CN117823061B - 一种整体式强力弹性套管扶正器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及套管扶正器技术领域，提出了一种整体式强力弹性套管扶正器，包括两个套设于套管主体外壁上的安装机构，安装机构包括固定部件与旋转部件，位于上侧的旋转部件外壁上设置有多个第一缓冲机构，位于下侧的旋转部件外壁上设置有多个第二缓冲机构。在第一缓冲机构与第二缓冲机构的共同作用下，能够为弹性片在多方向上提供良好的缓冲性能，避免弹性片与井壁上的凸块发生挤压损坏。随着套管主体的下滑，弹性片受凸块阻挡会通过第一缓冲机构和第二缓冲机构带动旋转部件在固定部件外壁上进行转动，从而大大降低凸块与弹性片之间的摩擦力度，减小凸块对弹性片的刚性损坏，在下管时能够减少阻力，便于套管的下入。

Description

一种整体式强力弹性套管扶正器

技术领域

本发明涉及套管扶正器技术领域，具体的，涉及一种整体式强力弹性套管扶正器。

背景技术

扶正器是属固井工具，它制造简单，结构美观，牢固耐用，是一种能保证钻井固井质量的扶正器。扶正器按照样式可分为两大类，弹性扶正器和刚性扶正器。

经检索，现有专利（公告号：CN115370304B）公开了一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器。其包括有第一环形套，第一环形套的下侧面固接有第一固定管，第一环形套的外侧面转动连接有第一连接环，第二环形套的外侧面转动连接有第二连接环，第一连接环和第二连接环之间周向等间距固接有弹性片，弹性片为倾斜设置的拱形状，第一固定管外侧面的下部转动连接有第一转动环，第一固定管外侧面的转动连接有第二转动环，第一转动环和第二转动环之间设置有复位扭簧，第二环形套设置有蓄力机构。利用螺旋形弹性片对套管进行扶正，螺旋形弹性片增加与井道内壁的受力面积，使井道对套管的挤压力同时分布在相邻的弹性片上，避免弹性片受力过大，降低弹性片对套管的扶正效果。

但在上述方案中，依然存在一定不足之处：

1、其结构组成较为复杂，且弹性片受凸起岩石挤压时仅通过弹性片自身形变进行缓冲，当凸块延伸较大时，对弹性片的挤压力较大，使之压缩形变较大，容易对弹性片造成挤压损坏，不易恢复到原始状态，即弹性失效，从而影响后期的扶正工作，整体缓冲性能较差；

2、其在下管工作中，当在弹性片下移路径中遇到凸块时，凸块对相邻两弹性片之间区域的挤压会使弹性片带动连接环进行转动，从而避免弹性片与凸块发生挤压损坏，但在此过程中，由于弹性片仅能够在垂直于套管的方向上进行形变，而不能在与凸块挤压的方向上进行缓冲，因此，凸块与弹性片之间存在较大的磨损。尤其是当弹性片下移路径中遇到两个或两个以上的凸块时，不同的凸块会对不同的弹性片造成阻挡，从而可能对连接环的转动造成干涉，使得连接环转动不畅，造成下管困难，使得凸块与弹性片之间磨损加重；

3、当在下管工作时，井壁上存在较大的凸块时（凸块端部接近套管外壁），此时，在进行下管时，其上用于固定安装弹性片的第一连接环4、第二连接环5能够与凸块发生挤压，从而导致下管困难，套管无法正常进行下移，且容易对扶正器造成刚性挤压损坏，或对凸块造成挤压断裂，导致凸块掉落，掉落的岩石容易在井壁碰撞弹射，从而易对套管造成碰撞损坏。

发明内容

本发明提出一种整体式强力弹性套管扶正器，解决了相关技术中的弹性套管缓冲性能较差，在下管工作过程中易发生损坏，且在井壁凸块的影响下容易造成下管困难的问题。

本发明的技术方案如下：一种整体式强力弹性套管扶正器，包括两个套设于套管主体外壁上的安装机构，两个所述安装机构沿着套管主体长度方向错开分布，所述安装机构包括固定部件与旋转部件，所述固定部件套设于套管主体外壁，所述旋转部件可转动套设于固定部件外侧；

