侧和下端外侧分别设有螺纹。
为增加接触面密封性,如附图1所示,在传压孔12上侧的中心轴1与推力滑套9之间固定安装有至少一道密封圈6;传压孔12下侧的中心轴1与受压内环台10之间固定安装有至少一道密封圈6。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例,其具有较强的适应性和最佳实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。
本发明最佳实施例的使用过程:
在注水泥固井前,将本扶正器的中心轴1分别与上下段套管管柱通过螺纹固定连接在一起并一同进入井眼后,此时本扶正器没有开启,弹簧片5完全置于弹片伸出窗口3内,不起扶正作用;
下入到设计井段位置时,固井胶塞开始碰压,套管内钻井液通过传压孔12流入推力滑套9与中心轴1之间的空隙内,钻井液作用于受压内环台10上并推动推力滑套9,对推力滑套9产生向下的轴向推力,当钻井液压力增大到一定程度时,剪切销钉8被剪断,推力滑套9在钻井液产生作用的轴向推力下开始向下移动,带动推力连接环7、防退环16、支撑环15一起向下移动,推力连接环7的向下移动使与之通过紧固件19连接的弹簧片5下部向外凸起变形,当弹簧片5对推力连接环7的反向复位弹力与钻井液对推力滑套9的轴向作用力平衡时,弹簧片5达到设计变形度,从而起到对套管的有效扶正。

Claims (10)

1.一种内藏式液压扶正器,其特征在于包括中心轴、外筒、弹簧片和压簧机构;中心轴为空心轴结构,在中心轴外间隔固定安装有外筒,外筒与中心轴之间形成环腔,在外筒上圆周分布有至少三个上下向的弹片伸出窗口,在弹片伸出窗口处的环腔内安装有弹簧片和能通过压缩弹簧片并使弹簧片向弹片伸出窗口外弓起的压簧机构。
2.根据权利要求1所述的内藏式液压扶正器,其特征在于压簧机构包括推力连接环、剪切销钉和推力滑套;在环腔内部上端的中心轴上套装有推力连接环,推力连接环下部与中心轴之间安装有防退机构;弹簧片下端固定,弹簧片的上端通过紧固件固定在推力连接环外;在推力连接环下侧的中心轴上通过剪切销钉固定安装有推力滑套;中心轴为外部呈上宽下窄的阶梯轴,在推力滑套的下端内设有受压内环台,受压内环台密封套装在中心轴窄径段上,受压内环台上端卡在中心轴宽径段与中心轴窄径段之间的轴肩上;在轴肩上方的推力滑套设有传压孔。
3.根据权利要求2所述的内藏式液压扶正器,其特征在于中心轴下部窄径段外设有卡槽,在卡槽内装有开口的支撑卡环;支撑卡环的外环面顶在弹簧片上。
4.根据权利要求2或3所述的内藏式液压扶正器,其特征在于防退机构包括防退环和支撑环;在中心轴上部宽径段的中部外设有防退倒齿段,防退倒齿段上由上至下排列分布有倒齿;在推力连接环的下部内设有凹槽,在凹槽的上部内由上至下依次安装有防退环和支撑环,防退环为开口环或多瓣组合环,在防退环上设有内齿,并啮合安装在防退倒齿段的上端外;凹槽的下部内设有螺纹,推力滑套的上端通过螺纹固定安装在凹槽下部内;支撑环坐于推力滑套的顶端;在防退环的下部外和支撑环的上部内分别设有能相互匹配的环锥面。
5.根据权利要求4所述的内藏式液压扶正器,其特征在于外筒通过上固定环座和下固定环座固定安装在中心轴外;在中心轴的下侧外设有螺纹,下固定环座通过螺纹固定安装在中心轴上;在下固定环座的上端外设有卡槽,外筒下端坐于卡槽上;外筒的上端内设有螺纹,并通过螺纹与上固定环座固定安装在一起;上固定环座通过圆周分布的紧固件固定安装在中心轴的上侧外;中心轴、上固定环座、下固定环座和外筒之间形成空腔;与弹簧片对应的下固定环座上设有插槽,弹簧片下端插入插槽内,并通过紧固件固定连接在一起。
6.根据权利要求5所述的内藏式液压扶正器,其特征在于上固定环座的上端外和下固定环座的下端外分别倒斜过渡形成环锥面;或/和,外筒、上固定环座下部和下固定环座上部的外径相一致。
7.根据权利要求2或3或5所述的内藏式液压扶正器,其特征在于弹片伸出窗口的上端中部设有竖直的导向槽,与导向槽对应的弹簧片和推力连接环上通过紧固件固定在一起;紧固件的外端分别位于与其对应的导向槽内。
8.根据权利要求6所述的内藏式液压扶正器,其特征在于弹片伸出窗口的上端中部设有竖直的导向槽,与导向槽对应的弹簧片和推力连接环上通过紧固件固定在一起;紧固件的外端分别位于与其对应的导向槽内。
9.根据权利要求1或2或3或5或8所述的内藏式液压扶正器,其特征在于中心轴的上端内侧和下端外侧分别设有螺纹;或/和,传压孔上侧的中心轴与推力滑套之间固定安装有至少一道密封圈;传压孔下侧的中心轴与受压内环台之间固定安装有至少一道密封圈。
10.根据权利要求7所述的内藏式液压扶正器,其特征在于中心轴的上端内侧和下端外侧分别设有螺纹;或/和,传压孔上侧的中心轴与推力滑套之间固定安装有至少一道密封圈;传压孔下侧的中心轴与受压内环台之间固定安装有至少一道密封圈。
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