CN109403882A - 一种可变径扶正器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变径扶正器，包括花键心轴、花键体、扶正壳体和推拉杆，花键心轴、花键体、扶正壳体和推拉杆内部均开设有通孔的回转体结构，推拉杆位于扶正壳体内部，花键体一端套设在花键心轴的端部，扶正壳体套设在花键体的另一端。花键体与花键心轴之间设有刮泥圈、第一密封圈和耐磨环，刮泥圈、第一密封圈和耐磨环分别安装在花键体安装槽内。本发明公开了一种可变径扶正器，该可变径扶正器是利用钻压将扶正器的扶正块推出，达到变径目的，当起钻或上提钻具时，扶正器的扶正块即会自动缩回，防止起下钻时发生遇阻或遇卡现象发生。工作机构、复位弹簧等实现了油密封，腔内注满了抗磨液压油，增加了零部件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于油田钻井工具技术领域，具体涉及一种可变径扶正器。
背景技术
目前，扶正器已经广泛运用于钻井和修井行业，起到扶正钻具和规范井眼的作用。从结构上可以分为整体式的和可变径式的，整体式的扶正器结构简单，成本低，但是使用后工作外径磨损后就报废了，不能循环使用，浪费很大。最主要的是一旦发生井下事故，接扶正器的部位特别容易造成卡钻事故；可变径式的扶正器主要是解决扶正工作部位磨损后可以更换和在起下钻和钻井的过程中可以根据需要控制扶正块的张开和缩回的问题，较大的减小了钻井风险。国内外也有一些使用，但是主要存在结构特别复杂、寿命不够长、扶正块在使用后复位困难或者脱落、成本较高的问题。
因此市场上急需一种结构简单，工作可靠，耐磨性好，变径范围大，可适用井眼扩大的情况，适用于直井、定向钻井和水平钻井作业；可根据不同井眼尺寸或者在使用磨损后进行更换，性价比较好，而且扶正块的防脱出设计保证了工具零部件不会落入井中，增加了工具的安全性能的扶正器。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种通过井口常规的提拉或者下放钻具的操作，采用带斜坡的推拉杆推动扶正块的张开和收回，结构简单，工作可靠，耐磨性好，变径范围大的可变径扶正器。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种可变径扶正器，包括花键心轴、花键体、扶正壳体和推拉杆，花键心轴、花键体、扶正壳体和推拉杆内部均开设有通孔的回转体结构，推拉杆位于扶正壳体内部，花键体一端套设在花键心轴的端部，扶正壳体套设在花键体的另一端；花键体与花键心轴之间设有刮泥圈、第一密封圈和耐磨环，刮泥圈、第一密封圈和耐磨环分别安装在花键体的安装槽内，推拉杆的端部与扶正壳体之间设有复位弹簧和弹簧座，复位弹簧和弹簧座依次套设在推拉杆的端部，推拉杆能够在扶正壳体内部沿轴线运动。
优选地，所述推拉杆为中空的回转体结构，推拉杆的中部设有凹凸结构，推拉杆凹下的部分设为扶正块最低位结构，凸出的部分设为扶正块最高位结构和弹簧压承面部位结构，扶正块最低位结构和扶正块最高位结构交替分布在推拉杆端部和弹簧压承面部位结构之间，扶正块最低位结构的端部与扶正块最高位结构相连的面设为推拉杆推面，扶正块最低位结构的另一端与扶正块最高位结构相连的面设为推拉杆拉面；推拉杆推面和推拉杆拉面均为倾斜结构。
优选地，所述弹簧压承面部位结构沿轴线的截面为三角形。
优选地，所述推拉杆的端部沿轴线方向上设有四个键槽，相邻键槽之间设有耐磨带。
优选地，所述扶正壳体上开设有扶正壳体窗口，扶正壳体窗口的两端设有扶正块限位件，扶正壳体窗口安装有扶正块，扶正块的两端分别与扶正块限位件接触。
优选地，所述扶正块为阶梯结构，扶正块的凸出端设有合金柱和环形密封槽，扶正块的另一端设有扶正块支承面和空位，空位的数量为二且位于扶正块支撑面的两端，空位为内凹结构，空位与扶正块端部相连的面为扶正块复位面，空位与扶正块支撑面相连的面为扶正块受推面；环形密封槽呈环状分布在扶正块凸出的端部，合金柱位于环形密封槽所围成的封闭区域内，环形密封槽内安装有第五密封圈。
