CN116146122B - 一种具有降阻功能的套管扶正器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及套管扶正器技术领域，尤其涉及一种具有降阻功能的套管扶正器。一种具有降阻功能的套管扶正器，包括有固定套，固定套设置有套管，固定套设置有对称分布的环形槽，环形槽滑动连接有周向等间距分布的固定块，对称分布的固定块之间固接有弹簧片，周向等间距分布的固定块转动连接有连接环，相邻的固定块之间固接有第一弹簧。本扶正器在与井壁凸起接触时，弹簧片会发生小幅度的偏转，从而使得弹簧片与井壁凸起发生错位，避免弹簧片始终与井壁凸起发生长时间接触，造成弹簧片与井壁凸起之间持续存在摩擦力，导致套管在油井中的阻力增加。

Description

一种具有降阻功能的套管扶正器

技术领域

本发明涉及套管扶正器技术领域，尤其涉及一种具有降阻功能的套管扶正器。

背景技术

套管扶正器是用来保护套管顺利进入井下的重要工具，在套管放入井内之前，将扶正器套设在套管上，使得扶正器随套管同时下井，由于井壁凹凸不平，扶正器为套管提供支撑力，使得套管位于油井的中部，避免套管与井壁接触造成破损，目前扶正器的种类主要有两种：弹性扶正器和刚性扶正器。

弹性扶正器在直井中向下移动时，弹性片与井壁凸起接触时，若其余弹性片也与井壁贴合，则该弹性片无法发生偏转，导致弹性片与井壁凸起之间持续存在阻力，致使套管向下移动的阻力增大，无法顺利放下套管，且弹性扶正器在水平井中移动时，弹性扶正器下侧的弹簧片会被压缩，导致套管位置偏下，无法居中，而刚性扶正器在直井中移动时，会与井壁发生硬性接触，将井壁的碎石刮落导致下方套管受损。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自旋式具有降阻功能的套管扶正器。

本发明的技术方案是：一种具有降阻功能的套管扶正器，包括有固定套，固定套设置有套管，固定套设置有对称分布的环形槽，环形槽滑动连接有周向等间距分布的固定块，对称分布的固定块之间固接有弹簧片，周向等间距分布的固定块转动连接有连接环，相邻的固定块之间固接有第一弹簧，固定套设置有用于缓冲弹簧片形变量的缓冲组件，单个弹簧片与井壁凸起接触时，弹簧片进行小幅度偏转，使井壁凸起位于相邻的弹簧片之间。

优选地，弹簧片远离套管的一侧设置有滚珠，用于降低弹簧片与井壁的摩擦力。

优选地，弹簧片远离套管的一侧设置有对称分布的倾斜面。

优选地，缓冲组件包括有周向等间距分布的连接套，周向等间距分布的连接套均转动连接于固定套的中部，弹簧片靠近固定套的一侧固接有与相邻连接套滑动连接的限位杆，弹簧片靠近固定套的一侧与相邻连接套之间固接有第二弹簧。

优选地，还包括有支撑机构，支撑机构设置于固定套，支撑机构用于支撑固定套，支撑机构包括有弧形滑板，固定套设置有弧形长槽，弧形滑板滑动连接于弧形长槽，周向等间距分布中的某个固定块两侧的固定块均固接有连接块，弧形滑板设置有对称分布的斜滑槽，连接块固接有与斜滑槽滑动连接的固定杆，位于对称分布连接块之间的固定块设置有用于驱动弧形滑板的驱动部件。

优选地，弹簧片在连接环上转动的范围小于30°。

优选地，固定杆位于斜滑槽的中部。

优选地，驱动部件包括有固定板，固定板固接于下部左侧的固定块，固定板设置有T形槽，弧形滑板固接有与T形槽滑动连接的矩形块，矩形块设置有滑槽，矩形块的滑槽滑动连接有固定柱，固定柱与T形槽配合，固定柱固接有与矩形块配合的拦截板，拦截板的下部向远离套管的一侧偏转。