位于上侧的旋转部件外壁上设置有多个第一缓冲机构，多个所述第一缓冲机构环形阵列于旋转部件外侧，位于下侧的旋转部件外壁上设置有多个第二缓冲机构，所述第二缓冲机构与第一缓冲机构数量一致且一一对应，多个所述第二缓冲机构环形阵列于旋转部件外侧；

呈上下错开关系的第一缓冲机构与第二缓冲机构之间连接有用于对套管主体进行扶正的弹性片，所述弹性片为倾斜设置的拱形状。

优选的，所述固定部件包括套设于套管主体外壁上的套环，在所述套环外壁上固定连接有至少两个连接圈，在所述套环底端连接有夹紧环，所述夹紧环首尾端之间形成锁紧槽，在所述夹紧环首尾端均固接有固定块，两个所述固定块之间通过紧固螺栓可拆式固接。

优选的，所述旋转部件包括活动套设于套环外壁上的旋转环，在所述旋转环内壁开设有至少两个限位滑槽，所述限位滑槽与连接圈数量一致且一一对应。

优选的，所述限位滑槽与连接圈截面形状均为T型，所述限位滑槽与连接圈滑动贴合连接。

优选的，所述第一缓冲机构包括固接在位于上侧的旋转环外壁上的第一固定座，在所述第一固定座内侧设置有第一缓冲部件，在所述第一固定座底端固接有三角导向块。

优选的，所述第二缓冲机构包括固接在位于下侧的旋转环外壁上的第二固定座，在所述第二固定座底部开设有导向坡道，在所述导向坡道底端转动连接有导向转辊，在所述导向坡道内侧设置有第二缓冲部件。

优选的，所述第一缓冲部件与第二缓冲部件形状结构相同，所述第二缓冲部件包括开设于第二固定座内部的活动腔，在所述活动腔滑动套设有U型框，在所述U型框内侧滑动套设有与弹性片相固接的活动块，在所述活动块与U型框底部之间连接有对活动块进行支撑的第二缓冲组件。

优选的，所述第二缓冲组件包括铰接连接于U型框底部的外筒和铰接连接于活动块底端的内杆，所述内杆延伸至外筒内部并与其滑动连接，在所述外筒两侧对称设置有复位弹簧，所述复位弹簧两端分别与U型框底部和外筒外壁相连接。

优选的，所述内杆与外筒底部之间连接有支撑弹簧，在所述外筒上端口内壁和内杆底端外壁均固接有限位环。

优选的，在所述U型框与活动腔之间设置有用于对U型框底部进行支撑的第一缓冲组件，所述第一缓冲组件包括固接于U型框底端的插柱，所述插柱延伸至第二固定座内部并与其滑动连接，所述U型框底部与活动腔底部之间固接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套设于插柱外侧。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、本发明中，在进行下套管工作时，当弹性片接触到井道内壁的凸起处时，利用弹性片发生形变对套管主体进行支撑，弹性片通过发生形变来缓冲和支撑套管主体位于井道的中部。当弹性片所受到的压力较大时，弹性片的两端会相互远离，并分别对弹性片两端的活动块进行挤压推动，使得活动块带动内杆向着外筒内部进行移动，使得支撑弹簧发生形变，利用支撑弹簧良好的弹性性能，为弹性片提供初步缓冲防护。当弹性片所受到的压力过大时，活动块会将压力通过内杆和外筒传递至U型框，使得U型框带动插柱向第二固定座内部移动，并对缓冲弹簧进行压缩，利用缓冲弹簧良好的弹性性能，为弹性片提供进一步的缓冲防护，避免弹性片受到损坏，大大提高装置的使用寿命，保证扶正工作的稳定性；

