CN117514031A - 一种套管扶正器 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油工业完井装置技术领域，公开了一种套管扶正器，其包括套管，套管上设有多个通槽，套管内安装有主动滑套、固定套、环形中间件、从动滑套，通槽内设有前后两端分别与从动滑套、套管相接的弹性片，固定套的后端面上设有棘齿，棘齿之间具有完全齿间和开设有滑槽的不完全齿间，环形中间件的前端设有能够插入到滑槽中的顶块，主动滑套的外周面上设置有第一凸块、第二凸块，当主动滑套向后运动时能够使第一凸块或第二凸块压靠在顶块上从而使顶块斜向滑动到下一个滑槽中或完全齿间处。通过对套管扶正器的改进使其具有两种工作状态，使用时只需要向套管内施加一定压力即可改变其工作状态，方便套管扶正器的放置和取出。

Description

一种套管扶正器

技术领域

本发明属于石油工业完井装置技术领域，具体的说涉及一种套管扶正器。

背景技术

套管扶正器，又称套管定位器，是一种专门用于确保油井套管稳定的设备。在石油钻井过程中，套管作为连接井口与油层的关键部件，可能会因地质条件的变化或钻井作业的影响，出现倾斜、扭曲或位移等问题。这些问题会导致油井的稳定性受到破坏，进而影响石油的开采效果。为了解决这些问题，我们通常会使用套管扶正器来确保套管的稳定，从而保证石油开采的顺利进行。

授权公告号为CN102071882B的专利文献公开了一种套管液压定位器，本质是也是一种套管扶正器，该专利文献所公开的套管液压定位器包括连接在一起的第一接管和第二接管，第二接管上设置有若干个通槽，通槽内设置有弹性片，第二接管内设置有滑套，弹性片的其中一端与滑套连接，弹性片的另一端与第二接管连接，滑套与第二接管之间设置有限位装置，滑套与第一接管之间设置有定位装置。该套管液压定位器在使用时，套管下设完毕后通过地面压力装置给定位器施压，在压力的作用下滑套沿轴向滑动，弹性片卡在滑套上的定位槽内的一端沿轴向移动，从而使弹性片向外凸出，当滑套上的卡槽滑动到卡簧位置处时，卡簧卡在卡槽内，弹性片的最高点位置与油井的井壁相配合，对套管进行定位，使套管位于油井的中心位置处，由此提高固井质量和采油率。

现有套管扶正器（即专利文献中的套管液压定位器）存在的问题在于：当滑套在压力作用下沿轴向滑动后，卡簧会被卡在滑套上的卡槽内，导致滑套无法复位，弹性片也无法恢复原状。因此，一旦套管扶正器被启用，就无法从油井内取下，也不能再次进行位置调整。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题提供一种启用后能够从油井中取下的套管扶正器。

为达到上述目的，本发明公开了一种套管扶正器，该套管扶正器包括套管，套管上设有多个通槽，通槽内设有弹性片，套管内安装有从动滑套，弹性片的前后两端分别与从动滑套、套管相接，套管内安装有从前往后依次设置的主动滑套、固定套、环形中间件，从动滑套位于环形中间件的后方，主动滑套的后部插入到固定套内；固定套的后端面上设有2N个棘齿，N为≥3的自然数，棘齿之间具有N个完全齿间和N个开设有滑槽的不完全齿间，完全齿间与不完全齿间交替设置；环形中间件的前端设有N个能够插入到不同滑槽中的顶块，主动滑套的外周面上环布设置有N个第一凸块、N个第二凸块，第一凸块与第二凸块交替设置，第一凸块位于固定套内与完全齿间相对应的部位，第二凸块伸入到与之对应的滑槽中，当主动滑套向后运动时能够使第一凸块或第二凸块压靠在顶块上从而使顶块斜向滑动到下一个滑槽中或完全齿间处。通过上述改进后，套管扶正器在使用时通过让主动滑套向后滑动可以改变其工作状态。套管扶正器处于其中一种工作状态时弹性片的中部拱起并与油井壁相接触，起到扶正套管的作用，使套管处于油井的中心位置。套管扶正器处于另一种工作状态时，弹性片恢复原来的形状，从而使套管扶正器能够从油井中取下。

进一步的，所述顶块的前端面上设有能够与棘齿相配合的第一斜面。切换套管扶正器的工作状态时，第一斜面有利于顶块发生斜向滑动，进而改变固定套、环形中间件的配合状态。

进一步的，所述第一凸块和第二凸块的后端均设有凸尖，凸尖的两侧分别设有第二斜面和能够与第一斜面相配合的第三斜面。切换套管扶正器的工作状态时，第三斜面有利于顶块发生斜向滑动，第二斜面则用于阻止顶块继续滑动，以保持切换后的状态不变。

