CN201176854Y - 钻具稳定器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种钻具稳定器，包括管状主体、与之连接的扶正块、导流槽和镶嵌于扶正块表面的硬质合金柱，硬质合金柱为锥台形，扶正块上设置有与硬质合金柱配套的锥形孔，硬质合金柱经锥形孔嵌套在扶正块中。锥形孔底部开口处设置有垫铁，并与扶正块焊接为一体，硬质合金柱经垫铁卡套在扶正块上的锥形孔中。主体上设置有与扶正块适配的扶正块安装槽，扶正块经安装槽镶嵌在主体上，并焊接为一体。采用本实用新型钻井或者修井，保证了稳定器本身的牢固可靠，减少了安全隐患，还增加了使用寿命，而且制造工艺相对简单成本低廉，是一种性价比很高的新型钻具稳定器。

Description

钻具稳定器

技术领域

本实用新型涉及钻井、修井的井下工具，特别是联结于钻具中用于稳定扶正钻杆保证定向的钻具稳定器。

背景技术

钻具稳定器，地质勘探、石油或者天然气钻井中必不可少的一种装置，一个或者多个串联于钻杆某个位置，能够保护钻杆并控制井斜稳定方向，通过不同的钻具组合实现钟摆、满眼和增稳降斜等作用。钻具稳定器一般由空心的管状本体和扶正块两部分组成，其扶正块表面即扶正面就是实现稳定器功能的主要结构，它的主要功能就是通过扶正块与钻井井壁的摩擦来实现的。工作的时候，将稳定器与钻具或管柱连接下井，由其设计的扶正块所以稳定器的外径大于管柱外径，通过其扶正面顶住井壁摩擦，达到保护和稳定钻杆的作用。扶正块有直棱式或者螺旋棱式，可由本体直接铣出或者与本体组焊而成。稳定器工作面即扶正面上镶有硬质合金，以增加扶正块的耐摩能力。硬质合金经凹槽镶在扶正面上，并以焊接、直接热压嵌入或者粘接等方式固定。

稳定器能够起支点作用，在增斜钻具组合和降斜钻具组合中，通过改变稳定器在下部钻具组合中的位置，可改变下部钻具组合的受力状态，达到控制井眼轨迹的目的；稳定器能够增加下部钻具组合的刚性，达到稳定井斜和方位的目的。减小钻头与稳定器之间，以及稳定器与稳定器之间的相对距离，就能增强下部钻具的刚性，以限制下部钻具受压变形，达到稳斜效果；稳定器能够修整井眼，使井眼曲率变化平缓、圆滑，有利于减少井下复杂情况。

钻具稳定器根据其结构和功能的不同特点，一般分螺旋棱式和直棱式，整体式和可换扶正套式，滚子式稳定器、变径稳定器、浮阀稳定器或者非旋转扶正器等，目前国内一般使用的是整体式耐磨螺旋式钻具稳定器。稳定器容易磨损，使用寿命不长，一般通过在稳定器的扶正面上设置硬质合金柱或者可替换硬质合金外套来提高整个稳定器的耐磨性能。例如公开号为CN2101744、公开日为1992.04.15的中国专利，提供的一种镶焊硬质合金块式钻具稳定器；公开号为CN2148169、公开日为1993.12.01的中国专利，提供的一种全硬质合金石油钻具稳定器。上述两个专利都是通过不同的镶嵌硬质合金的方式来提高整个钻具稳定器的性能和寿命，但是这两种镶嵌硬质合金的加工方式都需要从扶正面的外表面开槽，加工方式复杂加工难度大，并且在进行焊接的时候硬质合金容易受局部高温影响而破坏。另外由于硬质合金的镶嵌方式一般为直接铜焊、利用粘接剂粘接或者热压入等，这些固定方式都不够稳固，都难以保证钻具稳定器在工作中，与井壁不断地旋转摩擦导致镶嵌的硬质合金松动甚至脱落，造成稳定器本身的损坏同时，更影响了施工的进程。更为关键的是，脱落的合金如果掉入了井底损坏钻头，不得不起钻打捞和更换钻头，就会造成更大的经济损失。

