CN202148874U - 偏心式滚轮套管刚性扶正器 - Google Patents
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Abstract
一种偏心式滚轮套管刚性扶正器，由筒体(1)和分布在其外侧的若干条直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)，以及镶在扶正棱矩形方孔内的滚轮轴(5)和滚轮(6)组成。各条直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)的高度不完全相同，其中一条直条扶正棱(2)高度最低，其余各条扶正棱的高度则据其距该直条扶正棱(2)的距离，由近至远依次增高，距离相同则高度相同；左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)对称分布在直条扶正(2)棱两侧，且同侧旋向相同。本实用新型能够自动转动并调整扶正方位，在确保套管在水平井眼内上下间隙相同的同时，能够大幅度减小水平井套管入井阻力。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油钻采行业所用套管扶正器技术领域，是一种偏心式滚轮套管刚性扶正器。
背景技术
目前在用的一类滚轮套管刚性扶正器(其中一种专利申请号：200820103420.2，授权公开号：CN201196035)主要针对减小水平井套管入井阻力而设计，该类扶正器扶正棱外侧的包罗圆与圆筒内圆为同心圆(各扶正棱高度相同)。由于扶正器与套管之间、扶正棱与井眼之间均存在间隙，套管因重力作用会靠近井眼下侧，如图6所示，此时套管(7)的中心(O3)在井眼(8)的中心(O)下侧，使得井眼(8)内套管(7)在上侧间隙大于下侧间隙，在洗井时，沉积在井眼(8)底侧的岩屑(10)不易被钻井液带出；在固井时，水泥浆因不易填充底侧间隙而降低固井质量。为了消除套管(7)在水平井眼(8)内的偏心现象，目前还有一种自动定位偏心式套管刚性扶正器(专利申请号：92213763.3，授权公开号：CN2119494)，但该种扶正器因扶正棱倾斜角度较大，且扶正棱与井壁之间为滑动摩擦，随套管入井阻力很大，基本没有实际应用价值。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服现有技术的不足，同时解决水平井套管不能可靠居中，套管入井阻力大的问题，提供一种偏心式滚轮套管刚性扶正器，该扶正器不仅能够在使用时自动转动并调整扶正方位，确保套管在水平井眼内上下间隙相同，而且能够大幅度减小水平井套管入井阻力。
本实用新型由筒体和分布在其外侧的若干条直条扶正棱、左旋扶正棱和右旋扶正棱，以及镶在扶正棱矩形方孔内的滚轮轴和滚轮组成。其特征在于：各条直条扶正棱、左旋扶正棱和右旋扶正棱的高度不完全相同，其中一条直条扶正棱高度最低，其余各条扶正棱的高度则根据其距该直条扶正棱的距离，由近至远而依次增高，距离相同则高度相同：左旋扶正棱和右旋扶正棱对称分布在直条扶正棱两侧，且同侧旋向相同；直条扶正棱、左旋扶正棱和右旋扶正棱的横切面均呈矩形或等腰梯形，每条上开有数个矩形方孔，方孔内容纳滚轮及滚轮轴；扶正棱总数量≥3条，其中直条扶正棱数量为1～2条，左旋扶正棱数量＝右旋扶正棱数量≥直条扶正棱数量；当直条扶正棱数量为2条时，它们的位置应对称分布在筒体内圆柱轴线两侧。
滚轮为鼓状结构，其轴线位置开有圆形通孔，通孔内串过滚轮轴后固定在直条扶正棱、左旋扶正棱和右旋扶正棱上的矩形孔内，滚轮的滚动方向与其所在扶正棱的倾斜方向一致。滚轮轴为圆柱状结构，其两端固定在直条扶正棱、左旋扶正棱和右旋扶正棱上矩形孔内的两侧，滚轮轴中间串连滚轮。筒体为管状结构，其外圆柱面上周向均匀分布各条直条扶正棱、左旋扶正棱和右旋扶正棱，各扶正棱外侧包罗圆柱轴线与筒体内圆柱轴线不重合且相互平行，并且共同处在左旋扶正棱和右旋扶正棱的对称平面内；筒体内 圆柱轴线始终位于扶正棱外侧包罗圆柱轴线与直条扶正棱之间。
因扶正器各条扶正棱高度不同，其中一条直扶正棱高度最低，该直条扶正棱两侧的螺旋扶正棱高度依次增高，且对称的两条高度相同，离该直条扶正棱最远的扶正棱高度则最高；扶正器在井眼内移动时会因螺旋扶正棱受到井壁摩擦力而发生转动，但因扶正器上左旋和右旋的扶正棱数量相同且对称分布，所以使扶正器正向和反向旋转的分力最终总能达到一个平衡状态，并使得高度最高的扶正棱能够始终处于井眼下侧，如图5所示，从而使套管(7)轴心(O3)与井眼中心(O)重合为一条轴线，由此确保套管(7)上侧间隙与下侧间隙相同，从而便于沉积在井眼(8)下侧的岩屑被泥浆带出，固井时水泥浆能够均匀充填环形空间。
本实用新型的有益效果是：结构简单，功能可靠，既能自动转动调整扶正位置，确保套管在井眼内不发生偏心，又能大大降低套管入井阻力，提高下套管作业效率，保障固井施工质量。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步说明
图1：偏心式滚轮套管刚性扶正器立体图
图2：偏心式滚轮套管刚性扶正器径向剖视图
图3：偏心式滚轮套管刚性扶正器轴向半剖图
图4：偏心式滚轮套管刚性扶正器轴向展开图
图5：偏心式滚轮套管刚性扶正器工作原理图
图6：现有技术中套管滚轮扶正器与套管的结构图
图中：1-筒体，2-直条扶正棱，3-左旋扶正棱，4-右旋扶正棱，5-滚轮轴，6-滚轮，7-套管，8-井眼，9-扶正棱包罗圆柱，10-岩屑；O为井眼8轴心，O1为筒体1内圆柱的轴心，O2为扶正棱包罗圆柱9的轴心，O3为套管7轴心。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型做进一步说明：