优选地，所述扶正块限位件设有扶正块限位件孔，扶正块限位件孔内安装有大堵头和双层弹簧，大堵头的端部通过双层弹簧与扶正块限位件孔的底部相连。
优选地，所述双层弹簧包括外层弹簧和内层弹簧，内层弹簧位于外层弹簧内部。
优选地，所述扶正壳体上还设有注油孔。
优选地，所述推拉杆与扶正壳体之间设有耐磨环和密封圈，耐磨环和密封圈依次嵌入扶正壳体的安装槽内。
本发明的有益效果是：
1、本发明所提供的一种可变径扶正器利用推拉杆上斜面推拉扶正块的机构，简单可靠的实现了扶正块的张开和缩回，即可变径功能。
2、本发明的工作机构、利用复位弹簧等实现了油密封，腔内注满了抗磨液压油，不仅增加了零部件的使用寿命，而且能够辅助扶正块的张开与缩回。
3、本发明中的扶正块的防脱出设计保证了工具零部件不会落入井中，增加了工具的安全性能。
4、本发明中的扶正块可以根据不同井眼尺寸或者在使用磨损后进行更换，性价比较好。
附图说明
图1是本发明一种可变径扶正器扶正块张开状态的结构示意图；
图2是本发明一种可变径扶正器扶正块收回状态的结构示意图；
图3是本发明推拉杆的结构示意图；
图4是本发明图3中D-D的剖视图；
图5是本发明扶正壳体的结构示意图；
图6是本发明图5中E方向的结构示意图；
图7是本发明扶正块的结构示意图；
图8是本发明扶正块的正视图；
图9是本发明图1中A-A的剖视结构示意图；
图10是本发明图1中B-B的剖视结构示意图；
图11是本发明图2中C-C的剖视结构示意图；
图12是本发明双层弹簧的结构示意图。
附图标记说明：1、键心轴；2、刮泥圈；3、第一密封圈；4、耐磨环；6、花键体；7、扶正壳体；8、第二密封圈；9、第三密封圈；10、推拉杆；11、第四密封圈；12、大堵头；13、双层弹簧；14、第五密封圈；15、扶正块；16、复位弹簧；17、弹簧座；18、耐磨环；19、第六密封圈；20、键槽；21、耐磨带；22、扶正块最低位结构；23、扶正块最高位结构；24、推拉杆推面；25、推拉杆拉面；26、弹簧压承面部位结构；27、扶正块限位件孔；28、扶正块限位件；30、注油孔；31、扶正块复位面；32、扶正块受推面；33、合金柱；34、扶正块支承面；35、空位；36、环形密封槽；37、外层弹簧；38、内层弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
如图1到图12所示，本发明提供的一种可变径扶正器，包括花键心轴1、花键体6、扶正壳体7和推拉杆10，花键心轴1、花键体6、扶正壳体7和推拉杆10内部均开设有通孔的回转体结构，推拉杆10位于扶正壳体7内部，花键体6一端套设在花键心轴1的端部，扶正壳体7套设在花键体6的另一端。花键体6与花键心轴1之间设有刮泥圈2、第一密封圈3和耐磨环4，刮泥圈2、第一密封圈3和耐磨环4分别安装在花键体6的安装槽内并套设在花键心轴1上。推拉杆10的端部与扶正壳体7之间设有复位弹簧16和弹簧座17，复位弹簧16和弹簧座17依次套设在推拉杆10的端部，推拉杆10能够在扶正壳体7内部沿轴线运动。
花键心轴1为回转体结构，花键心轴1的圆周面上向外凸出形成花键心轴凸起结构，花键心轴凸起结构沿花键心轴1轴线方向上的截面为矩形。花键体6为回转体结构，花键体6与花键心轴1相连的端部内设有花键体凹槽，花键心轴1上的花键心轴凸起结构与花键体凹槽配合。在本实施例中，花键心轴凸起结构的数量为八且均匀分布在花键心轴1的圆周面上。
扶正壳体7与花键体6之间设有第二密封圈8，花键体6与推拉杆10之间设有第三密封圈9和第四密封圈11，第二密封圈8、第三密封圈9和第四密封圈11能够起到密封的作用。
推拉杆10为中空的回转体结构，推拉杆10的中部设有凹凸结构。推拉杆10凹下的部分设为扶正块最低位结构22，凸出的部分设为扶正块最高位结构23和弹簧压承面部位结构26。扶正块最低位结构22和扶正块最高位结构23交替分布在推拉杆10端部和弹簧压承面部位结构26之间，扶正块最低位结构22的端部与扶正块最高位结构23相连的面设为推拉杆推面24，扶正块最低位结构22的另一端与扶正块最高位结构23相连的面设为推拉杆拉面25；推拉杆推面24和推拉杆拉面25均为倾斜结构。弹簧压承面部位结构26沿轴线的截面为三角形，在本实施例中，三角形为直角三角形。
