套管直连式可旋转弹性扶正器及弹性扶正设备的制作方法

1.本实用新型属于石油、天然气固井工具技术领域，具体涉及了一种套管直连式可旋转弹性扶正器及弹性扶正设备。


背景技术：

2.在油田勘探开发过程中，扶正器越来越多的应用到大位移井、水平井的固井中，因套管的自重原因，套管就会贴在井壁上，影响了水泥的胶结效果，为后续施工造成一定的隐患。因此，通常需要通过旋转和上下活动套管来提高水泥的顶替效率，进而提高固井质量，虽然目前套管扶正器的种类越来越多，但是常用的套管扶正器始终存在着一定的问题，若扶正器随着套管一起转动，则扶正器上的扶正条会对井壁有刮蹭，容易造成井壁掉块，严重的可能会造成井壁垮塌；若扶正器不随套管一起转动，套管与扶正器之间将会产生滑动摩擦，长时间的转动将会对套管产生磨损，影响套管的使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种套管直连式可旋转弹性扶正器，以缓解现有扶正器若随套管一起转动会对井壁产生一定的冲击，若扶正器不随套管一起转动，则会对套管产生磨损的问题。
4.为了缓解上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：
5.一种套管直连式可旋转弹性扶正器包括设置有上限位部和下限位部的芯轴和套装于芯轴上并能绕芯轴旋转的弹性扶正筒，上限位部和下限位部之间形成用于容纳弹性扶正筒的限位空间。
6.更进一步地，上限位部设置为与芯轴同轴的圆柱状且上限位部的外径大于芯轴的外径，上限位部与芯轴为一体式结构。
7.更进一步地，下限位部设置为圆环状，芯轴穿装于下限位部且芯轴与下限位部为过盈配合。
8.更进一步地，下限位部与弹性扶正筒之间的间隙设置为 1-2mm。
9.更进一步地，芯轴的下部设置有一凸台，下限位部抵接于凸台下部。
10.更进一步地，芯轴与弹性扶正筒接触的表面上设置有光滑减磨涂层。
11.更进一步地，弹性扶正筒包括环形底壁和设置于环形底壁上的若干扶正条，相邻的扶正条间隔设置且扶正条的外壁面向井壁。
12.更进一步地，扶正条均布在环形底壁的外周，多个扶正条形成圆柱形的扶正空间，扶正空间的外径大于上限位部和下限位部的外径。
13.更进一步地，弹性扶正筒的材质为非金属软弹性耐磨材料。
14.一种弹性扶正设备，包括如上述的套管直连式可旋转弹性扶正器。
15.本实用新型中套管直连式可旋转弹性扶正器的有益效果分析如下：
16.该扶正器包括设置有上限位部和下限位部的芯轴和套装于芯轴上并能绕芯轴旋
转的弹性扶正筒，上限位部和下限位部之间形成用于容纳弹性扶正筒的限位空间。
17.在用扶正器连接套管进行固井作业时，在弹性扶正筒的作用下，可保持套管处于居中位置，当需要上下活动或转动套管时，芯轴随套管一起转动，而套装在芯轴上的弹性扶正筒与井壁接触保持静止，不随芯轴旋转，从而不会对井壁产生冲击；芯轴与套管一起转动也避免了对套管的磨损，从而提高固井质量。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1本实用新型实施方式提供的套管直连式可旋转弹性扶正器剖视图；
20.图2本实用新型实施方式提供的套管直连式可旋转弹性扶正器侧视图；
21.图3本实用新型实施方式提供的套管直连式可旋转弹性扶正器的分解示意图；
22.图4本实用新型实施方式提供的套管直连式可旋转弹性扶正器俯视图。
23.图标：
