CN110230474A - 导电扶正器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导电扶正器，包括扶正器壳体以及至少两个扶正翼；所述扶正器壳体沿径向圆周开设凹槽；各个所述扶正翼沿圆周均布嵌装在所述凹槽内；每个所述扶正翼包括固定翅、伸缩翅和至少一个弹簧；其中，所述固定翅、所述伸缩翅和所述弹簧均为可导电材质；在所述弹簧的弹簧力作用下，推动所述伸缩翅沿径向运动，并使所述伸缩翅的表面与钻具内壁接触，形成导电结构。优点为：是一种全新导电扶正器，该导电扶正器不仅能够与钻具实现导电，还能提高耐冲蚀能力，提高使用寿命，而且结构简单，方便使用者在钻井现场更换易损件。
Description
技术领域
本发明属于钻井设备技术领域，具体涉及一种导电扶正器。
背景技术
随着钻井技术的不断提高，随钻测量仪器作为钻进过程中必不可少的随钻仪器，使用频率越来越高，广泛应用在石油钻井、地矿行业钻井等领域。
杆式的随钻测量仪器放置在钻具(钻杆、钻铤等)内孔的中心处，一般由二至四段仪器单元组成仪器串。为能使仪器单元可靠地安装在钻具内孔的中心处，并保持与钻具平行，每两段仪器单元之间需连接一个扶正器，起到扶正、连接和支撑作用。
目前，市场上常见的扶正器为橡胶扶正器，包括扶正器主体以及分布在扶正器主体外周的橡胶翅，橡胶翅支撑到钻具内壁，从而达到对仪器串扶正的作用。然而，此种扶正器具有以下不足：由于扶正器和钻具内壁之间不能导电，无法配合EMWD的使用，具有较大的局限性；另外，当扶正器需要安装到不同内孔的钻具时，需要更换不同尺寸的橡胶翅，使用不方便，适用范围较小。
为解决以上问题，现有技术中出现了一种能够导电的导电扶正器，该导电扶正器为灯笼形状的簧片型扶正器，簧片型扶正器结构为：在扶正器主体外周均布安装三个扶正翼，每个扶正翼为薄的灯笼状金属弹簧片，并支撑到钻具内壁，达到扶正、支撑和导电作用。然而，此种扶正器具有以下不足：一方面，由于簧片很薄，在钻具内上下滑动时会越磨越薄；另一方面，由于扶正器装配在钻具内孔，钻井过程中，携带沙粒的钻井液(俗称泥浆)会高速从钻具内孔中流过，从而对扶正器具有一定的冲刷磨损。而对于簧片型扶正器，由于簧片很薄，在泥浆钻井液的高速冲刷下易被严重磨损，损耗严重，直到失效，因此，具有使用寿命短的问题。另外，由于安装簧片的结构所限，整个扶正器的外表面具有变径的台阶，不平整，所以扶正器壳体也很容易被冲刷坏，导致扶正器整体的使用寿命较短；另外，簧片的安装和更换需由生产厂家返厂完成，使用单位无法在现场更换，使用不方便，使用成本高。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种导电扶正器，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种导电扶正器，包括扶正器壳体(100)以及至少两个扶正翼(200)；
所述扶正器壳体(100)沿径向圆周开设凹槽(101)；各个所述扶正翼(200)沿圆周均布嵌装在所述凹槽(101)内；
每个所述扶正翼(200)包括固定翅(201)、伸缩翅(202)和至少一个弹簧(203)；其中，所述固定翅(201)、所述伸缩翅(202)和所述弹簧(203)均为可导电材质；
所述固定翅(201)固定在所述凹槽(101)的对应位置；所述固定翅(201)开设通孔(2011)，所述伸缩翅(202)的内端穿过所述通孔(2011)而延伸到所述固定翅(201)的腔内，并使所述伸缩翅(202)的内端通过所述弹簧(203)支撑于所述凹槽(101)的对应位置；在所述弹簧(203)的弹簧力作用下，推动所述伸缩翅(202)沿径向运动，并使所述伸缩翅(202)的表面与钻具内壁接触，形成导电结构。