优选地，固定板靠近固定套的一侧设置有对称分布的挡块，挡块与固定柱配合。

优选地，还包括有锁紧组件，锁紧组件设置于弧形滑板，锁紧组件用于固定限位杆，锁紧组件包括有弧形块，弧形块固接于弧形滑板，固定套设置有矩形槽，弧形块与矩形槽滑动配合，弧形块固接有与固定套滑动连接的限位环，连接套设置有弧形槽，限位环远离套管的一侧设置有与限位杆配合的倾斜环面，限位环与弧形槽配合。

有发明具有下述优点：

1、该弹簧片会发生小幅度的偏转，从而使得弹簧片与井壁凸起发生错位，该弹簧片偏转时不受其余几个弹簧片影响，单独转动，避免其余弹簧片被井壁限位后，导致该弹簧片无法转动，在弹簧片小幅度偏转后，井壁凸起会进入相邻的两个弹簧片之间，避免弹簧片始终与井壁凸起发生长时间接触，造成弹簧片与井壁凸起持续存在摩擦力，导致套管在油井中的阻力增加。

2、在套管进入水平井之前，将位于下侧且前后对称的弹簧片向中部聚拢，减小下侧三个弹簧片之间的间距，增加对套管的支撑效果。

3、在本扶正器通过直井时，本扶正器以弹性扶正器的形式对套管扶正，在本扶正器经过水平井之前，为了抵消弹性扶正器在水平井内移动时出现下移，使本扶正器以刚性扶正器的形式扶正套管，弹性扶正器在竖直井时，由于弹簧片发生形变，降低了扶正器对井壁的挤压力，从而避免了刚性扶正器将井壁破坏，碎石向下移动砸向下方套管。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明缓冲组件的立体结构示意图。

图3为本发明驱动部件的立体结构示意图。

图4为本发明支撑机构的立体结构示意图。

图5为本发明斜滑槽和固定杆等零件的立体结构示意图。

图6为本发明T形槽和矩形块等零件的立体结构示意图。

图7为本发明固定柱和拦截板等零件的立体结构示意图。

图8为本发明锁紧组件的立体结构示意图。

图中标记为：1-固定套，101-套管，102-环形槽，103-弧形长槽，104-矩形槽，2-弹簧片，201-固定块，3-连接环，4-第一弹簧，5-连接套，501-弧形槽，6-限位杆，7-第二弹簧，8-弧形滑板，801-斜滑槽，9-连接块，10-固定杆，11-固定板，1101-T形槽，12-矩形块，13-固定柱，14-拦截板，15-挡块，16-弧形块，17-限位环。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：一种具有降阻功能的套管扶正器，如图1和图2所示，包括有固定套1，固定套1设置有套管101，固定套1设置有上下对称分布的两个环形槽102，环形槽102滑动连接有周向等间距分布的六个固定块201，上下对称分布的固定块201之间固接有弹簧片2，弹簧片2远离套管101的一侧设置有滚珠，用于降低弹簧片2与井壁的摩擦力，间接降低套管101在油井中的阻力，辅助套管101下入井内，弹簧片2远离套管101的一侧设置有对称分布的倾斜面，若井壁凸起与弹簧片2的倾斜面接触，则在井壁凸起的挤压下，弹簧片2会发生小幅度的偏转，从而使得弹簧片2与井壁凸起发生错位，周向等间距分布的固定块201转动连接有连接环3，连接环3位于相邻的环形槽102内，相邻的固定块201之间固接有第一弹簧4，第一弹簧4套设于连接环3，固定套1设置有用于缓冲弹簧片2形变量的缓冲组件，在弹簧片2小幅度偏转后，井壁凸起会进入相邻的两个弹簧片2之间，避免弹簧片2始终与井壁凸起发生长时间接触，造成弹簧片2与井壁凸起之间持续存在摩擦力，导致套管101在油井中移动的阻力增加。