24.100-上限位部；200-下限位部；300-芯轴；400-弹性扶正筒； 500-凸台；410-扶正条。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.在油田勘探开发过程中，扶正器越来越多的应用到大位移井、水平井的固井中去，因套管的自重原因，套管就会贴在井壁上，影响了水泥的胶结效果，为后续施工造成一定的隐患。因此，通常需要通过旋转和上下活动套管来提高水泥的顶替效率，进而提高固井质
量，虽然目前套管扶正器的种类越来越多，但是常用的套管扶正器始终存在着一定的问题，若扶正器随着套管一起转动，则扶正器上的扶正条会对井壁有刮蹭，容易造成井壁掉块，严重的可能会造成井壁垮塌；若扶正器不随套管一起转动，套管与扶正器之间将会产生滑动摩擦，长时间的转动将会对套管产生磨损，影响套管的使用寿命。
29.有鉴于此，请一并参考图1至图4，本实用新型提供了一种套管直连式可旋转弹性扶正器，包括设置有上限位部100和下限位部200 的芯轴300和套装于芯轴300上并能绕芯轴300旋转的弹性扶正筒400，上限位部100和下限位部200之间形成用于容纳弹性扶正筒400的限位空间。
30.在用扶正器连接套管进行固井作业时，在弹性扶正筒400的作用下，可保持套管处于居中位置，当需上下活动或转动套管时，芯轴 300随套管一起转动，而套装在芯轴300上的弹性扶正筒400与井壁接触保持静止，不随芯轴300旋转，从而不会对井壁产生冲击；芯轴300与套管一起转动也避免了对套管的磨损，从而提高固井质量。
31.本实施例的可选方案中，弹性扶正筒400的内径与芯轴300 的外径之差设置为不超过2mm，使弹性扶正筒400能灵活转动，同时，弹性扶正筒400在轴向方向上晃动的空间较小，保证扶正器对套管的居中扶正效果。
32.本实施例的可选方案中，上限位部100设置为与芯轴300同轴的圆柱状且上限位部100的外径大于芯轴300的外径，上限位部100 与芯轴300为一体式结构。上限位部100的作用是限制弹性扶正筒400 向上窜动。
33.或者，本实施例的可选方案中，上限位部100与芯轴300为分体式结构，上限位部100通过螺纹连接于芯轴300的上部。
34.本实施例的可选方案中，下限位部200设置为圆环状，芯轴 300穿装于下限位部200且下限位部200与芯轴300为过盈配合。
35.或者，本实施例的可选方案中，下限位部200设置有内螺纹，芯轴300设置有外螺纹，下限位部200与芯轴300通过螺纹连接。
36.或者，本实施例的可选方案中，下限位部200与芯轴300之间为焊接。
37.较为优选的，本实施例中下限位部200与芯轴300为过盈配合，且下限位部200与芯轴300的接触面是光滑的，采用热装工艺将下限位部200套装于芯轴300上，过盈配合的好处是结构简单，定心性好，承载能力高，能承受冲击载荷，避免了扶正器下入过程中，下限位部200 不会从芯轴300上脱落，同时减少了螺纹连接等连接方式可能需要的螺纹或销钉等紧固工艺产生的脱落，提高了井下安全性。因此，本实施例中提供的套管直连式可旋转弹性扶正器的结构强度高，安全可靠。
38.本实施例的可选方案中，下限位部200与弹性扶正筒400之间的间隙设置为1-2mm。安装间隙原则上越小越好，但安装间隙过小会造成弹性扶正筒400与下限位部200接触过紧，弹性扶正筒400无法转动，而过大造成弹性扶正筒400在轴向方向上晃动过大，扶正器对套管的居中扶正效果变差，不利于套管下入。
39.本实施例的可选方案中，芯轴300的下部设置有一凸台500，下限位部200抵接于凸台500下部。凸台500的作用是进一步限制下限位部 200的位置，在扶正器下入过程中，下限位部200受到向上的阻力，避免下限位部200向上窜动，从而保证下限位部200与弹性扶正筒400之间的间隙为1-2mm，使弹性扶正筒400能灵活转动。