优选的，所述扶正翼(200)的设置数量为三个及以上。
优选的，所述固定翅(201)通过锁固螺钉(204)固定在所述凹槽(101)的对应位置；所述锁固螺钉(204)采用可导电材质。
优选的，所述扶正器壳体(100)为圆柱状；
所述固定翅(201)为圆弧板，所述圆弧板对应的外径与所述扶正器壳体(100)的外径相同，所述固定翅(201)固定在所述凹槽(101)时，所述固定翅(201)与所述扶正器壳体(100)同轴心设置，并且，所述固定翅(201)的两端与所述凹槽(101)的两端无缝隙接触，从而使所述固定翅(201)的外表面与所述扶正器壳体(100)的外表面共同结合形成平整的圆柱外表面。
优选的，每个所述伸缩翅(202)的底部开设盲孔，所述弹簧(203)的顶端伸入到所述盲孔内部。
优选的，每个所述伸缩翅(202)开设有6个盲孔，共对应装配6个所述弹簧(203)。
优选的，所述固定翅(201)开设的所述通孔(2011)为台阶孔，沿径向从外向内分别为外端小孔(20111)和内端大孔(20112)；
所述伸缩翅(202)包括伸缩翅主体(2021)以及位于所述伸缩翅主体(2021)底部两侧向外延伸的第1限位板(2022)和第2限位板(2023)；所述伸缩翅主体(2021)的宽度与所述外端小孔(20111)的宽度相匹配；所述第1限位板(2022)的外边缘到所述第2限位板(2023)的外边缘之间的距离，小于所述内端大孔(20112)的宽度，但大于所述外端小孔(20111)的宽度，通过所述第1限位板(2022)和所述第2限位板(2023)，对所述伸缩翅主体(2021)沿径向滑动的最大位置进行限位。
优选的，所述伸缩翅(202)的前端部(2024)和后端部为对称的平面结构，所述伸缩翅(202)的上端部(2025)和下端部(2026)为对称的弧形倒角结构；所述伸缩翅(202)的右端部(2027)为平面结构，并且，所述右端部(2027)和所述前端部(2024)之间具有前过渡倾斜平面部(2028)；所述右端部(2027)和所述后端部之间具有后过渡倾斜平面部(2029)；所述后过渡倾斜平面部(2029)与所述前过渡倾斜平面部(2028)为对称结构；
所述右端部(2027)和所述上端部(2025)之间具有上过渡倾斜平面部(2030)；所述右端部(2027)和所述下端部(2026)之间具有下过渡倾斜平面部(2031)；所述下过渡倾斜平面部(2031)和所述上过渡倾斜平面部(2030)为对称结构。
本发明提供的导电扶正器具有以下优点：
是一种全新导电扶正器，该导电扶正器不仅能够与钻具实现导电，还能提高耐冲蚀能力，提高使用寿命，而且结构简单，方便使用者在钻井现场更换易损件。
附图说明
图1为本发明提供的导电扶正器的立体图；
图2为本发明提供的导电扶正器的轴向剖视图；
图3为本发明提供的导电扶正器的纵向剖视图；
图4为本发明提供的导电扶正器的爆炸图；
图5为本发明提供的导电扶正器的扶正翼的立体图；
图6为本发明提供的固定翅的立体图；
图7为本发明提供的伸缩翅的立体图；
图8为本发明提供的弹簧的立体图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种导电扶正器，是一种钻井过程中所使用的随钻测量仪上的导电连接器，尤其是下坐键方式的MWD型泥浆脉冲测量仪、EMWD型电磁波测量仪等仪器的导电扶正器。本发明提供的导电扶正器，可解决现有技术中的导电扶正器不耐冲蚀，使用成本高、更换耗材不方便等问题。
本发明提供的导电扶正器，主要具有以下优点：是一种全新导电扶正器，该导电扶正器不仅能够与钻具实现导电，还能提高耐冲蚀能力，提高使用寿命，而且结构简单，方便使用者在钻井现场更换易损件。
