CN111749628A - 套管扶正器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种套管扶正器，涉及油气井固井技术领域，包括第一环座、第二环座、若干个弓形弹片以及驱动组件；第一环座用于套设于套管的外周，第一环座的下端连接有连杆；第二环座用于套设于套管的外周，第二环座滑动连接于连杆上；若干个弓形弹片的两端分别与第一环座和第二环座相连；驱动组件设置于弓形弹片的内侧。本发明提供的套管扶正器，在套管以及套管扶正器向井内下入的过程中，弓形弹片处于收拢的状态，便于减小套管扶正器的外径尺寸，使套管顺畅的下入井内；当套管扶正器到达目的位置后，通过驱动组件对弓形弹片的内壁进行顶撑，使弓形弹片的外壁向外撑出，实现与井壁之间的有效顶紧，保证对套管可靠的扶正作用。

Description

套管扶正器

技术领域

本发明属于油气井固井技术领域，更具体地说，是涉及一种套管扶正器。

背景技术

随着油气开发技术的飞速发展，社会生活中油气的利用得到了很好的保证。在完成了油气井的钻制后，需要下入套管进行固井作业。套管扶正器用于安装在套管的外部，其作用是扶正套管。在油气井固井注水泥过程中，通常的做法是在套管串上，每隔一段距离安装一个套管扶正器，这样使套管中心和井眼中心保持基本一致，可以提高井眼环空水泥浆的顶替效率，保证套管与井眼之间获得均匀的水泥环，并防止水泥浆窜槽，预防套管受压差作用造成卡套管事故。

传统的套管扶正器有弹性套管扶正器和刚性套管扶正器以及旋流套管扶正器等，但弹性套管扶正器在水平井段时，由于重力的影响，其扶正效果并不理想，且弹性套管扶正器的最大外径难确定。若弹性套管扶正器的外径偏小，扶正力不足，起不到扶正器的作用，若外径偏大，上提、下放套管时，套管扶正器刮削井壁，增加阻力，容易造成固井事故。刚性套管扶正器虽扶正效果较好，但下井阻力较大，且若水平井段存在“大肚子”井径等井眼扩张情形时，由于径向尺寸的限制，其扶正效果亦不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种套管扶正器，以解决现有技术中存在的套管扶正器扶正效果差、难以保证固井质量的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种套管扶正器，包括第一环座、第二环座、若干个弓形弹片以及若干个驱动组件；第一环座用于套设于套管的外周，第一环座的下端连接有沿第一环座的轴向延伸的连杆；第二环座用于套设于套管的外周，第二环座滑动连接于连杆上；若干个弓形弹片的两端分别与第一环座和第二环座相连，且弓形弹片设有向外凸起的弧度；若干个驱动组件分别设置于弓形弹片的内侧且与弓形弹片一一对应，用于向外顶撑述弓形弹片。

作为本申请另一实施例，驱动组件包括固定座、支撑杆以及伸缩件；固定座跨设于连杆上，且位于弓形弹片的内侧；支撑杆的中部通过转轴铰接于固定座上，支撑杆的外端与弓形弹片的内壁所抵接；伸缩件的固定端与第一环座相连，伸缩件的输出端与支撑杆的内端抵接；

其中，支撑杆具有与伸缩件脱离的自然状态以及受伸缩件推动绕转轴转动至水平位置的顶撑状态；在支撑杆处于顶撑状态时，支撑杆的外端与弓形弹片的内壁抵接，弓形弹片向外撑开。

作为本申请另一实施例，连杆的侧面上还设有开口朝向支撑杆一侧设置且用于与支撑杆的内端滑动配合的导向槽。

作为本申请另一实施例，连杆的下部还设有位于转轴下方且用于向上顶撑支撑杆的内端的弹性顶撑件。

作为本申请另一实施例支撑杆的内端设有圆弧过渡，外端设有用于与弓形弹片的内壁抵接的弧形延展部。

作为本申请另一实施例，伸缩件与支撑杆抵接的一端设有推板。

作为本申请另一实施例，套管扶正器还包括若干个设置于套管外周且位于相邻两个弓形弹片之间的导向块，导向块的上端与第一环座相连，导向块的外侧面上还设有滚轮。

作为本申请另一实施例，导向块的外侧面的轴向中部向外凸起，导向块上设有用于容纳滚轮的容纳槽，滚轮通过转轴连接于容纳槽内。

作为本申请另一实施例，滚轮在导向块上设有至少三个，其中位于中部的滚轮向外凸出于另外两个滚轮设置。

作为本申请另一实施例，导向块的外侧面上还设有导流片，导流片自上而下向导向块的同一侧倾斜，且导流片的上下两端分别具有尖端。

本发明提供的套管扶正器的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的套管扶正器，在套管以及套管扶正器向井内下入的过程中，弓形弹片处于收拢的状态，便于减小套管扶正器的外径尺寸，使套管顺畅的下入井内；当套管扶正器到达目的位置后，通过驱动组件对弓形弹片的内壁进行顶撑，使弓形弹片轴向长度减小，外壁向外撑出实现与井壁之间的有效顶紧，保证对套管可靠的扶正作用，该套管扶正器能够适合不同规格的井壁内径，能够根据工作进行实现套管扶正器的适时撑开，便于提高操作效率，保证对套管的扶正质量，具有成本低以及操作方便的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的套管扶正器实施例一打开状态的剖视结构示意图；