进一步的，所述套管的内壁上设有限位挡环，限位挡环位于主动滑套的前方。限位挡环用于主动滑套的前端限位，避免主动滑套向前脱出。

进一步的，所述主动滑套前端面的轴向投影面积大于主动滑套后端面的轴向投影面积，主动滑套的前端部与套管的内壁滑动密封配合，主动滑套的后端部延伸至从动滑套内且两者为滑动密封配合。采用上述结构后，可以向套管内加压切换套管扶正器的工作状态，利用主动滑套前端面与主动滑套后端面的面积差，产生使主动滑套向后滑动的作用力。

进一步的，所述主动滑套的前端部设有环形凸沿，主动滑套上套装有弹簧，弹簧的前后两端分别顶靠在环形凸沿、固定套上。弹簧能够使主动滑套自动复位。

进一步的，所述环形凸沿的外壁上设有第三密封槽，主动滑套与从动滑套相配合部位的外壁上设有第四密封槽，第三密封槽、第四密封槽内装有密封圈或密封填料。通过设置第三密封槽、第四密封槽实现了主动滑套与套管、从动滑套的滑动密封配合。

进一步的，所述从动滑套的外壁上设有朝向后方的第一台阶面，弹性片的前端抵靠在第一台阶面上，弹性片的后端抵靠在通槽的后端，由此实现对弹性片的位置限定。

进一步的，所述从动滑套的内壁上设有朝向前方的第二台阶面，第二台阶面位于主动滑套的后方，第二台阶面的轴向投影面积等于从动滑套后端面的轴向投影面积，由于二者投影面积相等，因此在向套管内加压时不会对从动滑套产生影响，有利于维持套管扶正器的工作状态不变。

进一步的，所述从动滑套的长度大于通槽的长度，从动滑套位于通槽前方和后方的部位分别设有第一密封槽、第二密封槽，第一密封槽、第二密封槽内装有密封圈或密封填料。从动滑套与套管在通槽的前方和后方形成滑动密封连接，由此可避免油井内的泥沙、杂物通过通槽进入套管。

综上所述，本发明的有益效果在于：通过对套管扶正器的改进使其具有两种工作状态，通过切换工作状态方便套管扶正器的放置和取出，改变套管扶正器的工作状态时只需要向套管内施加一定压力即可，使用较为方便。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的外形图；

图2是图1所示实施例的剖视图；

图3是图2中上半部分的放大图；

图4是图1所示实施例中内部主要结构的爆炸图（其中一个视图方向）；

图5是图1所示实施例中内部主要结构的爆炸图（另一个视图方向）；

图6是图4中主动滑套的放大图；

图7是图4中环形中间件的放大图；

图8是图1所示实施例内部结构的第一种工作状态图；

图9是图1所示实施例内部结构的第二种工作状态图。

图中：1、套管，2、通槽，3、弹性片，4、从动滑套，5、主动滑套，6、固定套，7、环形中间件，8、棘齿，9、完全齿间，10、滑槽，11、不完全齿间，12、顶块，13、第一凸块，14、第二凸块，16、第一斜面，17、凸尖，18、第二斜面，19、第三斜面，20、限位挡环，21、主动滑套前端面，22、主动滑套后端面，23、环形凸沿，24、弹簧，25、第三密封槽，26、第四密封槽，27、第一台阶面，28、第二台阶面，29、从动滑套后端面，30、第一密封槽，31、第二密封槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”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。

下文是结合附图对本发明的优选的实施例说明。

本发明公开了一种套管扶正器，参照图1、图2、图3，在本发明的一种实施例中，套管扶正器包括套管1，套管1的前端部设有内螺纹，套管1的后端部设有外螺纹(图1中省略不画)，内螺纹、外螺纹用于套管1之间的连接。套管1上设有多个通槽2，通槽2内设有弹性片3，套管1内安装有从动滑套4，弹性片3的前后两端分别与从动滑套4、套管1相接，这里所说的相接包括抵靠、固定连接，用以实现对弹性片3两端的位置限定。为了实现弹性片3与从动滑套4、套管1的相接，从动滑套4的外壁上设有朝向后方的第一台阶面27，弹性片3的前端抵靠在第一台阶面27上，弹性片3的后端抵靠在通槽2的后端。从动滑套4向后滑动后能够迫使弹性片3发生弯曲，弹性片3的中部拱起后能够与油井壁相接触，起到扶正套管1的作用，使套管1处于油井的中心位置。

