CN110608000A - 一种冲击旋转划眼式扶正短节装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，属于固井技术领域，本发明提供的一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，包括：本体；冲击环，冲击环的侧壁设有沿其轴向方向的螺旋形轨道；划眼环，划眼环一端设有滑块，划眼环另一端设有刮刀；弹性部；单向旋转装置；本发明通过采用冲击旋转的原理，通过将套管管串上下往复运动转化为引导端冲击旋转运动，使刮刀在引导端转动时持续刮削岩壁，获得冲击划眼功能，为后续套管串通过提供通道保障，进而改善眼直径、减少套管入井摩阻、确保套管顺利入井等优点，大大提高了该装置在固井现场的使用可靠性，有利于提高固井质量。

Description

一种冲击旋转划眼式扶正短节装置

技术领域

本发明属于固井技术领域，具体涉及一种冲击旋转划眼式扶正短节装置。

背景技术

现有扶正器装置采用滚珠加螺旋槽或者弓片结构，在施工时仅能起到扶正减阻作用。

发明人在实现本发明实施例的过程中，发现背景技术中至少存在以下缺陷：

在缩颈严重井眼中扶正器装置难以下入且无法改善井眼直径不能满足斜井段固井作业施工要求。

发明内容

本发明提供一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，目的在于解决上述问题，解决在缩颈严重井眼中扶正器装置难以下入且无法改善井眼直径不能满足斜井段固井作业施工要求的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，包括：

本体；

冲击环，冲击环的侧壁设有沿其轴向方向的螺旋形轨道；

划眼环，划眼环一端设有滑块，划眼环另一端设有刮刀；

弹性部；

单向旋转装置；

冲击环通过所述单向旋转装置转动连接在本体上，划眼环通过滑块和所述螺旋形轨道转动连接在冲击环上，弹性部一端与本体连接，弹性部另一端与划眼环连接，所述单向旋转装置的旋转方向与所述螺旋形轨道的螺旋方向同向。

所述本体的侧壁具有承载环，承载环固定在本体的侧表面，弹性部位于承载环和划眼环之间，弹性部一端与划眼环连接，弹性部另一端与承载环一端连接，承载环另一端通过所述单向旋转装置和冲击环转动连接。

所述承载环的一周向上设有滚珠槽，所述滚珠槽内设有多个滚珠，承载环通过滚珠与冲击环转动连接。

所述本体、冲击环和划眼环均为筒状，划眼环和冲击环均套设在本体上，冲击环与本体活动连接。

所述单向旋转装置包括支撑架和限位块，支撑架为环状，支撑架上具有若干缺口；限位块中部两侧设有缩宽口，限位块具有第一对角线和第二对角线，所述第一对角线长于所述第二对角线；限位块通过所述缩宽口转动连接在支撑架上的缺口内；冲击环和本体之间具有一环空间隙，支撑架设在所述环空间隙内，冲击环和本体与支撑架之间的距离固定，其中，限位块的第一对角线长于所述环空间隙的宽度，所述第二对角线短于所述环空间隙的宽度。

在限位块上，以两缩宽口为中心线，限位块一端为对称形状,另一端的形状为从一侧到另一侧逐渐远离所述中心线；

限位块上的一侧到另一侧逐渐远离所述中心线的一侧的形状为圆弧状。

所述冲击环上具有与支撑架对应的环状槽，支撑架设在冲击环的环状槽内，支撑架通过所述环状槽与冲击环连接。

所述冲击环和划眼环之间具有顶丝环和防落环，防落环可拆卸固定在冲击环内端面，顶丝环位于滑块和防落环之间，顶丝环可拆卸固定连接在划眼环外端面，顶丝环与冲击环内壁活动连接，防落环与划眼环外壁活动连接。

所述刮刀和划眼环之间具有扶正器，所述扶正器固定在划眼环上，刮刀固定在所述扶正器上，刮刀的切割部分不低于所述扶正器外壁；

本体和划眼环之间具有密封圈，密封圈设在划眼环上，划眼环通过密封圈与本体连接。

所述本体外还包括端盖和接箍，承载环一侧的本体上具有第一阶梯环和第二阶梯环，第一阶梯环、第二阶梯环和承载环组成逐渐递增的阶梯状结构，冲击环套在承载环上，端盖可拆卸固定在所述第二阶梯环上， 接箍可拆卸固定在所述第一阶梯环上，冲击环通过端盖和承载环与本体轴向固定；