图2为图1中Ⅰ的局部放大结构示意图；

图3为图1中A-A的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的套管扶正器实施例一闭合状态的剖视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的套管扶正器实施例二打开状态的剖视结构示意图；

图6为图1的俯视结构示意图；

图7为图1中导向块的左视结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、第一环座；11、连杆；12、导向槽；13、弹性顶撑件；14、限位板；2、第二环座；3、弓形弹片；4、导向块；41、滚轮；42、容纳槽；43、导流片；431、尖端；5、驱动组件；51、固定座；511、转轴；52、支撑杆；521、弧形延展部；53、伸缩件；531、推板；6、套管。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更若干个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图7，现对本发明提供的套管扶正器进行说明。套管扶正器，包括第一环座1、第二环座2、若干个弓形弹片3以及驱动组件5；第一环座1用于套设于套管6的外周，第一环座1的下端下端连接有沿第一环座1的轴向延伸的连杆11；第二环座2用于套设于套管6的外周，第二环座2滑动连接于连杆11上；若干个弓形弹片3的两端分别与第一环座1和第二环座2相连，且弓形弹片3设有向外凸起的弧度；若干个驱动组件5分别设置于设置于弓形弹片3的内侧，且与弓形弹片3一一对应，用于向外顶撑述弓形弹片3。

本发明提供的一种套管扶正器，与现有技术相比，本发明提供的套管扶正器，在套管6以及套管扶正器向井内下入的过程中，弓形弹片3处于收拢的状态，便于减小套管扶正器的外径尺寸，使套管6顺畅的下入井内；当套管扶正器到达目的位置后，通过驱动组件5对弓形弹片3的内壁进行顶撑，使弓形弹片轴向长度减小，外壁向外撑出实现与井壁之间的有效顶紧，保证对套管6可靠的扶正作用，该套管扶正器能够适合不同规格的井壁内径，能够根据工作进行实现套管扶正器的适时撑开，便于提高操作效率，保证对套管6的扶正质量，具有成本低以及操作方便的优点。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，驱动组件5包括固定座51、支撑杆52以及伸缩件53；固定座51跨设于连杆11上，且位于弓形弹片3的内侧；支撑杆52的中部通过转轴511铰接于固定座51上，支撑杆52的外端与弓形弹片3的内壁所抵接；伸缩件53的固定端与第一环座1相连，伸缩件53的输出端与支撑杆52的内端抵接；

其中，支撑杆52具有与伸缩件53脱离的自然状态以及受伸缩件53推动绕转轴511转动至水平位置的顶撑状态；在支撑杆52处于顶撑状态时，支撑杆52的外端与弓形弹片3的内壁抵接，弓形弹片3向外撑开。

本实施例中，利用转动连接在固定座51上的支撑杆52实现对弓形弹片3的向外顶撑。支撑杆52通过转轴511与固定座51铰接，且支撑杆52位于转轴511内侧的长度小于支撑杆52位于转轴511内侧的长度，便于实现支撑杆52在转轴511两侧的杠杆作用，即伸缩件53推动支撑杆52内端移动较小距离，便可以使支撑杆52的外端便可以将弓形弹片3顶撑较大位移。当伸缩件53的输出端向下移动时，能够对支撑杆52的内端进行顶推，使支撑杆52绕转轴511逆时针旋转，进而使支撑杆52的外端与弓形弹片3的内壁形成抵接，利用支撑杆52的外端将弓形弹片3顶撑至向外撑开的状态，此时弓形弹片3的外径增大，能够实现与井壁之间的有效顶紧。

在上述过程中，弓形弹片3在向外撑开的过程中，弓形弹片3的下端还会带动第二环座2沿连杆11向上移动，弓形弹片3在具有相同长度的前提下，针对不同状态具有不同的造型，撑开过程中，弓形弹片3的轴向长度变短，外径变大，保证对弓形弹片3具有可靠的顶撑作用，实现弓形弹片3与井壁之间的顶紧作用。

