CN117627550A - 一种用于钻井的稳定器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于钻井的稳定器，包括管状的本体，在所述本体外壁上沿周向均匀地设置有多个旋翼，所述的多个旋翼的外端面构造为螺旋面。本发明的用于钻井的稳定器能够降低卡钻事故发生的风险，同时提高稳定器外侧的环形流道的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钻井的稳定器。
背景技术
稳定器是石油钻井作业中用以稳定井下钻具的装置。这种装置一般是连接在靠近钻头的一段钻杆柱上，在钻进过程中对钻杆起到减振和扶正的效果。常见的稳定器一般分为球形、螺旋形以及直棱等不同种类。
由于现有的稳定器的直径较大，导致其与井壁之间的距离较小，当在转动过程中的稳定器与井壁相接后，容易出现卡钻复杂。同时，由于稳定器与井壁之间的间隙较小，导致稳定器外侧的环形流道尺寸较小，复杂条件下容易发生憋泵事故。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于钻井的稳定器。本发明的用于钻井的稳定器能够降低卡钻事故发生的风险，同时提高稳定器外侧的环形流道的尺寸。
根据本发明，提供了一种用于钻井的稳定器，包括管状的本体，在所述本体外壁上沿周向均匀地设置有多个旋翼，所述的多个旋翼的外端面构造为螺旋面。
在一个优选的实施例中，所述旋翼设置为三个，所述的三个旋翼的端部分别设置在所述本体的外接三角形的三个顶点处。
所述外端面构造为以所述外接三角形的顶点为圆心并以所述外接三角形的边长为半径的螺旋面，使得所述三个旋翼的外端面共同形成为勒洛三角面。
在一个优选的实施例中，在所述的多个旋翼的外端面上还分别设置有螺旋槽，所述螺旋槽沿所述本体的轴向贯穿所述旋翼。
在一个优选的实施例中，所述的多个螺旋槽设置为具有同一旋向，所述螺旋槽的角度设置为0°-60°。
在一个优选的实施例中，在所述旋翼的外端面上还设置有保护层，所述保护层设置为均匀镶嵌在所述外端面上的多个凸块。
在一个优选的实施例中，所述旋翼和保护层均由硬质合金材料制成。
在一个优选的实施例中，在相邻的任意两个旋翼的连接部处还设置有倒角。
在一个优选的实施例中，在所述连接部的外壁上还套设有耐磨层。
在一个优选的实施例中，在所述旋翼的上下两端还分别设置有锥面，使得所述旋翼的上下两端与所述本体通过所述锥面相连。
在一个优选的实施例中，所述用于钻井的稳定器还包括分别设置在所述本体两端的连接扣，在所述连接扣的内壁上还设置有密封件。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了根据本发明的一个实施例的用于钻井的稳定器的示意图。
图2为图1所示的用于钻井的稳定器的俯视图。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。在本文中，所述“上端”、“上侧”或类似用语表示靠近井口的一端、一侧，而所述“下端”、“下侧”或类似用语表示远离井口的一端、一侧。
图1显示了根据本发明的一个实施例的用于钻井的稳定器100的示意图。如图1所示，所述的用于钻井的稳定器100包括连接在井下钻柱(未示出)上的本体10。所述本体10构造为管状，在所述本体10内限定有流体流通的通道12，使得井下钻柱内的钻井液等井下流体能够通过所述通道12流过所述本体10，进行正常的循环流动。
如图1所示，在所述本体10的外壁上沿周向均匀地设置有多个沿径向凸出所述本体10的旋翼20。所述旋翼20构造为螺旋状，使得所述旋翼20的外端面25形成为螺旋面。