冲击环外具有回接筒，回接筒套在冲击环外。

本发明的有益效果是，本发明通过采用冲击旋转的原理，通过将套管管串上下往复运动转化为引导端冲击旋转运动，使刮刀在引导端转动时持续刮削岩壁，获得冲击划眼功能，为后续套管串通过提供通道保障，进而改善眼直径、减少套管入井摩阻、确保套管顺利入井等优点，大大提高了该装置在固井现场的使用可靠性，有利于提高固井质量。

附图说明

图1为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的整体结构示意图；

图2为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置中的单向旋转装置的整体结构示意图；

图3为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的外部结构图；

图4为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的接箍结构图；

图5为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的本体结构图；

图6为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的端盖结构图；

图7为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的限位块结构图；

图8为图7的侧视图；

图9为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的支撑架结构图；

图10为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的滚珠结构图；

图11为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的弹性部结构图；

图12为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的冲击环结构图；

图13为图12的侧视图；

图14为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置回接筒结构图；

图15为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的滑块结构图；

图16为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的顶丝环结构图；

图17为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的防落环结构图；

图18为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的划眼环结构图；

图19图18的侧视图；

图20为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的刮刀结构图；

图21为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置的密封圈结构图；

图22为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置在正常井壁工作时的原理图；

图23为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置在井壁缩口处的工作原理图；

图24为本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节装置在遇到井壁缩口处，在后退时弹性部将刮刀重置位置时的原理图。

图中标记为：1、接箍；2、本体；3、端盖；4、限位块；5、支撑架；6、滚珠；7、弹性部；8、冲击环；9、回接筒；10、滑块；11、顶丝环；12、防落环；13、划眼环；14、刮刀；15、密封圈；16、承载环；17、井壁；18、障碍物。

具体实施方式

首先需要说明的是，在本发明各个实施例中，所涉及的术语为：

单向旋转装置，单向旋转装置为允许在一个方向旋转，并锁死另一个方向旋转的装置，其中单向旋转装置可以是现有技术中的单向轴承，即超越离合器，也可以是本发明中公开的单向旋转装置，也可以是保证冲击环8单向转动的其他现有技术领域人员公知的其他装置。

滑块10，滑块10位于冲击环8侧壁的螺旋形轨道内滑块10位于的螺旋形轨道内，其形状可以是锥状，柱状。

弹性部7，弹性部7可以是压缩弹簧。

下面，将通过几个具体的实施例对本发明实施例提供的一种冲击旋转划眼式扶正短节方案进行详细介绍说明。

实施例1

请参考图1、图2、图3、图11、图12、图13、图15、图20、图22、图23及图24，其示出了本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节的整体结构图，该一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，包括：

本体2；

冲击环8，冲击环8的侧壁设有沿其轴向方向的螺旋形轨道；

划眼环13，划眼环13一端设有滑块10，划眼环13另一端设有刮刀14；

弹性部7；

单向旋转装置；

冲击环8通过所述单向旋转装置转动连接在本体2上，划眼环13通过滑块10和所述螺旋形轨道转动连接在冲击环8上，弹性部7一端与本体2连接，弹性部7另一端与划眼环13连接，所述单向旋转装置的旋转方向与所述螺旋形轨道的螺旋方向同向。

上述实施例中，划眼环13通过冲击环8上的螺旋形轨道，可以将直线的位移转换为旋转运动，继而带动刮刀14旋转，刮刀14的旋转可以对井壁进行切削扩孔操作，其中刮刀14的设置需要考虑井孔宽度，在将刮刀14安装到划眼环13上时，需要对应于井壁之间的宽度进行安装。

相对于冲击环8，划眼环13沿冲击环8上的螺旋形轨道做旋转运动，划眼环13随本体2前进时，划眼环13在端部接触到障碍物18时，划眼环13会受到障碍的阻力，障碍物18给划眼环13相对于冲击环8的一个向后的力，随后，划眼环13沿冲击环8的螺旋形轨道做旋转运动，并带动刮刀14旋转，最终刮刀14旋转对井的内壁进行切削扩孔。

冲击环8在下井时，其随本体2在行走的过程中，需要随井内环境变化而自身产生一定的旋转，但考虑到划眼环13相对于冲击环8旋转，因此在冲击环8和本体之间加设一个单向旋转装置，使冲击环8只能沿一个方向旋转，冲击环8向另一个方向旋转时，其会被锁死，将单向旋转装置的旋转方向与所述螺旋形轨道的螺旋方向设置为同向时，冲击环8在下井时可在井内行走时，根据不同地形而自行旋转，而在划眼环13收到阻力时，划眼环13沿冲击环8的螺旋形轨道旋转时，划眼环13会给冲击环8一个反向的旋转力，由于冲击环8与本体2之间只能单向旋转，因此该反向的旋转力会被单向旋转装置承受，反向力锁死阻止冲击环8反向旋转。本实施例可改善眼直径，减少套管入井摩阻、确保套管顺利入井，大大提高了该装置在固井现场的使用可靠性，有利于提高固井质量。