参照图2、图3，从动滑套4的长度大于通槽2的长度，从动滑套4位于通槽2前方和后方的部位分别设有第一密封槽30、第二密封槽31，第一密封槽30、第二密封槽31内装有密封圈或密封填料。从动滑套4与套管1在通槽2的前方和后方形成滑动密封连接，由此可避免油井内的泥沙、杂物等通过通槽2进入套管1。

参照图2至图5，套管1内安装有从前往后依次设置的主动滑套5、固定套6、环形中间件7，从动滑套4位于环形中间件7的后方，主动滑套5的后部插入到固定套6内；固定套6的后端面上设有2N个棘齿8，N为≥3的自然数，棘齿8之间具有N个完全齿间9和N个开设有滑槽10的不完全齿间11，完全齿间9与不完全齿间11交替设置；环形中间件7的前端设有N个能够插入到不同滑槽10中的顶块12，主动滑套5的外周面上环布设置有N个第一凸块13、N个第二凸块14，第一凸块13与第二凸块14交替设置，第一凸块13位于固定套6内与完全齿间9相对应的部位，第二凸块14伸入到与之对应的滑槽10中，当主动滑套5向后运动时能够使第一凸块13或第二凸块14压靠在顶块12上从而使顶块12斜向滑动到下一个滑槽10中或完全齿间9处。

通过上述改进后，固定套6、环形中间件7具有两种配合状态，从而使套管扶正器具有两种工作状态。第一种工作状态如图8所示，顶块12位于完全齿间9处，环形中间件7向后压迫从动滑套4，弹性片3弯曲变形，使套管扶正器固定在油井内。第二种工作状态如图9所示，顶块12位于滑槽10内，环形中间件7前移，因此从动滑套4也可以向前移动，弹性片3恢复原来的形状，套管扶正器可以从油井中取下。

主动滑套5向后滑动后可以对环形中间件7产生作用，以切换固定套6、环形中间件7的配合状态，具体为：在图8所示的状态下，主动滑套5向后滑动后能够使第一凸块13压靠在顶块12上，将环形中间件7向后推，到达一定的位置后，顶块12就会越过棘齿8，斜向滑动到不完全齿间11处的滑槽10中，进入图9所示的状态。在图9所示的状态下，主动滑套5向后滑动后能够使第二凸块14压靠在顶块12上，将环形中间件7向后推，到达一定的位置后，顶块12就会越过棘齿8，斜向滑动到完全齿间9处，进入图8所示的状态。

参照图7，顶块12的前端面上设有能够与棘齿8相配合的第一斜面16。在第一凸块13或第二凸块14与顶块12接触时，有利于顶块12发生斜向滑动，进而改变固定套6与环形中间件7的配合状态。

参照图6，第一凸块13和第二凸块14的后端均设有凸尖17，凸尖17的两侧分别设有第二斜面18和能够与第一斜面16相配合的第三斜面19。第一凸块13或第二凸块14与顶块12接触时，第三斜面19有利于顶块12发生斜向滑动，进而改变固定套6与环形中间件7的配合状态，第二斜面18则用于阻止顶块12继续滑动，以保持切换后的状态不变。

参照图2、图3，套管1的内壁上设有限位挡环20，限位挡环20位于主动滑套5的前方。限位挡环20用于主动滑套5的前端限位，避免主动滑套5向前脱出。

参照图2、图3，主动滑套前端面21的轴向投影面积大于主动滑套后端面22的轴向投影面积，这里所说的轴向是指主动滑套5的轴向，主动滑套5的前端部与套管1的内壁滑动密封配合，主动滑套5的后端部延伸至从动滑套4内且两者为滑动密封配合。需要切换套管扶正器工作状态的时候，可以向套管1内加压，利用主动滑套前端面21与主动滑套后端面22的面积差，产生压力差，作为使主动滑套5向后滑动的作用力。

参照图2、图3，主动滑套5的前端部设有环形凸沿23，主动滑套5上套装有弹簧24，弹簧24的前后两端分别顶靠在环形凸沿23、固定套6上。弹簧24能够使主动滑套5自动复位。弹簧24可以设置为向套管1内加压超过一定值后才能克服其作用力使主动滑套5动作。

参照图2、图3，环形凸沿23的外壁上设有第三密封槽25，主动滑套5与从动滑套4相配合部位的外壁上设有第四密封槽26，第三密封槽25、第四密封槽26内装有密封圈或密封填料。通过设置第三密封槽25、第四密封槽26实现了主动滑套5与套管1、从动滑套4的滑动密封配合。

参照图2、图3，从动滑套4的内壁上设有朝向前方的第二台阶面28，第二台阶面28位于主动滑套5的后方，第二台阶面28的轴向投影面积等于从动滑套后端面29的轴向投影面积，这里所说的轴向是指从动滑套4的轴向。由于第二台阶面28与从动滑套后端面29的面积相等，向套管1内加压时不会对从动滑套4产生影响，有利于维持套管扶正器的工作状态不变。