参考图1-图4，本发明提供的导电扶正器，包括扶正器壳体100以及至少两个扶正翼200；
扶正器壳体100沿径向圆周开设凹槽101；各个扶正翼200沿圆周均布嵌装在凹槽101内；在附图中，共设置有三个扶正翼。当然，本发明对扶正器壳体100凹槽101周围所嵌装的扶正翼200的具体数量并不限制，具体可根据实际需求灵活设置，可以为4个、5个等。
各个扶正翼200的结构完全相同，参考图5，为扶正翼200的立体图，每个扶正翼200包括一个固定翅201、一个伸缩翅202和至少一个弹簧203；其中，固定翅201、伸缩翅202和弹簧203均为可导电材质，例如，均为金属材质。下面对固定翅201和伸缩翅202的结构分别详细介绍：
(1)固定翅201
固定翅201固定在凹槽101的对应位置；例如，固定翅201通过锁固螺钉204固定在凹槽101的对应位置；锁固螺钉204采用可导电材质。
在实际钻井过程中，固定翅201相对于扶正器壳体100的位置保持不变。
为减小泥浆冲刷对固定翅的不利作用，本申请对固定翅201的形状进行设计。具体的，扶正器壳体100为圆柱状；固定翅201为圆弧板，圆弧板对应的外径与扶正器壳体100的外径相同，固定翅201固定在凹槽101时，固定翅201与扶正器壳体100同轴心设置，并且，固定翅201的两端与凹槽101的两端无缝隙接触，从而使固定翅201的外表面与扶正器壳体100的外表面共同结合形成平整的圆柱外表面，在固定翅201和扶正器壳体100相交的位置不会形成变径台阶，从而可减小泥浆冲刷的不利影响，提高固定翅201的抗冲蚀能力。
(2)伸缩翅202和弹簧203
通过以下结构实现伸缩翅202的伸缩弹性性能：
固定翅201开设通孔2011，伸缩翅202的内端穿过通孔2011而延伸到固定翅201的腔内，并使伸缩翅202的内端通过弹簧203支撑于凹槽101的对应位置；在具体实现上，每个伸缩翅202的底部开设盲孔，弹簧203的顶端伸入到盲孔内部。并且，作为一种具体实施例，每个伸缩翅202开设有6个盲孔，共对应装配6个弹簧203，此时，每个扶正翼200包括一个固定翅201、一个伸缩翅202和6个弹簧203，并且每个伸缩翅202下面都有六个弹簧203支撑，以保持伸缩翅202的弹性。如图7所示，为伸缩翅的立体图；如图8所示，为弹簧的立体图。
因此，在弹簧203的弹簧力作用下，推动伸缩翅202沿径向运动，并使伸缩翅202的表面与钻具内壁接触，形成导电结构。由于伸缩翅202可沿径向运动，从而可调节伸缩翅202的外径，进而可安装到不同内孔的钻具中，而不需要更换伸缩翅202，适用范围较大。
此外，为方便伸缩翅202安装到固定翅201中，保证伸缩翅202在一定距离内的伸缩运动，本申请还进行以下创新：
参考图3，固定翅201开设的通孔2011为台阶孔，沿径向从外向内分别为外端小孔20111和内端大孔20112；
伸缩翅202包括伸缩翅主体2021以及位于伸缩翅主体2021底部两侧向外延伸的第1限位板2022和第2限位板2023；伸缩翅主体2021的宽度与外端小孔20111的宽度相匹配；第1限位板2022的外边缘到第2限位板2023的外边缘之间的距离，小于内端大孔20112的宽度，但大于外端小孔20111的宽度，通过第1限位板2022和第2限位板2023，对伸缩翅主体2021沿径向滑动的最大位置进行限位。
采用以上结构，尤其是固定翅201采用台阶孔，简单方便的对伸缩翅202的伸缩范围进行限位，即：使伸缩翅202在内端大孔20112的高度范围中进行伸缩运动。具有结构简单、装配方便的优点。
此外，本申请人还对伸缩翅202的外形进行精细设计，有效减小流体阻力，提高伸缩翅202的抗流体冲刷能力。