如图1所示，本实用新型由筒体(1)和分布在其外侧的直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)，以及镶在扶正棱矩形方孔内的滚轮轴(5)和滚轮(6)组成。如图2所示，直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)的高度不完全相同，其中直条扶正棱(a)的高度最低，其余各条扶正棱(b、c、d、e)的高度则根据其距该直条扶正棱(a)的距离，由近至远而依次增高，距离相同则高度相同，即c＝d＞b＝e＞a：左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)对称分布在直条扶正棱(2)两侧；直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)的横切面均呈矩形或等腰梯形，每条上开有2个矩形方孔，方孔内容纳滚轮(6)及滚轮轴(5)。
如图4所示，直条扶正棱(a)不倾斜，右旋扶正棱(b、c)向右倾斜，左旋扶正棱(d、e)向左倾斜，螺旋扶正棱的倾斜角度α＝60°～85°；
如图2、图3、图5所示，滚轮(6)为鼓状结构，由优质耐磨合金钢材制成，其轴线位置开有圆形通孔，通孔内串过滚轮轴(5)后固定在直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)上的矩形孔内，滚轮(6)的滚动方向与其所在扶正棱的倾斜方向一致。滚轮轴(5)为圆柱状结构，由优质合金钢制成，其两端固定在直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)上矩形孔内的两侧，滚轮轴(5)中间串连滚轮(6)。筒体(1)为管状结构，由优质合金钢制成，其外圆柱面上周向均匀分布各条直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)，各扶正棱外侧包罗圆柱(9)轴线(O2)与筒体(1)内圆柱轴线(O1)不重合且相互平行，并且共同处在左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)的对称平面内；筒体(1)内圆柱轴线(O1)位于扶正棱外侧包罗圆柱(9)轴线(O2)与直条扶正棱(2)之间，O1与O2之间的距离为：0.5*(D1-d1+D2-d2)，(其中D1为井眼(7)直径，d1为各扶正棱外侧包罗圆(9)直径，D2为扶正器筒体(1)内径，d2为套管(7)外径)。
使用该扶正器时，将扶正器按图1所示方向套在套管外部，当扶正器随套管在水平段井眼移动时，由于滚轮(6)与井壁之间为滚动摩擦，所以套管入井阻力较小；又因下侧井壁会对扶正棱施加摩擦力，当摩擦力作用在左旋扶正棱(d、e)上时，会使扶正器朝逆时针方向转动，当摩擦力作用在右旋扶正棱(b、c)上时，会使扶正器朝顺时针方向转动，当摩擦力同时作用在左旋扶正棱(d)和右旋扶正棱(c)上时，因使扶正器旋转的力矩大小相等、方向相反，扶正器将不再转动而保持稳定状态，此时两条最高的扶正棱(b、c)处在井眼下侧，如图5所示，这使得套管(7)的轴线(O3)与井眼(8)的轴线(O)重合为同一条轴线，即套管(7)上下两侧的间隙相同，此时洗井时岩屑易随泥浆一起带出井外，固井时水泥浆易充满环空而提供固井质量。本实用新型特别适用于大斜度井及水平井完井时进行固井施工作业时的套管扶正。
Claims (5)
1.一种偏心式滚轮套管刚性扶正器，由筒体(1)和分布在其外侧的若干条直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)，以及镶在扶正棱矩形方孔内的滚轮轴(5)和滚轮(6)组成；其特征是：各条直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)的高度不完全相同，其中一条直条扶正棱(2)高度最低，其余各扶正棱的高度据其距该直条扶正棱(2)的距离，由近至远依次增高；左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)对称分布在直条扶正棱(2)两侧，且同侧旋向相同；各直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(2)和右旋扶正棱(3)上均开有数个矩形方孔，方孔内容纳滚轮轴(5)及滚轮(6)；滚轮(6)的滚动方向与其所在扶正棱的倾斜方向一致。
2.根据权利1所述的偏心式滚轮套管刚性扶正器，其特征是：直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)的横切面均呈矩形或等腰梯形；扶正棱总数量≥3条，其中直条扶正棱(2)数量为1～2条，左旋扶正棱(3)数量＝右旋扶正棱(4)数量≥直条扶正棱(2)数量；当直条扶正棱(2)数量为2条时，它们的位置应对称分布在筒体(1)内圆柱轴线(O1)两侧。
3.根据权利1所述的偏心式滚轮套管刚性扶正器，其特征是：滚轮(6)为鼓状结构，其轴线位置开有圆形通孔，通孔内串过滚轮轴(5)后固定在直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)上的矩形孔内。
4.根据权利1所述的偏心式滚轮套管刚性扶正器，其特征是：滚轮轴(5)为圆柱状结构，其两端固定在直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)上矩形孔内的两侧，滚轮轴(5)中间串连滚轮(6)。
5.根据权利1所述的偏心式滚轮套管刚性扶正器，其特征是：筒体(1)为管状结构，其外圆柱面上周向均匀分布各条直条扶正棱(2)、左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)，各扶正棱外侧包罗圆柱(9)轴线(O2)与筒体(1)内圆柱轴线(O1)不重合且相互平行，并且共同处在左旋扶正棱(3)和右旋扶正棱(4)的对称平面内；筒体(1)内圆柱轴线(O1)始终位于扶正棱外侧包罗圆柱(9)轴线(O2)与直条扶正棱(2)之间。
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| US10378293B2 (en) | 2016-05-27 | 2019-08-13 | Top-Co Inc. | Asymmetric casing centralizer |
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