发明内容

本实用新型旨在克服上述技术缺陷，特别是针对现在钻具稳定器硬质合金镶嵌结构不够牢固的问题，提供了一种钻具稳定器。采用本实用新型钻井或者修井，保证了稳定器本身的牢固可靠，减少了安全隐患，还增加了使用寿命，而且制造工艺相对简单成本低廉，是一种性价比很高的新型钻具稳定器。

本实用新型是通过下述技术方案实现的：

钻具稳定器，包括主体、与之连接的扶正块、导流槽和镶嵌于扶正块上的硬质合金柱，其特征在于：所述硬质合金柱为圆锥形或者锥台形，所述扶正块上设置有外形及尺寸与硬质合金柱配套的锥形孔，所述硬质合金柱经锥形孔竖直嵌套固定在扶正块中。

所述锥形孔底部开口处设置有垫铁，并与扶正块固定连接为一体，所述硬质合金柱经垫铁封闭固定在扶正块上的锥形孔中。

所述主体上设置有外形及尺寸与扶正块适配的扶正块安装槽，扶正块经安装槽镶嵌在主体上，并与之固定连接。

所述扶正块与主体之间的固定连接方式为紧固件连接、螺纹连接或者焊接为一体；硬质合金柱与扶正块之间的固定方式为粘接、焊接、热压嵌入或者过盈嵌套；所述硬质合金柱与垫铁之间的固定方式为粘接或者焊接。

所述焊接方式为钎焊、堆焊、镶焊或者薄铜焊。

本实用新型的基本通用原理就是在稳定器的扶正面上设置硬质合金柱提高稳定器本身的耐磨性能，其关键就是硬质合金柱独特的镶嵌方式。本实用新型的硬质合金柱是半包围单向套在扶正块的锥形孔中的，并施以铜焊。硬质合金柱即使松动也不可能冲破锥形孔的限制而掉落，甚至硬质合金柱破裂也基本能够保证它不完全脱出，除非硬质合金柱破裂带足够小，这样的碎渣也大大减小了对钻头的威胁。相应扶正块上独特设计的锥形孔，本实用新型将扶正块和硬质合金柱固定后再固定在管状主体上，变整体结构为焊接拼合结构，由于扶正块是压入安装槽后堆焊连接，其整体的强度高，远大于钻具稳定器在工作时与井壁所产生的摩擦力。这种安装形式保证钻具稳定器的性能同时也提高了硬质合金柱的安装效率。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型独特的锥形孔设计，保证了硬质合金柱牢固的镶嵌，同时也不至于在焊接时受过高的温度被破坏变脆，消除了硬质合金柱松动、破裂、退让和脱落带来的安全隐患，提高了稳定器的使用性能。

2、本实用新型设计的以镶嵌堆焊方式与管状主体连接的扶正块，降低了硬质合金柱的镶嵌难度，简化了工艺，作为一个整体提高了扶正块的强度。

3、本实用新型除使用上效果很好以外，本身结构牢固可靠，增加了钻具稳定器的使用次数和使用寿命，制造成本相对一般整体式稳定器有所增加，但具有更高的性价，适合大范围推广应用。

下面通过实施例与附图结合的方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明，但不应该将下列实施例理解为本实用新型在上述主题的范围内仅仅局限于以这些具体实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段作出的各种替换或变更，均应该包括在本实用新型的范围内。