进一步的，连杆11下端设有用于与第二环座2相配合的限位板14，在弓形弹片3下端与第二环座2相连的前提下，在连杆11的下端设置了限位板14。当支撑杆52脱离伸缩件53的顶推时，第二环座2沿连杆11向下移动，限位板14能都对第二环座2的极限位置进行限定，避免第二环座2对弓形弹片3具有过大的向下的拉力，进而避免弓形弹片3的损坏，同时，保证第二环座2与连杆11滑动配合的配合关系。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，连杆11的侧面上还设有开口朝向支撑杆52一侧设置且用于与支撑杆52的内端滑动配合的导向槽12。

本实施例中，连杆11上设置的导向槽12沿第一环座1的轴向延伸，能够对支撑杆52的内端进行有效限位。当伸缩件53的输出端向外伸出时，在支撑杆52的内端的顶推作用下，支撑杆52绕转轴511进行逆时针转动，支撑杆52的外端向外顶撑弓形弹片3至撑开的状态。支撑杆52在绕转轴511转动的过程中，支撑杆52的内端始终保持位于导向槽12内的状态，避免支撑杆52的外端与弓形弹片3之间发生位置错动，保证支撑杆52的外端能够有效的作用于弓形弹片3的内壁上，保证对弓形弹片3的有效顶撑。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图2、图4和图5，连杆11上还设有位于转轴511下方且用于向上顶撑支撑杆52的内端的弹性顶撑件13。在自然状态下，弹性顶撑件13对支撑杆52的内端具有一定的顶撑力，使支撑杆52的内端稳定的位于高于转轴511的位置，进此时支撑杆52的外端旋转至下方与弓形弹片3脱离的状态，弓形弹片3的轴向长度变大，外径尺寸变小，此时能够方便的将套管6顺畅的放入井内。

进一步的，弹性顶撑件13的上端还可以采用与支撑杆52抵接的形式，在支撑杆52靠近弹性顶撑件13的侧面上还可以设置抵接槽，用于容纳弹性顶撑件13的上端，避免弹性顶撑件13与支撑杆52之间发生脱离，保证弹性顶撑件13对支撑杆52的顶撑作用。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图4和图5，支撑杆52的内端设有圆弧过渡，外端设有用于与弓形弹片3的内壁抵接的弧形延展部521。

本实施例中，支撑杆52与导向槽12接触的一侧设置了圆弧过渡，当支撑杆52绕转轴511旋转时，支撑杆52内端圆弧过渡的部位能够避免与容纳槽42之间发生位置干涉，提高支撑杆52转动的顺畅性。

另外，可以在支撑杆52的内端以及外端还可以分别设置弹性层，弹性层的设置可以避免支撑杆52与容纳槽42或弓形弹片3之间发生刚性接触，便于对连杆11以及弓形弹片3的内壁进行保护，避免上述部件受到损伤，进而有效提高装置的使用寿命。

当伸缩件53向下顶撑支撑杆52的内端时，支撑杆52逐渐由接近竖直的状态旋转为水平的状态，支撑杆52内端的弹性层与容纳槽42的内壁接触。此时弹性层处于受压缩状态，弹性层与支撑杆52之间具有一定的摩擦力，结合伸缩件53下端的推板531对支撑杆52的顶撑作用，能够使支撑杆52稳定的处于该位置，便于保证顶撑的稳定性和可靠性。

进一步的，在支撑杆52外端设置了弧形延展部521，弧形延展部521可以使支撑杆52具有光滑的弧面，有利于增大力的作用面积，降低弓形弹片3上局部位置的压强，避免造成弓形弹片3的损坏。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图2、图4和图5，伸缩件53与支撑杆52抵接的一端设有推板531。推板531能够增大伸缩件53的输出端的面积，能够保证伸缩件53对支撑杆52的推动的可靠性，保证伸缩件53能够对支撑杆52进行可靠的驱动。

结合支撑杆52的内端设置的弧形过渡部，推板531与弧形过渡部可以实现可靠的抵接，保证伸缩件53的输出端能够通过推板531对支撑杆52的内端进行可靠的驱动，进而实现支撑杆52绕转轴511转动的效果。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图4和图5，套管扶正器还包括若干个设置于套管6外周的导向块4，导向块4的上端与第一环座1相连，导向块4的外侧面上还设有与导向块4转动配合的滚轮41，导向块4位于相邻两个弓形弹片3之间。

本实施例中，还设置了沿套管6的轴向延伸的导向块4，在套筒扶正器随套筒下入井内的过程中，滚轮41能够与井壁之间发生滚动配合，将摩擦力转化为滚动力，起到降低套管扶正器与井壁之间摩擦力的作用，便于套管6的下入。