在井下钻柱转动的过程中，所述本体10能够在井下钻柱的带动下转动，此时螺旋状的旋翼20会随着本体10的转动而与井下钻柱进行同步转动。通过螺旋状的旋翼20的转动，能够起到稳定整个井下钻柱的作用，降低钻头(未示出)破壁过程中所带来的不规则的振动。
同时，所述本体10连接在井下钻柱的靠近所述钻头的位置处。通过这种设置，有助于将整个井下钻柱的重量集中在钻头上，从而能够进一步提高钻头钻进的稳定性，降低整个井下钻柱的振动。
如图1所示，在一个优选的实施例中，在所述旋翼20的上下两端还分别设置有锥面26，使得所述旋翼20的上下两端与所述本体10通过所述锥面26相连。通过这种设置，能够有效地避免旋翼20与所述本体10的外壁之间产生台肩，从而防止所述旋翼20抵接在井壁的不规则凸起上，由此进一步降低卡钻的风险。
图2为图1所示的用于钻井的稳定器100的俯视图。如图2所示，在一个优选的实施例中，所述旋翼20设置为三个。所述的三个旋翼20的端部21分别设置在所述本体10的外接三角形15的三个顶点151处。
同时，所述外端面25构造为以所述外接三角形15的顶点151为圆心并以所述外接三角形15的边长为半径的圆弧面。由此，使得所述三个旋翼20的外端面25首尾相接，从而共同组成为勒洛三角面251。
需要说明的是，所述外接三角形15为示意型示出，仅为了便于对所述旋翼20进行说明，并非实体结构。
通过这种设置，能够使得三个旋翼20外端面25上的任意一点与所述本体10中心之间的距离始终相等。即所述三个旋翼20外端面25上的任意一点与所述本体10中心之间的距离始终等于外接三角形15的边长。这样能够在所述本体10转动的过程中将所述本体10的重心始终保持在所述本体10的中心位置处，由此进一步提高所述本体10的减振效果。
同时，通过这种结构，能够使得所述旋翼20的半径等于所述本体10的外接三角形15的边长。由此能够在本体10直径固定的前提下尽可能地减小所述旋翼20的直径。容易理解，通过降低所述旋翼20的直径，能够增大所述旋翼20与井壁之间的距离，从而有效地降低旋翼20与井壁相接的概率，由此降低旋翼20与井壁相接多带来的卡钻的风险。
相较于现有的螺旋状的外端面，本发明用于钻井的稳定器100能够将所述旋翼20的外端面25构造为圆弧面。这样当旋翼20的外端面25与井壁相接从而发生相对转动时，通过圆弧状的接触面，能够进一步降低旋翼20与井壁之间的滑动摩擦力，从而起到减磨降阻的作用。
进一步地，在相邻的任意两个旋翼20的连接部27处还设置有倒角28。通过这种设置，能够将任意两个旋翼20之间的接触面由锥面转变为圆弧面，从而有助于进一步降低旋翼20与井壁之间的滑动摩擦力。
如图2所示，在所述的多个旋翼20的外端面25上还分别设置有螺旋槽255。所述螺旋槽255沿所述本体10的轴向贯穿所述旋翼20，使得所述螺旋槽255形成为螺旋状的流道。当井下流体流过所述本体10的外壁时，所述螺旋槽255能够将流体的流动方向改变为螺旋形，从而通过水力进一步提高所述本体10转动时的稳定性，减轻井下钻柱的振动。
进一步地，所述的多个旋翼20上的螺旋槽255设置为具有同一旋向，使得流过所述螺旋槽255的流体具有同一流向，从而进一步提高所述本体10的稳定性。同时，所述螺旋槽255的角度优选地设置为0°-60°。经过现场的多次试验表明，通过将所述螺旋槽255的角度设置在这一角度范围内能够取得更好的稳定效果。
在一个优选的实施例中，在所述旋翼20的外端面25上还设置有保护层251。所述保护层256例如可以设置为均匀镶嵌在所述外端面25上的多个凸块252。这样当井下钻柱的振动较大时，所述凸块252能够首先与井壁相接，使得凸块252与井壁之间发生滑动摩擦，从而降低所述旋翼20所受到的磨损。