2、本发明中，倾斜设置的弹性片，能够增加与井道内壁的受力面积，当套管主体下移过程中遇到一个凸块时，随着套管主体的下滑，凸块在对弹性片造成挤压形变后会滑入相邻两个弹性片之间的间隙中，此时，随着套管主体的进行下滑，弹性片受该凸块阻挡会通过第一缓冲机构和第二缓冲机构带动旋转部件在固定部件外壁上进行转动，从而大大降低凸块与弹性片之间的摩擦力度，减小凸块对弹性片的刚性损坏，在下管时能够减少阻力，便于套管的下入；

3、本发明中，当套管主体在下移过程中同时遇到多个凸块时，且该凸块能够与拱形弹性片拱起段接触挤压时，由于每个凸块均会对弹性片造成阻挡，因此，多个凸块的干涉会影响旋转部件的正常转动。而在该种情况下，当弹性片在下移时受到凸块阻挡时，弹性片会带动两端活动块在U型框内侧进行滑动，使得活动块与U型框内侧错开，并使得外筒发生偏转，对复位弹簧进行压缩或拉伸，使得内杆在外筒内部进行相应的伸缩，以此，来缓冲抵消凸块对弹性片侧边的刚性损坏，并使得弹性片发生移位，随着下管工作的进行，凸块能够从拱形弹性片上侧滑离，避免对套管主体的下滑工作造成阻碍，具有很高的使用价值；

4、本发明中，在进行下管工作时，当在经过井道的缩口处或遇到较大的凸块时（凸块端部靠近套管主体外壁），此时，在套管主体下滑的过程中，凸块会直接与第二固定座底部先接触，在导向转辊或导向坡道的作用下，能够带动第二固定座进行公转，使之偏离凸块，避免发生刚性损坏，之后，凸块在相邻两个弹性片之间的间隙中滑移，使得弹性片通过第一缓冲机构和安装机构带动旋转部件转动，最终通过相邻两个第一缓冲机构之间的间隙滑出，避免由于弹性扶正器与凸块的抵触而对下管工作造成困难，避免弹性扶正器与凸块的抵触对凸块造成崩裂，对套管外壁造成碰撞损坏，大大提高安全性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提出的一种整体式强力弹性套管扶正器立体结构示意图；

图2为本发明提出的安装机构立体结构示意图；

图3为本发明提出的固定部件结构组成示意图；

图4为图3中A处放大结构示意图；

图5为本发明提出的旋转部件结构组成示意图；

图6为本发明提出的第一缓冲机构立体结构示意图；

图7为本发明提出的第二缓冲机构立体结构示意图；

图8为本发明提出的第二缓冲部件结构组成示意图；

图9为本发明提出的第二缓冲组件结构组成示意图；

图10为本发明提出的第二缓冲组件平面结构示意图；

图中：1、套管主体；2、第一缓冲机构；21、第一固定座；22、第一缓冲部件；23、三角导向块；3、第二缓冲机构；31、第二固定座；32、第二缓冲部件；321、活动腔；322、活动块；323、U型框；324、第一缓冲组件；3241、缓冲弹簧；3242、插柱；325、第二缓冲组件；3251、内杆；3252、外筒；3253、复位弹簧；3254、支撑弹簧；3255、限位环；33、导向坡道；34、导向转辊；4、安装机构；41、固定部件；411、套环；412、连接圈；413、夹紧环；414、固定块；415、紧固螺栓；416、锁紧槽；42、旋转部件；421、旋转环；422、限位滑槽；5、弹性片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1、图2、图3、图4以及图5，一种整体式强力弹性套管扶正器，包括两个套设于套管主体1外壁上的安装机构4，两个安装机构4沿着套管主体1长度方向错开分布，安装机构4包括固定部件41与旋转部件42，固定部件41套设于套管主体1外壁，旋转部件42可转动套设于固定部件41外侧。

具体的，固定部件41包括套设于套管主体1外壁上的套环411，在套环411外壁上固定连接有至少两个连接圈412，在套环411底端连接有夹紧环413，夹紧环413首尾端之间形成锁紧槽416，在夹紧环413首尾端均固接有固定块414，两个固定块414之间通过紧固螺栓415可拆式固接。旋转部件42包括活动套设于套环411外壁上的旋转环421，在旋转环421内壁开设有至少两个限位滑槽422，限位滑槽422与连接圈412数量一致且一一对应。限位滑槽422与连接圈412截面形状均为T型，限位滑槽422与连接圈412滑动贴合连接。