该套管扶正器的使用方式如下：放置套管扶正器时，套管扶正器处于图9所示的工作状态，将套管扶正器放入油井中的预定位置后，向套管1内加压，在压力的作用下，主动滑套向后滑动，固定套6与环形中间件7的配合状态改变，使套管扶正器处于图8所示的状态，从动滑套4向后滑动迫使弹性片3发生弯曲，弹性片3的中部拱起后与油井壁接触，起到扶正套管1的作用，使套管1处于油井的中心位置。需要取出套管扶正器时，再次向套管1内加压，在压力的作用下，主动滑套向后滑动，固定套6、环形中间件7的配合状态改变，使套管扶正器恢复图9所示的状态，弹性片3恢复原来的形状，从而使套管扶正器能够从油井中取下。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种套管扶正器，包括套管（1），套管（1）上设有多个通槽（2），通槽（2）内设有弹性片（3），套管（1）内安装有从动滑套（4），弹性片（3）的前后两端分别与从动滑套（4）、套管（1）相接，其特征在于,所述套管（1）内安装有从前往后依次设置的主动滑套（5）、固定套（6）、环形中间件（7），从动滑套（4）位于环形中间件（7）的后方，主动滑套（5）的后部插入到固定套（6）内；固定套（6）的后端面上设有2N个棘齿（8），N为≥3的自然数，棘齿（8）之间具有N个完全齿间（9）和N个开设有滑槽（10）的不完全齿间（11），完全齿间（9）与不完全齿间（11）交替设置；环形中间件（7）的前端设有N个能够插入到不同滑槽（10）中的顶块（12），主动滑套（5）的外周面上环布设置有N个第一凸块（13）、N个第二凸块（14），第一凸块（13）与第二凸块（14）交替设置，第一凸块（13）位于固定套（6）内与完全齿间（9）相对应的部位，第二凸块（14）伸入到与之对应的滑槽（10）中，当主动滑套（5）向后运动时能够使第一凸块（13）或第二凸块（14）压靠在顶块（12）上从而使顶块（12）斜向滑动到下一个滑槽（10）中或完全齿间（9）处。

2.如权利要求1所述的套管扶正器，其特征在于，所述顶块（12）的前端面上设有能够与棘齿（8）相配合的第一斜面（16）。

3.如权利要求2所述的套管扶正器，其特征在于，所述第一凸块（13）和第二凸块（14）的后端均设有凸尖（17），凸尖（17）的两侧分别设有第二斜面（18）和能够与第一斜面（16）相配合的第三斜面（19）。

4.如权利要求1所述的套管扶正器，其特征在于，所述套管（1）的内壁上设有限位挡环（20），限位挡环（20）位于主动滑套（5）的前方。

5.如权利要求1所述的套管扶正器，其特征在于，所述主动滑套前端面（21）的轴向投影面积大于主动滑套后端面（22）的轴向投影面积，主动滑套（5）的前端部与套管（1）的内壁滑动密封配合，主动滑套（5）的后端部延伸至从动滑套（4）内且两者为滑动密封配合。

6.如权利要求5所述的套管扶正器，其特征在于，所述主动滑套（5）的前端部设有环形凸沿（23），主动滑套（5）上套装有弹簧（24），弹簧（24）的前后两端分别顶靠在环形凸沿（23）、固定套（6）上。

7.如权利要求6所述的套管扶正器，其特征在于，所述环形凸沿（23）的外壁上设有第三密封槽（25），主动滑套（5）与从动滑套（4）相配合部位的外壁上设有第四密封槽（26），第三密封槽（25）、第四密封槽（26）内装有密封圈或密封填料。

8.如权利要求1所述的套管扶正器，其特征在于，所述从动滑套（4）的外壁上设有朝向后方的第一台阶面（27），弹性片（3）的前端抵靠在第一台阶面（27）上，弹性片（3）的后端抵靠在通槽（2）的后端。

9.如权利要求5所述的套管扶正器，其特征在于，所述从动滑套（4）的内壁上设有朝向前方的第二台阶面（28），第二台阶面（28）位于主动滑套（5）的后方，第二台阶面（28）的轴向投影面积等于从动滑套后端面（29）的轴向投影面积。

10.如权利要求1至9中任一项权利要求所述的套管扶正器，其特征在于，所述从动滑套（4）的长度大于通槽（2）的长度，从动滑套（4）位于通槽（2）前方和后方的部位分别设有第一密封槽（30）、第二密封槽（31），第一密封槽（30）、第二密封槽（31）内装有密封圈或密封填料。