在一个优选的实施例中，所述保护层251以及所述旋翼20均由硬质合金材料制成。这种材料不仅具有较高的硬度，同时具有良好的耐磨性，能够进一步提高所述旋翼20以及保护层251的使用寿命。
进一步地，在相邻的任意两个旋翼20的连接部27外壁上还设置有耐磨层271。所述耐磨层271包覆在所述连接部27的外侧，从而能够起到保护连接部27的作用，降低所述连接部27发生磨损的风险。
除此以外，如图1所示，本发明的用于钻井的稳定器100还包括分别设置在所述本体10两端的连接扣30。所述稳定器100通过连接扣30连接在井下钻柱上。具体地，在所述连接扣30内限定有腔体31，所述井下钻柱通过伸入所述腔体31与所述本体10相连。
同时，在所述连接扣30与井下钻柱相接的位置处还设置有密封件(未示出)，所述密封件例如可以是密封圈。通过所述密封件能够防止井下钻柱内的流体自所述连接扣30与井下钻柱相接的位置处流出，从而增加整个本体10的密封性。
进一步地，所述本体10、旋翼20以及连接扣30采用一体成型的工艺制成，从而能够尽可能地减少连接件的使用。通过这种设置，一方面能够提高所述本体10的密封性，另一方面也能够提高整个用于钻井的稳定器100的强度。
以下简述根据本发明的用于钻井的稳定器100的工作过程。
本发明的用于钻井的稳定器100用于连接在井下钻柱上，随着井下钻柱一同下入油井之中。在井下钻柱转动钻井的过程中，所述本体能够随着井下钻柱一同转动，从而带动旋翼20进行转动。此时，所述旋翼20能够通过转动提高整个井下钻柱的平衡性，降低钻头钻进时所带来的振动。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的惰性范围之内。
Claims (10)
1.一种用于钻井的稳定器(100)，包括：
管状的本体，在所述本体外壁上沿周向均匀地设置有多个旋翼，所述的多个旋翼的外端面构造为螺旋面。
2.根据权利用于要求1所述的用于钻井的稳定器，其特征在于，所述旋翼设置为三个，所述的三个旋翼的端部分别设置在所述本体的外接三角形的三个顶点处，
所述外端面构造为以所述外接三角形的顶点为圆心并以所述外接三角形的边长为半径的螺旋面，使得所述三个旋翼的外端面共同形成为勒洛三角面。
3.根据权利用于要求1或2所述的用于钻井的稳定器，其特征在于，在所述的多个旋翼的外端面上还分别设置有螺旋槽，所述螺旋槽沿所述本体的轴向贯穿所述旋翼。
4.根据权利要求3所述的用于钻井的稳定器，其特征在于，所述的多个螺旋槽设置为具有同一旋向，
所述螺旋槽的角度设置为0°-60°。
5.根据权利要求1或2所述的用于钻井的稳定器，其特征在于，在所述旋翼的外端面上还设置有保护层，所述保护层设置为均匀镶嵌在所述外端面上的多个凸块。
6.根据权利要求5所述的用于钻井的稳定器，其特征在于，所述旋翼和保护层均由硬质合金材料制成。
7.根据权利要求1或2所述的用于钻井的稳定器，其特征在于，在相邻的任意两个旋翼的连接部处还设置有倒角。
8.根据权利要求7所述的用于钻井的稳定器，其特征在于，在所述连接部的外壁上还套设有耐磨层。
9.根据权利要求1或2所述的用于钻井的稳定器，其特征在于，在所述旋翼的上下两端还分别设置有锥面，使得所述旋翼的上下两端与所述本体通过所述锥面相连。
10.根据权利要求1或2所述的用于钻井的稳定器，其特征在于，还包括分别设置在所述本体两端的连接扣，在所述连接扣的内壁上还设置有密封件。
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