参考图7，伸缩翅202的前端部2024和后端部为对称的平面结构，伸缩翅202的上端部2025和下端部2026为对称的弧形倒角结构；伸缩翅202的右端部2027为平面结构，并且，右端部2027和前端部2024之间具有前过渡倾斜平面部2028；右端部2027和后端部之间具有后过渡倾斜平面部2029；后过渡倾斜平面部2029与前过渡倾斜平面部2028为对称结构；
右端部2027和上端部2025之间具有上过渡倾斜平面部2030；右端部2027和下端部2026之间具有下过渡倾斜平面部2031；下过渡倾斜平面部2031和上过渡倾斜平面部2030为对称结构。
上述伸缩翅202的外形，从以下多个角度提高抗流体冲刷能力：导电扶正器设置在钻具内孔中，在钻井过程中，携带沙粒的钻井液自下向上从钻具内孔中流过，而钻井液在流经伸缩翅202时，采用以下步骤：(1)钻井液首先与弧形倒角结构的下端部2026进行接触，一方面，弧形倒角结构能够有效减少钻井液对伸缩翅202的冲刷，另一方面，通过下过渡倾斜平面部2031的分流作用，也可进一步减少钻井液对伸缩翅202的冲刷；(2)钻井液继续向上流动，一方面，经过弧形倒角后的钻井液从两侧流经前端部2024和后端部，由于经过弧形倒角后钻进液基本为斜向上方向，因此，此处将前端部2024和后端部设计为平面结构，可减少钻井液的冲刷作用；另一方面，流经下过渡倾斜平面部2031的钻井液，其主要冲刷力为沿下过渡倾斜平面部2031的斜向上方向，而右端部2027为平面结构，因此，可减少钻井液的冲刷作用；另外，在钻井液流经前端部2024、后端部和右端部2027的时候，还进一步通过后过渡倾斜平面部2029和前过渡倾斜平面部2028的平面结构进行分流，进一步减少钻井液的冲刷作用；(3)最后，钻井液经过上端部2025和过渡倾斜平面部2030的作用后，流向扶正器的其余固定翅201。而上端部2025采用弧形倒角结构，进一步降低了对固定翅201的冲刷作用。
因此，本申请通过对伸缩翅202的外形进行精细设计，可有效提高伸缩翅202的抗冲刷作用，延长其使用寿命。
本发明提供的导电扶正器，具有以下设计优点：
(1)扶正器壳体100沿径向圆周布置若干个扶正翼200，扶正翼200包括固定翅201、伸缩翅202和弹簧203；固定翅201、伸缩翅202和弹簧203等所有部件均采用金属等导电材质，可以使扶正器与钻具可靠导电，满足EMWD等使用需求。
具体导电原理为：固定翅201固定在扶正器壳体100上面，固定翅201采用导电材质，因此，固定翅201可以和扶正器壳体100导通；伸缩翅202在弹簧203的推力下，伸缩翅202一端与其钻具接触导通，另一端通过固定翅201、弹簧203与扶正器壳体100导通，使仪器壳体与钻具可靠导电。
(2)伸缩翅202的底面安装弹簧，保持伸缩翅202具有一定的弹力，可伸缩，确保在钻具内部有良好的电器接触，并且自适应不同的钻具内孔，使用范围广；配件少，使用成本低。
(3)固定翅201的外径与扶正器壳体100外径一致，无变径台阶，消除了由于外径突变引起的冲蚀，提高抗冲刷能力，特别耐泥浆冲刷，使用寿命长、成本低。
(4)固定翅201通过紧固螺钉与扶正器壳体100固定，可以拆卸固定翅201，单独更换被冲刷的固定翅201、伸缩翅202，壳体仍然可以继续使用，因此，相对易损的扶正翼，客户可以自行通过拆卸螺钉更换，野外现场使用方便，使用成本低。
(5)对伸缩翅202的外形进行精细设计，提高伸缩翅202的抗冲刷能力。
(6)所有部件都是金属材质，整体耐冲刷寿命高，使用成本低。
(7)扶正翼与扶正器壳体之间有弹簧进行减振，扶正的同时也起到了对仪器串减振的作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种导电扶正器，其特征在于，包括扶正器壳体(100)以及至少两个扶正翼(200)；