推拉杆10的端部沿轴线方向上设有四个键槽20，通过键槽20连通推拉杆10两端的腔体中的液压油。相邻键槽20之间设有耐磨带21，耐磨带21通过敷焊的方式焊接在推拉杆10上，耐磨带21能够起到支撑和防磨的作用。耐磨带21的数量和键槽20的数量相对应，可根据实际使用需要设定为两个、四个或者五个。
扶正壳体7上开设有扶正壳体窗口，扶正壳体窗口的两端设有扶正块限位件28，扶正壳体窗口安装有扶正块15，扶正块15的两端分别与扶正块限位件28接触。扶正壳体窗口的数量可根据使用需要而定，例如三个到五个。
推拉杆推面24和推拉杆拉面25的数量分别为两个到四个，具体数量根据实际使用情况而定，以便更好地达到使用效果和需求。推拉杆10在沿自身轴线方向上运动时，推拉杆10克服复位弹簧16的锁紧力、推拉杆10与扶正块15的斜面之间的摩擦力，从而实现扶正块15的张开和缩回。
在本实施例中，复位弹簧16为圆柱形弹簧，在实际使用过程中可用矩形弹簧代替，矩形弹簧即为弹簧的截面为矩形状。
扶正块最低位结构22和扶正块最高位结构23决定了推拉杆10在沿轴线方向运动过程中，扶正块15在对应张开运动的直径大小和缩回运动的直径大小。扶正块15为阶梯结构，扶正块15的凸出端设有合金柱33和环形密封槽36，扶正块15的另一端设有扶正块支承面34和空位35，空位35的数量为二且位于扶正块支撑面34的两端，空位35为内凹结构，空位35与扶正块15端部相连的面为扶正块复位面31，空位35与扶正块支撑面34相连的面为扶正块受推面32；环形密封槽36呈环状分布在扶正块15凸出的端部，合金柱33位于环形密封槽36所围成的封闭区域内，环形密封槽36内安装有第五密封圈14。第五密封圈14保证油腔的密封性，而不会发生泄漏。扶正块15的数量为四个或者五个，每一个扶正块的两端均安装有双层弹簧13，扶正块15在运动过程中的复位力通过双层弹簧13提供。
合金柱33镶嵌在扶正块15上，保证耐磨性。合金柱33的数量为多个且平行分布在扶正块15上。
扶正块复位面31和扶正块受推面32的数量为两个到四个，具体的数量可更具实际使用情况进行增减。
扶正块限位件28上设有扶正块限位件孔27，扶正块限位件孔27内安装有大堵头12和双层弹簧13，大堵头12的端部通过双层弹簧13与扶正块限位件孔27的底部相连。扶正块15的两端分别嵌入扶正块限位件28内，扶正块15的两端通过双层弹簧13的底部与扶正块限位件28相连，双层弹簧13的另一端通过大堵头12固定。扶正块15张开的最高位置通过扶正块限位件28限定，扶正块15在运动过程中，通过双层弹簧13的限制，从而避免了扶正块15掉出。扶正块限位件孔27的数量为二且平行分布在扶正块限位件28上。
如图12所示，双层弹簧13包括外层弹簧37和内层弹簧38，内层弹簧38位于外层弹簧37内部。在本实施例中，双层弹簧13位圆柱形弹簧，在实际使用过程中，可以根据具体的使用环境需求，变为矩形弹簧。
扶正壳体7上还设有注油孔30，液压油通过注油孔30进入扶正壳体7内部。
推拉杆10与扶正壳体7之间设有耐磨环18和密封圈19，耐磨环18和密封圈19依次嵌入扶正壳体7的安装槽内并套设在推拉杆10上。
本发明提供的可变径扶正器通过利用钻压将扶正器的扶正块15推出，达到变径目的，当起钻或上提钻具时，扶正器的扶正块15即会自动缩回，防止起下钻时发生遇阻或遇卡现象发生。扶正块15的张开和缩回工作机构、复位弹簧16等实现了油密封，腔内注满了抗磨液压油，不仅增加了零部件的使用寿命，而且能够辅助扶正块的张开与缩回。
本发明的扶正块15可以根据不同井眼尺寸或者在使用磨损后进行更换，性价比较好，而且扶正块15的防脱设计保证了工具零部件不会落入井中，增加了工具的安全性能。
实施例二