实施例2

进一步的，请参考图1及图11，本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节的另一实施例，所述本体2的侧壁具有承载环16，承载环16固定在本体2的侧表面，弹性部7位于承载环16和划眼环13之间，弹性部7一端与划眼环13连接，弹性部7另一端与承载环16一端连接，承载环16另一端通过所述单向旋转装置和冲击环8转动连接。

上述实施例中，本体2的侧壁安装承载环16，承载环16可以承受在承载环16和划眼环13之间的弹性部7的推力，可以以承载冲击环8的作用力，承受冲击环8对承载环16施加的向前的推力，并且承载环16和端盖3可以相互配合将冲击环8与本体周向固定。承载环16的设置可以简化本专利一种冲击旋转划眼式扶正短节的结构，使得各部件之间的安装更加牢靠。

实施例3

进一步的，请参考图5，本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节的另一实施例，所述承载环16的一周向上设有滚珠槽，所述滚珠槽内设有多个滚珠6，承载环16通过滚珠6与冲击环8转动连接。

上述实施例中，为减少承载环16与冲击环8之间的摩擦力，因此在承载环16的一周向上设置滚珠槽，在滚珠槽内放入滚珠6后，承载环16通过滚珠6与冲击环8连接，使得冲击环8在承载环16上的转动更加流畅，减少了承载环16和冲击环8之间转动时的摩擦力。

实施例4

进一步的，请参考图1、图3、图4、图5、图13、图14、图18及图19，本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节的另一实施例，所述本体2、冲击环8和划眼环13均为筒状，划眼环13和冲击环8均套设在本体2上，冲击环8与本体2活动连接。

上述实施例中，冲击环8相对于本体2活动连接，将本体2的表面当做一个导轨，可以减少本专利中部件的使用，节约成本。

实施例5

进一步的，请参考图2、图9及图10，本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节的另一实施例，所述单向旋转装置包括支撑架5和限位块4，支撑架5为环状，支撑架5上具有若干缺口；限位块4中部两侧设有缩宽口，限位块4具有第一对角线和第二对角线，所述第一对角线长于所述第二对角线；限位块4通过所述缩宽口转动连接在支撑架5上的缺口内；冲击环8和本体2之间具有一环空间隙，支撑架5设在所述环空间隙内，冲击环8和本体2与支撑架5之间的距离固定，其中，限位块4的第一对角线长于所述环空间隙的宽度，所述第二对角线短于所述环空间隙的宽度。

上述实施例中，本发明在采用单向旋转装置时，可以使用现有技术中的单向轴承，即超越离合器，也可以是本专利中公开的单向旋转装置，本专利中的单向旋转装置中，限位块4可在支撑架5上的缺口上进行转动，限位块4在对冲击环8和本体2之间进行限位时，采用的原理是限位块4为不规则四边形，其中限位块4的两个对角线不等长，并且冲击环8和本体2之间的距离大于限位块4中短的对角线长度，并小于限位块4中长的对角线长度；位于冲击环8和本体2的限位块4在冲击环8旋转时，若限位块4在冲击环8的带动下，限位块4较短的对角边位于冲击环8和本体2之间接触，则限位块4不影响冲击环8和本体2之间的相对旋转，若限位块4较长的对角边位于冲击环8和本体2之间接触，则冲击环8和本体2被限位块4卡死，通过该原理用来限制冲击环8和本体2之间的单向旋转。

实施例6

进一步的，请参考图7及图8，本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节的另一实施例，在限位块4上，以两缩宽口为中心线，限位块4一端为对称形状,另一端的形状为从一侧到另一侧逐渐远离所述中心线。

上述实施例中，限位块4的一端为对称形状，另一端由于不对称性，所以限位块4具有了两个不同长度的对角线。

进一步的，限位块4上的一侧到另一侧逐渐远离所述中心线的一侧的形状为圆弧状。

上述实施例中，限位块4的一个角为圆弧状，可以最小程度的将限位块4对冲击环8和本体2之间的影响降到最低。在反向转动时，限位块4是将冲击环8和本体2相对卡住，因此限位块4的圆弧角与此无关。