工作人员将两个安装机构4套设于套管主体1外壁适宜位置，之后，通过紧固螺栓415对两个固定块414进行进行挤压靠近，使得夹紧环413能够夹紧与套管主体1外壁，从而能够对套环411在套管主体1外壁上进行固定安装，进而完成对本装置再套管主体1上的安装。而在限位滑槽422与连接圈412的共同作用下，旋转环421能够在套环411外壁上进行转动。

实施例2

请参阅图1、图2、图3、图5、图6、图7、图8、图9以及图10，位于上侧的旋转部件42外壁上设置有多个第一缓冲机构2，多个第一缓冲机构2环形阵列于旋转部件42外侧，位于下侧的旋转部件42外壁上设置有多个第二缓冲机构3，第二缓冲机构3与第一缓冲机构2数量一致且一一对应，多个第二缓冲机构3环形阵列于旋转部件42外侧。呈上下错开关系的第一缓冲机构2与第二缓冲机构3之间连接有用于对套管主体1进行扶正的弹性片5，弹性片5为倾斜设置的拱形状。

具体的，第一缓冲机构2包括固接在位于上侧的旋转环421外壁上的第一固定座21，在第一固定座21内侧设置有第一缓冲部件22，在第一固定座21底端固接有三角导向块23。第二缓冲机构3包括固接在位于下侧的旋转环421外壁上的第二固定座31，在第二固定座31底部开设有导向坡道33，在导向坡道33底端转动连接有导向转辊34，在导向坡道33内侧设置有第二缓冲部件32。第一缓冲部件22与第二缓冲部件32形状结构相同，第二缓冲部件32包括开设于第二固定座31内部的活动腔321，在活动腔321滑动套设有U型框323，在U型框323内侧滑动套设有与弹性片5相固接的活动块322。

进一步的，在活动块322与U型框323底部之间连接有对活动块322进行支撑的第二缓冲组件325。第二缓冲组件325包括铰接连接于U型框323底部的外筒3252和铰接连接于活动块322底端的内杆3251，内杆3251延伸至外筒3252内部并与其滑动连接，在外筒3252两侧对称设置有复位弹簧3253，复位弹簧3253两端分别与U型框323底部和外筒3252外壁相连接。内杆3251与外筒3252底部之间连接有支撑弹簧3254，在外筒3252上端口内壁和内杆3251底端外壁均固接有限位环3255，避免内杆3251完全从外筒3252上端口滑出。在套管主体1向下移动时，当弹性片5接触到井道内壁的凸起处时，利用弹性片5发生形变对套管主体1进行支撑，弹性片5通过发生形变来缓冲和支撑套管主体1位于井道的中部。当弹性片5所受到的压力较大时，弹性片5的两端会相互远离，并分别对弹性片5两端的活动块322进行挤压推动，使得活动块322带动内杆3251向着外筒3252内部进行移动，使得支撑弹簧3254发生形变，利用支撑弹簧3254良好的弹性性能，为弹性片5提供初步防护。

更进一步的，在U型框323与活动腔321之间设置有用于对U型框323底部进行支撑的第一缓冲组件324，第一缓冲组件324包括固接于U型框323底端的插柱3242，插柱3242延伸至第二固定座31内部并与其滑动连接，U型框323底部与活动腔321底部之间固接有缓冲弹簧3241，缓冲弹簧3241套设于插柱3242外侧。当弹性片5所受到的压力过大时，活动块322会将压力通过内杆3251和外筒3252传递至U型框323，使得U型框323带动插柱3242向第二固定座31内部移动，并对缓冲弹簧3241进行压缩，利用缓冲弹簧3241良好的弹性性能，为弹性片5提供进一步的缓冲防护。倾斜设置的弹性片5，能够增加与井道内壁的受力面积，当套管主体1下移过程中遇到一个凸块时，随着套管主体1的下滑，凸块在对弹性片5造成挤压形变后会滑入相邻两个弹性片5之间的间隙中，此时，随着套管主体1的进行下滑，弹性片5受该凸块阻挡会通过第一缓冲机构2和第二缓冲机构3带动旋转部件42在固定部件41外壁上进行转动，从而大大降低凸块与弹性片5之间的摩擦力度，减小凸块对弹性片5的刚性损坏，在下管时能够减少阻力。