本实施例中，导向块4沿套管6的轴向延伸，且设置在相邻两个弓形弹片3之间，导向块4和弓形弹片3且在圆周方向上间隔分布有若干个。在套管6下入井内的过程中，若干个导向块4分布在套管6的外周，实现对套管6整个圆周方向的导向。若干个弓形弹片3分布在套管6的外周，当套管6下放到一定位置后，通过伸缩件53驱动支撑杆52绕转轴511转动实现对弓形弹片3的顶撑，达到将套管扶正器固定在井内所需位置的作用。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图4和图5，导向块4的外侧面的轴向中部向外凸起，导向块4上设有用于容纳滚轮41的容纳槽42，滚轮41通过转轴511连接于容纳槽42内。导向块4外侧设置了凸起，凸起能够使套管扶正器在下入井内的过程中具有一个逐渐进入的过程，导向块4两端的外径尺寸小于导向块4中部的外径尺寸，在下入套管扶正器时，先利用小外径的下端与井壁接触，然后利用大外径的凸起与井壁接触，实现良好的过渡作用。

进一步的，导向块4上设置了容纳槽42，容纳槽42内设有用于安装滚轮41的转轴511，转轴511可以实现滚轮41与导向块4之间的转动连接，滚轮41套设在转轴511的外周。滚轮41和转轴511之间还可以设置轴承，以降低滚轮41与转轴511之间的摩擦力，提高滚轮41滚动的顺滑性。

进一步的，对应导向块4不同外径处，分别设置多个滚轮41。本实施例中，滚轮41在导向块4上设有至少三个，其中位于中部的滚轮41向外凸出于另外两个滚轮41设置。该设置与凸起的设置作用一致，便于保证套管6和套管扶正器下入过程中的顺畅性。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图7，导向块4的外侧面上还设有导流片43，导流片43自上而下向导向块4的同一侧倾斜，导流片43的上下两端分别具有尖端431。螺旋设置的导流片43对水泥浆产生一个螺旋导流作用，用于引导水泥浆的流向，能够有效的降低摩擦阻力，提高固井质量。

进一步的，尖端431的设置便于降低导流片43与泥浆接触时的阻力，提高水泥浆的通过效率，进而提高施工效率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.套管扶正器，其特征在于，包括：

第一环座，用于套设于套管的外周，下端连接有沿所述第一环座的轴向延伸的连杆；

第二环座，用于套设于所述套管的外周，且滑动连接于所述连杆上；

若干个弓形弹片，两端分别与所述第一环座和所述第二环座相连，且设有向外凸起的弧度；以及

若干个驱动组件，分别设置于所述弓形弹片的内侧且与所述弓形弹片一一对应，用于向外顶撑所述弓形弹片。

2.如权利要求1所述的套管扶正器，其特征在于，所述驱动组件包括：

固定座，跨设于所述连杆上，且位于所述弓形弹片的内侧；

支撑杆，中部通过转轴铰接于所述固定座上，所述支撑杆的外端与所述弓形弹片的内壁所抵接；以及

伸缩件，固定端与所述第一环座相连，输出端与所述支撑杆的内端抵接；

其中，所述支撑杆具有与所述伸缩件脱离的自然状态以及受所述伸缩件推动绕所述转轴转动至水平位置的顶撑状态；在所述支撑杆处于顶撑状态时，所述支撑杆的外端与所述弓形弹片的内壁抵接，所述弓形弹片向外撑开。

3.如权利要求2所述的套管扶正器，其特征在于，所述连杆的侧面上还设有开口朝向所述支撑杆一侧设置且用于与所述支撑杆的内端滑动配合的导向槽。

4.如权利要求2所述的套管扶正器，其特征在于，所述连杆的下部还设有位于所述转轴下方且用于向上顶撑所述支撑杆的内端的弹性顶撑件。

5.如权利要求3所述的套管扶正器，其特征在于，所述支撑杆的内端设有圆弧过渡，外端设有用于与所述弓形弹片的内壁抵接的弧形延展部。

6.如权利要求5所述的套管扶正器，其特征在于，所述伸缩件与所述支撑杆抵接的一端设有推板。

7.如权利要求1所述的套管扶正器，其特征在于，所述套管扶正器还包括若干个设置于所述套管外周且位于相邻两个所述弓形弹片之间的导向块，所述导向块的上端与所述第一环座相连，所述导向块的外侧面上还设有滚轮。

8.如权利要求7所述的套管扶正器，其特征在于，所述导向块的外侧面的轴向中部向外凸起，且所述导向块的外侧面上设有用于容纳所述滚轮的容纳槽，所述滚轮通过转轴连接于所述容纳槽内。

9.如权利要求7所述的套管扶正器，其特征在于，所述滚轮在所述导向块上设有至少三个，其中位于中部的所述滚轮向外凸出于另外两个所述滚轮设置。

10.如权利要求7所述的套管扶正器，其特征在于，所述导向块的外侧面上还设有导流片，所述导流片自上而下向所述导向块的同一侧倾斜，且所述导流片的上下两端分别具有尖端。

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