如图2所示，缓冲组件包括有周向等间距分布的六个连接套5，六个连接套5均转动连接于固定套1外侧面的中部，弹簧片2靠近固定套1一侧的中部固接有与相邻连接套5滑动连接的限位杆6，弹簧片2靠近固定套1的一侧与相邻连接套5之间固接有第二弹簧7，在弹簧片2受井壁凸起挤压发生形变时，第二弹簧7被压缩，对弹簧片2起到缓冲作用。

当需要使用本扶正器对套管101进行扶正时，操作人员首先将固定套1安装在套管101上，随后操作人员向井内放入套管101，套管101带动固定套1和其上的零件向下移动，由于井壁凹凸不平，当弹簧片2与井壁凸起处接触时，弹簧片2受井壁凸起挤压发生形变，同时，弹簧片2对固定套1支撑，使得套管101位于油井的中部，对套管101进行居中矫正，在弹簧片2与井壁凸起处接触时，弹簧片2上的滚珠会优选与井壁接触，降低弹簧片2下移时的阻力，间接降低套管101在油井中的阻力，辅助套管101下入井内。

当弹簧片2与井壁凸起接触时，若井壁凸起与弹簧片2的倾斜面接触，则弹簧片2的一个倾斜面会受井壁凸起挤压，使得弹簧片2发生转动，该弹簧片2会发生小幅度的偏转（以套管101为旋转中心发生小角度转动），从而使得弹簧片2与井壁凸起发生错位，该弹簧片2偏转时不受其余几个弹簧片2影响，单独转动，避免其余弹簧片2被井壁限位后，导致该弹簧片2无法转动，在弹簧片2小幅度偏转后，井壁凸起会进入相邻的两个弹簧片2之间，避免弹簧片2始终与井壁凸起发生长时间接触，造成弹簧片2与井壁凸起持续存在摩擦力，导致套管101在油井中的阻力增加，由于固定套1套设在套管101的外部，对套管101起到保护作用，进入相邻的两个弹簧片2之间的井壁凸起并不会与套管101直接接触，在弹簧片2发生小幅度偏转时，以左侧的弹簧片2顺时针转动为例，左侧固定块201前侧面固接的第一弹簧4被拉伸，左侧固定块201后侧面固接的第一弹簧4被压缩，当弹簧片2经过井壁凸起后，与左侧固定块201固接的两个第一弹簧4复位，在弹簧片2发生小幅度偏转时，与该弹簧片2固接的限位杆6带动连接套5转动。

在弹簧片2受井壁凸起挤压发生形变时，以左侧的弹簧片2为例，弹簧片2带动相邻的限位杆6向右移动，第二弹簧7被压缩，对弹簧片2起到缓冲作用。

实施例2：在实施例1的基础之上，如图2-图5所示，还包括有支撑机构，支撑机构设置于固定套1，支撑机构用于支撑固定套1，支撑机构包括有弧形滑板8，固定套1的左侧设置有弧形长槽103，弧形滑板8滑动连接于弧形长槽103，弹簧片2的数量为六个，弹簧片2在连接环3上转动的范围小于30°，避免相邻两个弹簧片2之间间距过远，导致第一弹簧4被过渡拉伸失去弹性，左侧前后对称的两个固定块201均固接有连接块9，弧形滑板8设置有对称分布的四个斜滑槽801，前后对称分布的斜滑槽801由上至下逐渐靠近，连接块9固接有与斜滑槽801滑动连接的固定杆10，固定杆10位于斜滑槽801的中部，当左侧前后对称的两个弹簧片2与井壁凸起接触时，左侧前后对称的两个弹簧片2发生小幅度转动，固定杆10沿斜滑槽801向上或向下滑动，斜滑槽801并不会影响固定杆10向上或向下滑动，下部左侧的固定块201设置有用于驱动弧形滑板8的驱动部件。

