CN111878007A - 一种自适应降摩阻扶正器 - Google Patents
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Abstract
一种自适应降摩阻扶正器，包括圆环形的外挡圈和圆环形的内挡环，外挡圈外侧等间距设置有扶正筋，所述外挡圈上开有凹槽，内挡环上开有圆形通孔，所述凹槽与圆形通孔相互之间对应设置，所述凹槽上设置有球形滚子，圆形通孔用于限制限制球形滚子在内挡环径向的位移，所述球形滚子与钻杆直接接触。本发明能针对钻杆本体同时实现扶正及降摩作用。
Description
技术领域
本发明涉及油田钻井钻具技术领域，特别涉及一种自适应降摩阻扶正器。
背景技术
目前，大位移井和水平井钻进过程中，钻杆与井壁或套管因摩擦而产生的摩阻扭矩是限制钻井技术向深井、超深井迈进的关键问题。另外，维持底部钻具组合及其附近钻杆的稳定性是确保井身结构标准的前提，偏移的井身会使钻具受到更大的侧向力，侧向力在加剧了钻具磨损的同时反过来影响井身结构，形成恶性循环。钻具与井壁或套管的长时间摩擦会磨穿套管，严重时会卡钻，甚至导致全井报废。
安装降摩阻工具是现阶段钻井现场最常采用的降摩阻手段，但是，降摩效果较佳的国外钻井工具价格昂贵，对于效益一般的井场难以支撑其费用。国内降摩减阻主要采用两种方法，一是给钻具上喷涂特殊材料，但此类方法因井下环境恶劣，对涂层的破坏极为严重，难以保证很好的降摩效果。二是设计降摩减阻短节，此类工具结构复杂，且大多只具备一个方向的降摩效果，虽然能起到一定降摩作用，但效果欠佳且寿命偏短。总体而言，能同时满足扶正、降摩要求的井下工具较少，但扶正、降摩却是提高水平井、定向井延伸钻进能力的关键问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自适应降摩阻扶正器，能针对钻杆本体同时实现扶正及降摩作用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种自适应降摩阻扶正器，包括圆环形的外挡圈3和圆环形的内挡环5，外挡圈3外侧等间距设置有扶正筋2，所述外挡圈3上开有凹槽，内挡环5上开有圆形通孔，所述凹槽与圆形通孔相互之间对应设置，所述凹槽上设置有球形滚子4，圆形通孔用于限制限制球形滚子4在内挡环5径向的位移，所述球形滚子4与钻杆直接接触。
所述外挡圈3是两个半外挡圈，半外挡圈拼接处设置有内六角圆柱头螺钉和定位销及定位销孔、阶梯螺纹孔。
所述外挡圈3轴线上均布4个直径为25mm的半球形凹槽，以轴线为基准，上下偏移60度各均布5个半球形凹槽，直径均为25mm。
所述外挡圈3外侧的扶正筋2为流线型扶正筋。
所述外挡圈3内表面用陶瓷材料涂成耐磨层，所述凹槽为半球形。
所述的内挡环5为两个半圆环结构，内挡环5端部设置有用于固定的端盖1。
所述内挡环5设置的圆形通孔的圆心在内挡环5的外圆柱面母线上，中心位置均布4个圆形孔，以中心圆孔圆心连线为基准上下偏移60度各均布5个圆形通孔。
所述球形滚子4直径为24mm。
本发明的有益效果：
本发明安装在钻杆本体上，随着钻杆的运动而运动，起到扶正钻杆，提高钻柱稳定性的作用。
在因地层因素，摩擦力太大导致钻杆不能运动时，因该工具直径大于钻杆本体，该工具直接与井壁接触，从而在此处释放了钻杆的轴向运动及绕轴向旋转的自由度，还将钻杆本体与岩层或套管的滑动摩擦转变为滚动摩擦，起到降摩阻的作用。
完整的挡圈内表面将会奇偶交错(5-4-5，5-4-5)分布半球形凹槽，避免因应力集中对钻杆造成疲劳损伤。
内挡环的圆形孔与外挡圈的球形凹槽同轴，起到限位球形滚子的作用。
流线型扶正筋对钻井液的阻碍作用最小，便于钻井液携带岩屑排出。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明半外挡圈的结构示意图。
图3是本发明半外挡圈的主视图及剖视图。
图4是本发明半内挡环的结构示意图。
图5是本发明半内挡环的主视图及剖视图。