实施例7

进一步的，本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节的另一实施例，所述冲击环8上具有与支撑架对应的环状槽，支撑架5设在冲击环8的环状槽内，支撑架5通过所述环状槽与冲击环8连接。

上述实施例中，冲击环8上设置用于安放支撑架的环状槽，可以使支撑架5在安装到冲击环8时更加方便。

实施例8

进一步的，请参考图1及图3，本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节的另一实施例，所述冲击环8和划眼环13之间具有顶丝环11和防落环12，防落环12可拆卸固定在冲击环8内端面，顶丝环11位于滑块10和防落环12之间，顶丝环11可拆卸固定连接在划眼环13外端面，顶丝环11与冲击环8内壁活动连接，防落环与划眼环13外壁活动连接。

上述实施例中，防落环12与冲击环8螺纹连接牢固，防落环12可以在划眼环13上上下和旋转运动，顶丝环11与划眼环13螺纹连接牢固，顶丝环11可以在冲击环8内上下和旋转运动，顶丝10在顶丝环11内螺纹连接牢固，顶丝10连接冲击环8和顶丝环11划眼环13部件，顶丝10带动顶丝环11划眼环13部件旋转。

实施例9

进一步的，请参考图1及图3，本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节的另一实施例，所述刮刀14和划眼环13之间具有扶正器，所述扶正器固定在划眼环13上，刮刀14固定在所述扶正器上，刮刀14的切割部分不低于所述扶正器外壁。

上述实施例中，划眼环13上设置扶正器可以使划眼环13的下入稳定，更重要的是将刮刀14设在扶正器上，可以使刮刀14对井筒的改造更加精确，确保井筒的完好及精确性。

进一步的，请参考图1及图21，本体2和划眼环13之间具有密封圈15，密封圈15设在划眼环13上，划眼环13通过密封圈15与本体2连接。

上述实施例中，密封圈15可以使划眼环13相对于本体2运动时，防止钻井循环液进入内部结构。

实施例10

进一步的，请参考图1、图3及图6，本发明一种冲击旋转划眼式扶正短节的另一实施例，所述本体2外还包括端盖3和接箍1，承载环16一侧的本体2上具有第一阶梯环和第二阶梯环，第一阶梯环、第二阶梯环和承载环16组成逐渐递增的阶梯状结构，冲击环8套在承载环16上，端盖3可拆卸固定在所述第二阶梯环上， 接箍1可拆卸固定在所述第一阶梯环上，冲击环8通过端盖3和承载环16与本体2轴向固定。

上述实施例中，端盖3的作用是将是与承载环16配合，方便的将冲击环8于与本体2沿径向固定，接箍1为产品的附加件，在将产品送到现场时，可以直接采用接箍1将本产品与套管连接，进而直接使用。

进一步的，冲击环8外具有回接筒9，回接筒9套在冲击环8外。

上述实施例中，回接筒9的作用是套在冲击环8外，对冲击环8起到保护密封的作用。

实施例11

本发明由接箍1、本体2、端盖3、限位块4、支撑架5、滚珠6、弹性部7、冲击环8、回接筒9、滑块10、顶丝环11、防落环12、划眼环13、刮刀14、密封圈15共15种零件组成，装配关系为先将刮刀14焊接在划眼环13对应刮刀槽内，将滚珠6装入本体2对应滚槽内，再将冲击环8套入本体2内，再将支撑架5装入，冲击环8对应槽内，然后将限位块4装入支撑架5内，再将端盖3装入本体2对应螺纹上，再将弹性部7装入冲击环8内，再将回接筒9套入冲击环8外，再将密封圈15装入防落环12对应密封槽内，将防落环12套入划眼环13，再将顶丝环11装入划眼环13内，再将划眼环13装入冲击环8内，再将滑块10装入顶丝环11内，将回接筒9与划眼环13连接牢固，至此该发明装置全部装配完毕。

使用时将本发明装置装入5-1/2"套管串之间，可根据需要加装多个，再将套管入井，在入井过程中可通过自由旋转躲避井壁17内的障碍物，遇阻无法下入时通过障碍物18冲击划眼环，使滑块10在冲击环8螺旋槽内旋转带动划眼环13旋转，划眼环13周向外侧镶焊有硬质合金刮刀，在旋转和循环液循环过程中能起到刮削和冲刷井壁效果，有效提高井眼通过性，进而引导后续套管串顺利入井。整个装置具有扶正套管作用，无需液压作动力，不增加管柱内液压，操作简单、安全性高。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…… )仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，涉及“ 第一”、“ 第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“ 第一”、“ 第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，其特征在于，包括：