如图3、图6和图7所示，驱动部件包括有固定板11，固定板11固接于下部左侧的固定块201，固定板11设置有T形槽1101，T形槽1101上部的宽度大于下部的宽度，弧形滑板8固接有与T形槽1101滑动连接的矩形块12，矩形块12设置有滑槽，矩形块12的滑槽滑动连接有固定柱13，固定柱13在矩形块12的滑槽内左右滑动，固定柱13与T形槽1101配合，固定柱13的长度与T形槽1101上部的宽度相等，固定柱13固接有与矩形块12配合的拦截板14，拦截板14仅能在矩形块12内转动90°，拦截板14的下部向左侧偏转，固定板11的右侧设置有前后对称分布的两个挡块15，挡块15与固定柱13配合。

在套管101由油井的竖直部分进入水平部分的过程中（套管101位于油井弯曲处时），以油井下部向右弯曲为例，左侧的弹簧片2会位于套管101的下侧，如图7所示，此时，下部弹簧片2不仅承受井壁凸起的挤压力，还承受套管101的重力，弹簧片2发生形变，使得套管101的在水平井内位置偏下，后续下侧的弹簧片2与井壁凸起接触时，不断发生磨损，变薄，导致下侧弹簧片2支撑效果降低，无法对套管101进行扶正，针对上述问题，将位于下侧且前后对称的弹簧片2向中部聚拢，减小下侧三个弹簧片2之间的间距，增加对套管101的支撑效果，具体操作如下：

在套管101由直井进入水平井的过程中（套管101位于油井弯曲处时），拦截板14受重力作用以固定柱13为旋转中心顺时针转动，当套管101进入水平井时，拦截板14的状态如图7所示，此时，拦截板14下端的高度与下侧弹簧片2的下侧高度平齐，在套管101位于油井弯曲处时（未达到水平井时），随着套管101向右移动，拦截板14会优先与井壁凸起接触，拦截板14受井壁凸起的挤压开始向左移动，拦截板14通过固定柱13带动矩形块12向左移动，固定柱13沿固定板11的下侧面向左滑动，矩形块12沿T形槽1101的右部向左滑动。

在矩形块12向左移动的过程中，矩形块12带动弧形滑板8向左移动，弧形滑板8通过斜滑槽801使得左侧两个和右侧两个固定杆10相互靠近，固定杆10通过相邻的连接块9带动固定块201相互靠近，与下侧固定块201固接的第一弹簧4被压缩，上侧四个第一弹簧4被拉伸，上侧三个固定块201之间的间距增加，下侧前后对称的固定块201带动弹簧片2相互靠近，上侧三个弹簧片2之间的间距增加，在套管101进入水平井之前时，减小套管101下侧弹簧片2之间的间距，增加弹簧片2对套管101的支撑力，使得未被固定套1保护的套管101远离井壁的下侧，从而保护套管101。

当固定柱13移至T形槽1101的左部时，固定柱13不再受固定板11下侧面的限位，井壁凸起挤压拦截板14下部的弯折处，拦截板14受挤压后带动固定柱13向上移动，固定柱13穿过T形槽1101的左部向上移动，当固定柱13位于固定板11的上侧时，拦截板14不再受井壁凸起挤压，弧形滑板8不再向左移动，弧形滑板8对固定杆10的限位解除，下侧前后对称的固定块201限位被解除，处于压缩状态的第一弹簧4复位（与下侧固定块201固接的），下侧前后对称的固定块201相互远离，固定块201通过连接块9带动固定杆10相互远离，固定杆10通过斜滑槽801使得弧形滑板8向右移动，弧形滑板8通过矩形块12带动固定柱13向右移动，当固定柱13与挡块15接触时，固定柱13不再向右移动，与下侧固定块201固接的第一弹簧4仍处于压缩状态，下侧的两个弹簧片2仍处于靠近状态，仍能保证套管101处于居中状态，此时，拦截板14下端的高度高于下侧弹簧片2最下侧的高度，使得后续井壁凸起不再挤压拦截板14。