与实施例一相比，本实施例的区别在于不含花键心轴1和花键体6，在推拉杆10上连接有活塞杆能够做伸缩运动的液压泵，液压泵的活塞杆与推拉杆10的上端部相连，其余部件均与实施例一相同。液压泵的活塞杆在伸缩过程中带动推拉杆10做往返运动，从而实现与实施例一相同的作用效果。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种可变径扶正器，其特征在于：包括花键心轴(1)、花键体(6)、扶正壳体(7)和推拉杆(10)，花键心轴(1)、花键体(6)、扶正壳体(7)和推拉杆(10)内部均开设有通孔的回转体结构，推拉杆(10)位于扶正壳体(7)内部，花键体(6)一端套设在花键心轴(1)的端部，扶正壳体(7)套设在花键体(6)的另一端；花键体(6)与花键心轴(1)之间设有刮泥圈(2)、第一密封圈(3)和耐磨环(4)，刮泥圈(2)、第一密封圈(3)和耐磨环(4)分别安装在花键体(6)的安装槽内，推拉杆(10)的端部与扶正壳体(7)之间设有复位弹簧(16)和弹簧座(17)，复位弹簧(16)和弹簧座(17)依次套设在推拉杆(10)的端部，推拉杆(10)能够在扶正壳体(7)内部沿轴线运动。
2.根据权利要求1所述的一种可变径扶正器，其特征在于：所述推拉杆(10)为中空的回转体结构，推拉杆(10)的中部设有凹凸结构，推拉杆(10)凹下的部分设为扶正块最低位结构(22)，凸出的部分设为扶正块最高位结构(23)和弹簧压承面部位结构(26)，扶正块最低位结构(22)和扶正块最高位结构(23)交替分布在推拉杆(10)端部和弹簧压承面部位结构(26)之间，扶正块最低位结构(22)的端部与扶正块最高位结构(23)相连的面设为推拉杆推面(24)，扶正块最低位结构(22)的另一端与扶正块最高位结构(23)相连的面设为推拉杆拉面(25)；推拉杆推面(24)和推拉杆拉面(25)均为倾斜结构。
3.根据权利要求2所述的一种可变径扶正器，其特征在于：所述弹簧压承面部位结构(26)沿轴线的截面为三角形。
4.根据权利要求1所述的一种可变径扶正器，其特征在于：所述推拉杆(10)的端部沿轴线方向上设有四个键槽(20)，相邻键槽(20)之间设有耐磨带(21)。
5.根据权利要求1所述的一种可变径扶正器，其特征在于：所述扶正壳体(7)上开设有扶正壳体窗口，扶正壳体窗口的两端设有扶正块限位件(28)，扶正壳体窗口安装有扶正块(15)，扶正块(15)的两端分别与扶正块限位件(28)接触。
6.根据权利要求5所述的一种可变径扶正器，其特征在于：所述扶正块(15)为阶梯结构，扶正块(15)的凸出端设有合金柱(33)和环形密封槽(36)，扶正块(15)的另一端设有扶正块支承面(34)和空位(35)，空位(35)的数量为二且位于扶正块支撑面(34)的两端，空位(35)为内凹结构，空位(35)与扶正块(15)端部相连的面为扶正块复位面(31)，空位(35)与扶正块支撑面(34)相连的面为扶正块受推面(32)；环形密封槽(36)呈环状分布在扶正块(15)凸出的端部，合金柱(33)位于环形密封槽(36)所围成的封闭区域内，环形密封槽(36)内安装有第五密封圈(14)。
7.根据权利要求5所述的一种可变径扶正器，其特征在于：所述扶正块限位件(28)上设有扶正块限位件孔(27)，扶正块限位件孔(27)内安装有大堵头(12)和双层弹簧(13)，大堵头(12)的端部通过双层弹簧(13)与扶正块限位件孔(27)的底部相连。
8.根据权利要求7所述的一种可变径扶正器，其特征在于：所述双层弹簧(13)包括外层弹簧(37)和内层弹簧(38)，内层弹簧(38)位于外层弹簧(37)内部。
9.根据权利要求1所述的一种可变径扶正器，其特征在于：所述扶正壳体(7)上还设有注油孔(30)。
10.根据权利要求1所述的一种可变径扶正器，其特征在于：所述推拉杆(10)与扶正壳体(7)之间设有耐磨环(18)和密封圈(19)，耐磨环(18)和密封圈(19)依次嵌入扶正壳体(7)的安装槽内。
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