本体（2）；

冲击环（8），冲击环（8）的侧壁设有沿其轴向方向的螺旋形轨道；

划眼环（13），划眼环（13）一端设有滑块（10），划眼环（13）另一端设有刮刀（14）；

弹性部（7）；

单向旋转装置；

冲击环（8）通过所述单向旋转装置转动连接在本体（2）上，划眼环（13）通过滑块（10）和所述螺旋形轨道转动连接在冲击环（8）上，弹性部（7）一端与本体（2）连接，弹性部（7）另一端与划眼环（13）连接，所述单向旋转装置的旋转方向与所述螺旋形轨道的螺旋方向同向。

2.如权利要求1所述一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，其特征在于，所述本体（2）的侧壁具有承载环（16），承载环（16）固定在本体（2）的侧表面，弹性部（7）位于承载环（16）和划眼环（13）之间，弹性部（7）一端与划眼环（13）连接，弹性部（7）另一端与承载环（16）一端连接，承载环（16）另一端通过所述单向旋转装置和冲击环（8）转动连接。

3.如权利要求2所述一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，其特征在于， 所述承载环（16）的一周向上设有滚珠槽，所述滚珠槽内设有多个滚珠（6），承载环（16）通过滚珠（6）与冲击环（8）转动连接。

4.如权利要求1所述一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，其特征在于，所述本体（2）、冲击环（8）和划眼环（13）均为筒状，划眼环（13）和冲击环（8）均套设在本体（2）上，冲击环（8）与本体（2）活动连接。

5.如权利要求1所述一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，其特征在于，所述单向旋转装置包括支撑架（5）和限位块（4），支撑架（5）为环状，支撑架（5）上具有若干缺口；限位块（4）中部两侧设有缩宽口，限位块（4）具有第一对角线和第二对角线，所述第一对角线长于所述第二对角线；限位块（4）通过所述缩宽口转动连接在支撑架（5）上的缺口内；冲击环（8）和本体（2）之间具有一环空间隙，支撑架（5）设在所述环空间隙内，冲击环（8）和本体（2）与支撑架（5）之间的距离固定，其中，限位块（4）的第一对角线长于所述环空间隙的宽度，所述第二对角线短于所述环空间隙的宽度。

6.如权利要求5所述一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，其特征在于，在限位块（4）上，以两缩宽口为中心线，限位块（4）一端为对称形状,另一端的形状为从一侧到另一侧逐渐远离所述中心线；

限位块（4）上的一侧到另一侧逐渐远离所述中心线的一侧的形状为圆弧状。

7.如权利要求5所述一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，其特征在于，所述冲击环（8）上具有与支撑架对应的环状槽，支撑架（5）设在冲击环（8）的环状槽内，支撑架（5）通过所述环状槽与冲击环（8）连接。

8.如权利要求1所述一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，其特征在于，所述冲击环（8）和划眼环（13）之间具有顶丝环（11）和防落环（12），防落环（12）可拆卸固定在冲击环（8）内端面，顶丝环（11）位于滑块（10）和防落环（12）之间，顶丝环（11）可拆卸固定连接在划眼环（13）外端面，顶丝环（11）与冲击环（8）内壁活动连接，防落环与划眼环（13）外壁活动连接。

9.如权利要求1所述一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，其特征在于，所述刮刀（14）和划眼环（13）之间具有扶正器，所述扶正器固定在划眼环（13）上，刮刀（14）固定在所述扶正器上，刮刀（14）的切割部分不低于所述扶正器外壁；

本体（2）和划眼环（13）之间具有密封圈（15），密封圈（15）设在划眼环（13）上，划眼环（13）通过密封圈（15）与本体（2）连接。

10.如权利要求2所述一种冲击旋转划眼式扶正短节装置，其特征在于，所述本体（2）外还包括端盖（3）和接箍（1），承载环（16）一侧的本体（2）上具有第一阶梯环和第二阶梯环，第一阶梯环、第二阶梯环和承载环（16）组成逐渐递增的阶梯状结构，冲击环（8）套在承载环（16）上，端盖（3）可拆卸固定在所述第二阶梯环上， 接箍（1）可拆卸固定在所述第一阶梯环上，冲击环（8）通过端盖（3）和承载环（16）与本体（2）轴向固定；

冲击环（8）外具有回接筒（9），回接筒（9）套在冲击环（8）外。