工作原理及使用流程：在进行工作前，首先，工作人员将两个安装机构4套设于套管主体1外壁适宜位置，之后，通过紧固螺栓415对两个固定块414进行进行挤压靠近，使得夹紧环413能够夹紧与套管主体1外壁，从而能够对套环411在套管主体1外壁上进行固定安装，进而完成对本装置再套管主体1上的安装。在进行下套管工作时，工作人员将套管主体1下放到井道内，在套管主体1向下移动时，当弹性片5接触到井道内壁的凸起处时，利用弹性片5发生形变对套管主体1进行支撑，弹性片5通过发生形变来缓冲和支撑套管主体1位于井道的中部。当弹性片5所受到的压力较大时，弹性片5的两端会相互远离，并分别对弹性片5两端的活动块322进行挤压推动，使得活动块322带动内杆3251向着外筒3252内部进行移动，使得支撑弹簧3254发生形变，利用支撑弹簧3254良好的弹性性能，为弹性片5提供初步防护。当弹性片5所受到的压力过大时，活动块322会将压力通过内杆3251和外筒3252传递至U型框323，使得U型框323带动插柱3242向第二固定座31内部移动，并对缓冲弹簧3241进行压缩，利用缓冲弹簧3241良好的弹性性能，为弹性片5提供进一步的缓冲防护。

而倾斜设置的弹性片5，能够增加与井道内壁的受力面积，当套管主体1下移过程中遇到一个凸块时，随着套管主体1的下滑，凸块在对弹性片5造成挤压形变后会滑入相邻两个弹性片5之间的间隙中，此时，随着套管主体1的进行下滑，弹性片5受该凸块阻挡会通过第一缓冲机构2和第二缓冲机构3带动旋转部件42在固定部件41外壁上进行转动，从而大大降低凸块与弹性片5之间的摩擦力度，减小凸块对弹性片5的刚性损坏，在管内下行时能够减少阻力。

当套管主体1在下移过程中同时遇到多个凸块时，且该凸块能够与拱形弹性片5拱起段接触挤压时，由于每个凸块均会对弹性片5造成阻挡，因此，多个凸块的干涉会影响旋转部件42的正常转动。而在该种情况下，当弹性片5在下移时受到凸块阻挡时，弹性片5会带动两端活动块322在U型框323内侧进行滑动，使得活动块322与U型框323内侧错开，并使得外筒3252发生偏转，对复位弹簧3253进行压缩或拉伸，使得内杆3251在外筒3252内部进行相应的伸缩，以此，来缓冲抵消凸块对弹性片5的刚性损坏，并使得弹性片5发生移位，随着套管主体1的下入，使得弹性片5能够轻松跨过阻挡其转动的凸块，避免对套管主体1的下滑工作造成阻碍，而在弹性片5与凸块错开后，在两个复位弹簧3253的作用下，重新对外筒3252进行复位。

当在经过井道的缩口处或遇到较大的凸块时（凸块端部靠近套管主体1外壁），此时，在套管主体1下滑的过程中，凸块会直接与第二固定座31底部先接触，在与导向转辊34接触时，导向转辊34会在凸块上发生转动，避免刚性碰撞，且能够带动第二固定座31进行公转，使之偏离凸块，同样的，在凸块与导向坡道33接触时，在导向坡道33的导向下，第二固定座31也进行公转，使之偏离凸块，避免发生刚性损坏，之后，凸块在相邻两个弹性片5之间的间隙中滑移，使得弹性片5通过第一缓冲机构2和安装机构4带动旋转部件42转动，最终通过相邻两个第一缓冲机构2之间的间隙滑出。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种整体式强力弹性套管扶正器，其特征在于：包括两个套设于套管主体（1）外壁上的安装机构（4），两个所述安装机构（4）沿着套管主体（1）长度方向错开分布，所述安装机构（4）包括固定部件（41）与旋转部件（42），所述固定部件（41）套设于套管主体（1）外壁，所述旋转部件（42）可转动套设于固定部件（41）外侧；