初始状态下，固定杆10位于斜滑槽801的中部，当左侧前后对称的两个弹簧片2与井壁凸起接触时，左侧前后对称的两个弹簧片2发生小幅度转动，固定杆10沿斜滑槽801向上或向下滑动，斜滑槽801并不会影响固定杆10向上或向下滑动，同时，不会影响左侧前后对称的两个弹簧片2发生小幅度转动，且弹簧片2在连接环3上转动的范围小于30°，避免相邻两个弹簧片2之间间距过远，导致第一弹簧4被过渡拉伸失去弹性。

实施例3：在实施例2的基础之上，如图8所示，还包括有锁紧组件，锁紧组件设置于弧形滑板8，锁紧组件用于固定限位杆6，锁紧组件包括有弧形块16，弧形块16固接于弧形滑板8，固定套1设置有矩形槽104，弧形块16与矩形槽104滑动配合，弧形块16在矩形槽104内上下滑动，弧形块16固接有与固定套1滑动连接的限位环17，限位环17位于连接套5的下侧，连接套5设置有弧形槽501，限位环17弧形槽501内滑动，在限位环17远离套管101的一侧设置有与限位杆6配合的倾斜环面，限位环17外侧面上部的直径小于中部的直径，限位环17向上移动，限位环17的倾斜环面挤压限位杆6，限位杆6受限位环17的限位无法靠近套管101。

在套管101进入水平井之前时，将本扶正器在竖直井的弹性状态转化为刚性状态，以对套管101进行居中保护，具体操作如下：在弧形滑板8向左移动的过程中，弧形滑板8带动弧形块16向左移动，弧形块16沿矩形槽104向左滑动，弧形块16带动限位环17向左移动，限位环17的左侧逐渐插入弧形槽501内，限位环17的倾斜环面挤压限位杆6，限位杆6受挤压后远离套管101，当固定柱13位于固定板11的上侧时，限位环17的左侧无法插入弧形槽501内，限位杆6受限位环17的限位无法靠近套管101，同时弹簧片2无法形变，在后续套管101向右移动的过程中，由于限位环17卡入弧形槽501内，限位杆6无法滑动，弹簧片2的中部不再靠近套管101且不再发生形变，从而保证弹簧片2与套管101之间的距离最远，使得套管101处于水平井的中部，从而使本扶正器拥有刚性扶正器的性质，综上所述，在本扶正器通过直井时，本扶正器以弹性扶正器的形式对套管101扶正，在本扶正器进入水平井之前，为了抵消弹性扶正器在水平井内移动时出现下移，使本扶正器以刚性扶正器的形式扶正套管101，弹性扶正器在竖直井时，由于弹簧片2发生形变，降低了扶正器对井壁的挤压力，从而避免了刚性扶正器将井壁破坏，碎石向下移动砸向下方套管101。

以上对本申请进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种具有降阻功能的套管扶正器，其特征在于：包括有固定套（1），固定套（1）设置有套管（101），固定套（1）设置有对称分布的环形槽（102），环形槽（102）滑动连接有周向等间距分布的固定块（201），对称分布的固定块（201）之间固接有弹簧片（2），周向等间距分布的固定块（201）转动连接有连接环（3），相邻的固定块（201）之间固接有第一弹簧（4），固定套（1）设置有用于缓冲弹簧片（2）形变量的缓冲组件，单个弹簧片（2）与井壁凸起接触时，弹簧片（2）进行小幅度偏转，使井壁凸起位于相邻的弹簧片（2）之间；弹簧片（2）远离套管（101）的一侧设置有对称分布的倾斜面；