图6是本发明端盖结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1-图6所示：是由端盖1、外挡圈3、内挡环5和球形滚子4组成。外挡圈3上设置有扶正筋2，扶正筋最大直径与井眼直径一致，起到扶正钻杆的作用。钻杆本体在滚子4与内挡环5形成的环形区域内运动，钻杆与滚子4直接接触，将钻杆与井壁或套管之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，大幅降低了摩阻力。
扶正器总长1020mm，最大外径215.9mm，可适配钻杆外径为127mm。上述尺寸仅表达了本发明的一种尺寸，但并不能因此理解为对本发明范围的限制。
端盖1设置有内螺纹，用以连接两内半挡环成一完整内挡环5。
外挡圈3是两个半外挡圈用内六角圆柱头螺钉连接而成，结合面设置有定位销及定位销孔、阶梯螺纹孔。外表面设置流线型扶正筋。内表面用陶瓷材料涂成耐磨层并设置有半球形凹槽。
外挡圈3内表面设置的半球形凹槽分布如下：半挡圈轴线上均布4个直径为25mm的半球形凹槽，以轴线为基准，上下偏移60度各均布5个半球形凹槽，直径均为25mm。
内挡环5是两个半内挡环用端盖1连接而成完整内挡环5，结合面设置有定位销及定位销孔。其外表面用陶瓷材料涂成耐磨才能并设置有圆形通孔。
内挡环5设置的圆形通孔的圆心在挡环外圆柱面母线上，中心位置均布4个圆形孔，以中心圆孔圆心连线为基准上下偏移60度各均布5个圆形通孔，用以限制滚子4在内挡环5径向的位移。滚子4直径为24mm。
本发明的工作原理：
外挡圈3上有安放球形滚子4的凹槽，将球形滚子4安放在一个半外挡圈内表面设置的凹槽内，将开有圆形通孔的内挡环5外表面紧贴外挡圈3的内表面，将球形滚子3限制在半球形凹槽内。接着把另一半外挡圈、滚子和半内挡环安装完成。将两已安装完成的半体用定位销装配定位于钻杆本体，再用内六角圆柱头螺钉连接两个半外挡圈。然后把端盖通过螺纹连接在内挡环上，钻杆本体在球形滚子4与挡环形成的环形区域内运动，将钻杆本体与井壁或套管的滑动摩擦转变为滚动摩擦，起到降摩阻的作用。外挡圈3外表面设置有流线型扶正筋2，起到扶正钻杆本体并扰动钻井液的作用，可加快此处钻井液流速，防止岩屑堆积，提高钻进效率及质量。
Claims (8)
1.一种自适应降摩阻扶正器，其特征在于，包括圆环形的外挡圈(3)和圆环形的内挡环(5)，外挡圈(3)外侧等间距设置有扶正筋(2)，所述外挡圈(3)上开有凹槽，内挡环(5)上开有圆形通孔，所述凹槽与圆形通孔相互对应设置，所述凹槽上设置有球形滚子(4)，圆形通孔用于限制限制球形滚子(4)在内挡环(5)径向的位移，所述球形滚子(4)与钻杆直接接触。
2.根据权利要求1所述的一种自适应降摩阻扶正器，其特征在于，所述外挡圈(3)是两个半外挡圈，半外挡圈拼接处设置有内六角圆柱头螺钉和定位销及定位销孔、阶梯螺纹孔。
3.根据权利要求1所述的一种自适应降摩阻扶正器，其特征在于，所述外挡圈(3)轴线上均布4个直径为25mm的半球形凹槽，以轴线为基准，上下偏移60度各均布5个半球形凹槽，直径均为25mm。
4.根据权利要求1所述的一种自适应降摩阻扶正器，其特征在于，所述外挡圈(3)外侧的扶正筋(2)为流线型扶正筋。
5.根据权利要求1所述的一种自适应降摩阻扶正器，其特征在于，所述外挡圈(3)内表面用陶瓷材料涂成耐磨层，所述凹槽为半球形。
6.根据权利要求1所述的一种自适应降摩阻扶正器，其特征在于，所述的内挡环(5)为两个半圆环结构，内挡环(5)端部设置有用于固定的端盖(1)。
7.根据权利要求1所述的一种自适应降摩阻扶正器，其特征在于，所述内挡环(5)设置的圆形通孔的圆心在内挡环(5)的外圆柱面母线上，中心位置均布4个圆形孔，以中心圆孔圆心连线为基准上下偏移60度各均布5个圆形通孔。
8.根据权利要求1所述的一种自适应降摩阻扶正器，其特征在于，所述球形滚子(4)直径为24mm。
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