所述扶正器壳体(100)沿径向圆周开设凹槽(101)；各个所述扶正翼(200)沿圆周均布嵌装在所述凹槽(101)内；
每个所述扶正翼(200)包括固定翅(201)、伸缩翅(202)和至少一个弹簧(203)；其中，所述固定翅(201)、所述伸缩翅(202)和所述弹簧(203)均为可导电材质；
所述固定翅(201)固定在所述凹槽(101)的对应位置；所述固定翅(201)开设通孔(2011)，所述伸缩翅(202)的内端穿过所述通孔(2011)而延伸到所述固定翅(201)的腔内，并使所述伸缩翅(202)的内端通过所述弹簧(203)支撑于所述凹槽(101)的对应位置；在所述弹簧(203)的弹簧力作用下，推动所述伸缩翅(202)沿径向运动，并使所述伸缩翅(202)的表面与钻具内壁接触，形成导电结构。
2.根据权利要求1所述的导电扶正器，其特征在于，所述扶正翼(200)的设置数量为三个及以上。
3.根据权利要求1所述的导电扶正器，其特征在于，所述固定翅(201)通过锁固螺钉(204)固定在所述凹槽(101)的对应位置；所述锁固螺钉(204)采用可导电材质。
4.根据权利要求1所述的导电扶正器，其特征在于，所述扶正器壳体(100)为圆柱状；
所述固定翅(201)为圆弧板，所述圆弧板对应的外径与所述扶正器壳体(100)的外径相同，所述固定翅(201)固定在所述凹槽(101)时，所述固定翅(201)与所述扶正器壳体(100)同轴心设置，并且，所述固定翅(201)的两端与所述凹槽(101)的两端无缝隙接触，从而使所述固定翅(201)的外表面与所述扶正器壳体(100)的外表面共同结合形成平整的圆柱外表面。
5.根据权利要求1所述的导电扶正器，其特征在于，每个所述伸缩翅(202)的底部开设盲孔，所述弹簧(203)的顶端伸入到所述盲孔内部。
6.根据权利要求5所述的导电扶正器，其特征在于，每个所述伸缩翅(202)开设有6个盲孔，共对应装配6个所述弹簧(203)。
7.根据权利要求1所述的导电扶正器，其特征在于，所述固定翅(201)开设的所述通孔(2011)为台阶孔，沿径向从外向内分别为外端小孔(20111)和内端大孔(20112)；
所述伸缩翅(202)包括伸缩翅主体(2021)以及位于所述伸缩翅主体(2021)底部两侧向外延伸的第1限位板(2022)和第2限位板(2023)；所述伸缩翅主体(2021)的宽度与所述外端小孔(20111)的宽度相匹配；所述第1限位板(2022)的外边缘到所述第2限位板(2023)的外边缘之间的距离，小于所述内端大孔(20112)的宽度，但大于所述外端小孔(20111)的宽度，通过所述第1限位板(2022)和所述第2限位板(2023)，对所述伸缩翅主体(2021)沿径向滑动的最大位置进行限位。
8.根据权利要求1所述的导电扶正器，其特征在于，所述伸缩翅(202)的前端部(2024)和后端部为对称的平面结构，所述伸缩翅(202)的上端部(2025)和下端部(2026)为对称的弧形倒角结构；所述伸缩翅(202)的右端部(2027)为平面结构，并且，所述右端部(2027)和所述前端部(2024)之间具有前过渡倾斜平面部(2028)；所述右端部(2027)和所述后端部之间具有后过渡倾斜平面部(2029)；所述后过渡倾斜平面部(2029)与所述前过渡倾斜平面部(2028)为对称结构；
所述右端部(2027)和所述上端部(2025)之间具有上过渡倾斜平面部(2030)；所述右端部(2027)和所述下端部(2026)之间具有下过渡倾斜平面部(2031)；所述下过渡倾斜平面部(2031)和所述上过渡倾斜平面部(2030)为对称结构。
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