位于上侧的旋转部件（42）外壁上设置有多个第一缓冲机构（2），多个所述第一缓冲机构（2）环形阵列于旋转部件（42）外侧，位于下侧的旋转部件（42）外壁上设置有多个第二缓冲机构（3），所述第二缓冲机构（3）与第一缓冲机构（2）数量一致且一一对应，多个所述第二缓冲机构（3）环形阵列于旋转部件（42）外侧，所述固定部件（41）包括套设于套管主体（1）外壁上的套环（411），且所述旋转部件（42）包括活动套设于套环（411）外壁上的旋转环（421）；

呈上下错开关系的第一缓冲机构（2）与第二缓冲机构（3）之间连接有用于对套管主体（1）进行扶正的弹性片（5），所述弹性片（5）为倾斜设置的拱形状；

所述第一缓冲机构（2）包括固接在位于上侧的旋转环（421）外壁上的第一固定座（21），在所述第一固定座（21）内侧设置有第一缓冲部件（22），在所述第一固定座（21）底端固接有三角导向块（23）；

所述第二缓冲机构（3）包括固接在位于下侧的旋转环（421）外壁上的第二固定座（31），在所述第二固定座（31）底部开设有导向坡道（33），在所述导向坡道（33）底端转动连接有导向转辊（34），在所述导向坡道（33）内侧设置有第二缓冲部件（32）；

所述第一缓冲部件（22）与第二缓冲部件（32）形状结构相同，所述第二缓冲部件（32）包括开设于第二固定座（31）内部的活动腔（321），在所述活动腔（321）滑动套设有U型框（323），在所述U型框（323）内侧滑动套设有与弹性片（5）相固接的活动块（322），在所述活动块（322）与U型框（323）底部之间连接有对活动块（322）进行支撑的第二缓冲组件（325）；

所述第二缓冲组件（325）包括铰接连接于U型框（323）底部的外筒（3252）和铰接连接于活动块（322）底端的内杆（3251），所述内杆（3251）延伸至外筒（3252）内部并与其滑动连接，在所述外筒（3252）两侧对称设置有复位弹簧（3253），所述复位弹簧（3253）两端分别与U型框（323）底部和外筒（3252）外壁相连接；

所述内杆（3251）与外筒（3252）底部之间连接有支撑弹簧（3254），在所述外筒（3252）上端口内壁和内杆（3251）底端外壁均固接有限位环（3255）；

在所述U型框（323）与活动腔（321）之间设置有用于对U型框（323）底部进行支撑的第一缓冲组件（324），所述第一缓冲组件（324）包括固接于U型框（323）底端的插柱（3242），所述插柱（3242）延伸至第二固定座（31）内部并与其滑动连接，所述U型框（323）底部与活动腔（321）底部之间固接有缓冲弹簧（3241），所述缓冲弹簧（3241）套设于插柱（3242）外侧。

2.根据权利要求1所述的一种整体式强力弹性套管扶正器，其特征在于，在所述套环（411）外壁上固定连接有至少两个连接圈（412），在所述套环（411）底端连接有夹紧环（413），所述夹紧环（413）首尾端之间形成锁紧槽（416），在所述夹紧环（413）首尾端均固接有固定块（414），两个所述固定块（414）之间通过紧固螺栓（415）可拆式固接。

3.根据权利要求2所述的一种整体式强力弹性套管扶正器，其特征在于，在所述旋转环（421）内壁开设有至少两个限位滑槽（422），所述限位滑槽（422）与连接圈（412）数量一致且一一对应。

4.根据权利要求3所述的一种整体式强力弹性套管扶正器，其特征在于，所述限位滑槽（422）与连接圈（412）截面形状均为T型，所述限位滑槽（422）与连接圈（412）滑动贴合连接。