还包括有支撑机构，支撑机构设置于固定套（1），支撑机构用于支撑固定套（1），支撑机构包括有弧形滑板（8），固定套（1）设置有弧形长槽（103），弧形滑板（8）滑动连接于弧形长槽（103），周向等间距分布中的某个固定块（201）两侧的固定块（201）均固接有连接块（9），弧形滑板（8）设置有对称分布的斜滑槽（801），连接块（9）固接有与斜滑槽（801）滑动连接的固定杆（10），位于对称分布连接块（9）之间的固定块（201）设置有用于驱动弧形滑板（8）的驱动部件；

驱动部件包括有固定板（11），固定板（11）固接于下部左侧的固定块（201），固定板（11）设置有T形槽（1101），弧形滑板（8）固接有与T形槽（1101）滑动连接的矩形块（12），矩形块（12）设置有滑槽，矩形块（12）的滑槽滑动连接有固定柱（13），固定柱（13）与T形槽（1101）配合，固定柱（13）固接有与矩形块（12）配合的拦截板（14），拦截板（14）的下部向远离套管（101）的一侧偏转；

还包括有锁紧组件，锁紧组件设置于弧形滑板（8），锁紧组件用于固定限位杆（6），锁紧组件包括有弧形块（16），弧形块（16）固接于弧形滑板（8），固定套（1）设置有矩形槽（104），弧形块（16）与矩形槽（104）滑动配合，弧形块（16）固接有与固定套（1）滑动连接的限位环（17），连接套（5）设置有弧形槽（501），限位环（17）远离套管（101）的一侧设置有与限位杆（6）配合的倾斜环面，限位环（17）与弧形槽（501）配合；

在套管（101）进入水平井之前时，将本扶正器在竖直井的弹性状态转化为刚性状态，以对套管（101）进行居中保护，具体操作如下：在弧形滑板（8）向左移动的过程中，弧形滑板（8）带动弧形块（16）向左移动，弧形块（16）沿矩形槽（104）向左滑动，弧形块（16）带动限位环（17）向左移动，限位环（17）的左侧逐渐插入弧形槽（501）内，限位环（17）的倾斜环面挤压限位杆（6），限位杆（6）受挤压后远离套管（101），当固定柱（13）位于固定板（11）的上侧时，限位环（17）的左侧无法插入弧形槽（501）内，限位杆（6）受限位环（17）的限位无法靠近套管（101），同时弹簧片（2）无法形变，在后续套管（101）向右移动的过程中，由于限位环（17）卡入弧形槽（501）内，限位杆（6）无法滑动，弹簧片（2）的中部不再靠近套管（101）且不再发生形变，从而保证弹簧片（2）与套管（101）之间的距离最远，使得套管（101）处于水平井的中部，从而使本扶正器拥有刚性扶正器的性质。

2.如权利要求1所述的一种具有降阻功能的套管扶正器，其特征在于：弹簧片（2）远离套管（101）的一侧设置有滚珠，用于降低弹簧片（2）与井壁的摩擦力。

3.如权利要求1所述的一种具有降阻功能的套管扶正器，其特征在于：缓冲组件包括有周向等间距分布的连接套（5），周向等间距分布的连接套（5）均转动连接于固定套（1）的中部，弹簧片（2）靠近固定套（1）的一侧固接有与相邻连接套（5）滑动连接的限位杆（6），弹簧片（2）靠近固定套（1）的一侧与相邻连接套（5）之间固接有第二弹簧（7）。

4.如权利要求1所述的一种具有降阻功能的套管扶正器，其特征在于：弹簧片（2）在连接环（3）上转动的范围小于30°。

5.如权利要求1所述的一种具有降阻功能的套管扶正器，其特征在于：固定杆（10）位于斜滑槽（801）的中部。

6.如权利要求1所述的一种具有降阻功能的套管扶正器，其特征在于：固定板（11）靠近固定套（1）的一侧设置有对称分布的挡块（15），挡块（15）与固定柱（13）配合。

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