附图说明：

图1为本实用新型水平剖面结构示意图。

图2为本实用新型具体实施例水平剖面结构示意图。

图3为本实用新型实施例组合使用状态示意图。

图4为本实用新型实施例局部剖面结构示意图。

图5为本实用新型完整使用状态立体图。

图中标记：1为锥形孔，2为硬质合金柱，3为扶正块，4为主体，5为垫铁，6为扶正面，7为堆焊，8为安装槽。

具体实施方式

钻具稳定器，包括管状主体4、与之连接的四块螺旋式的扶正块3、由扶正块形成的螺旋形的上下沟通井液的导流槽和镶嵌于扶正块3扶正面6上的若干小硬质合金柱2。单个硬质合金柱2为底部大于顶部的形状，较大的底部保证了硬质合金柱2卡在扶正块3的锥形孔1中不至脱出，这里优选的实施方式是纵截面为梯形的锥台形硬质合金柱2。扶正块3上设置有数目、外形及尺寸与硬质合金柱2配套的锥形孔1，加工时先在扶正块3上钻出。锥台形硬质合金柱2垂直于扶正面6竖直放入锥形孔1中，并薄施铜焊与扶正块3连接，选取合适的垫铁5将锥形孔1焊接牢固封闭，使锥台形的硬质合金柱2完全嵌套在扶正块3中。将硬质合金柱2安装完毕的扶正块3内表面磨平，镶嵌于主体4上外形及尺寸与扶正块3适配的安装槽8内，贴实后，将扶正块3边缘与主体4堆焊7连接为一体。最后进行铣退渣槽、磨外圆等工序加工为成品，即可安装下井使用。

本实用新型的基本通用原理就是在稳定器的扶正面上设置硬质合金柱提高稳定器本身的耐磨性能，其关键就是硬质合金柱独特的镶嵌方式。本实用新型的硬质合金柱是半包围单向套在扶正块的锥形孔中的，并施以铜焊。硬质合金柱即使松动也不可能冲破锥形孔的限制而掉落，甚至硬质合金柱破裂也基本能够保证它不完全脱出，除非硬质合金柱破裂带足够小，这样的碎渣也大大减小了对钻头的威胁。相应扶正块上独特设计的锥形孔，本实用新型将扶正块和硬质合金柱固定后再固定在管状主体上，变整体结构为焊接拼合结构，由于扶正块是压入安装槽后堆焊连接，其整体的强度高，远大于钻具稳定器在工作时与井壁所产生的摩擦力。这种安装形式保证钻具稳定器的性能同时也提高了硬质合金柱的安装效率。

本实用新型独特的锥形孔设计，保证了硬质合金柱牢固的镶嵌，同时也不至于在焊接时受过高的温度被破坏变脆，消除了硬质合金柱松动、破裂、退让和脱落带来的安全隐患，提高了稳定器的使用性能。本实用新型设计的以镶嵌堆焊方式与管状主体连接的扶正块，降低了硬质合金柱的镶嵌难度，简化了工艺，作为一个整体提高了扶正块的强度。本实用新型除使用上效果很好以外，本身结构牢固可靠，增加了钻具稳定器的使用次数和使用寿命，制造成本相对一般整体式稳定器有所增加，但具有更高的性价，适合大范围推广应用。采用本实用新型钻井或者修井，保证了稳定器本身的牢固可靠，减少了安全隐患，还增加了使用寿命，而且制造工艺相对简单成本低廉，是一种性价比很高的新型钻具稳定器。

本实用新型不限于上述实施方式。

Claims (5)

1、钻具稳定器，包括主体(4)、与之连接的扶正块(3)、导流槽和镶嵌于扶正块(3)上的硬质合金柱(2)，其特征在于：所述硬质合金柱(2)为圆锥形或者锥台形，所述扶正块(3)上设置有外形及尺寸与硬质合金柱(2)配套的锥形孔(1)，所述硬质合金柱(2)经锥形孔(1)嵌套固定在扶正块(3)中。

2、根据权利要求1所述的钻具稳定器，其特征在于：所述锥形孔(1)底部开口处设置有垫铁(5)，并与扶正块(3)固定连接为一体，所述硬质合金柱(2)经垫铁(5)封闭固定在扶正块(3)上的锥形孔(1)中。

3、根据权利要求1或2所述的钻具稳定器，其特征在于：所述主体(4)上设置有外形及尺寸与扶正块(3)适配的安装槽(8)，所述扶正块(3)经安装槽(8)镶嵌在主体(4)上，并与之固定连接。

4、根据权利要求3所述的钻具稳定器，其特征在于：所述扶正块(3)与主体(4)之间的固定连接方式为紧固件连接、螺纹连接或者焊接为一体；硬质合金柱(2)与扶正块(3)之间的固定方式为粘接、焊接、热压嵌入或者过盈嵌套；所述硬质合金柱(2)与垫铁(5)之间的固定方式为粘接或者焊接。

5、根据权利要求4所述的钻具稳定器，其特征在于：所述焊接方式为钎焊、堆焊、镶焊或者薄铜焊。

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