40.本实施例的可选方案中，芯轴300与弹性扶正筒400接触的表面上设置有光滑减磨涂层。涂层可以选用金属陶瓷，因为这种材质低摩阻、耐高温，可减少芯轴300与弹性扶正筒400之间的摩擦力。弹性扶正筒400的外壁与井壁接触，当弹性扶正筒400受到芯轴300的摩擦力作用产生转动趋势时，弹性扶正筒400外壁与井壁之间产生反向的摩擦阻力，而弹性扶正筒400的外壁与井壁之间接触面的粗糙程度要远大于芯轴300与弹性扶正筒400的内壁之间接触面的粗糙程度，因此，弹性扶正筒400外壁与井壁之间的摩擦阻力要大于芯轴300与弹性扶正筒 400之间的摩擦力，弹性扶正筒400保持静止，从而不会对井壁产生冲击。
41.本实施例的可选方案中，弹性扶正筒400包括环形底壁和设置于环形底壁上的若干扶正条410，相邻的扶正条410间隔设置且扶正条 410的外壁面向井壁。扶正条410间隔设置的好处是减少了扶正器下入时的阻力，而且，当井壁上有附着物时，相邻的扶正条410之间的空间可容纳附着物，避免了弹性扶正筒400对井壁的刮蹭。
42.较为优选的，本实施例中的扶正条410设置为4条，既保证扶正效果，同时制作简单。
43.本实施例的可选方案中，扶正条410均布在环形底壁的外周，多个扶正条410形成圆柱形的扶正空间，扶正空间的外径大于上限位部 100和下限位部200的外径，因此弹性扶正筒400被约束在上限位部100 和下限位部200之间形成的限位空间内，而且，扶正条410均布在环形底壁的外周，其好处是保证弹性扶正筒400的居中扶正作用，避免因扶正条410与井壁之间受力不均导致弹性扶正筒400扭曲。
44.本实施例的可选方案中，弹性扶正筒400的材质为非金属软弹性耐磨材料。非金属软弹性耐磨材料可以在套管下入过程中减缓扶正器对地层的冲击力，保护井壁，使套管下入更加顺利。
45.关于套管直连式可旋转弹性扶正器的工作原理具体说明如下：
46.在进行固井作业时，本实施例中的弹性扶正器随套管一起下入井中，扶正条410环形均布在弹性扶正筒400环形底壁的外周且在扶正筒旋转时，多条扶正条410形成圆柱形的扶正空间，扶正器与套管为同轴设置且扶正空间的外径大于套管的外径，因此，在扶正空间的作用下，套管不会贴在井壁上，扶正器对套管下入起到居中扶正作用；当需要旋转和上下活动套管时，连接在套管上的芯轴300随套管一起转动，因为芯轴300与弹性扶正筒400接触的内壁上设置有光滑减磨涂层，芯轴300与弹性扶正筒400之间的摩擦力较小，弹性扶正筒400在井壁的摩擦阻力下保持静止，避免了对井壁产生冲击；而芯轴300随套管一起转动也避免了对套管的磨损，提高水泥顶替率，从而提高固井质量。
47.实施例二
48.本实施例公开了一种弹性扶正设备，该设备包括实施例一述及的套管直连式可旋转弹性扶正器和与弹性扶正器螺纹连接的套管。
49.本实施例的可选方案中，芯轴300的上端和下端分别设置外螺纹，套管的连接部设置有内螺纹，芯轴300与套管通过螺纹连接，可根据下入井段的角度等因素，调整弹性扶正器安装在套管上的位置跟数量，随套管下入井内，在弹性扶正筒400的作用下，可保持套管处于居中位置，并可上下活动或转动套管时，因其弹性扶正筒400的材质为非金属软弹性耐磨材料，减缓扶正器对地层的冲击力，保护井壁，并且弹性扶正筒400 在井壁的作用下，不随芯轴300一起转动，从而既不会对井壁产生冲击，又避免对套管本体产生不利影响，提高
固井质量。
50.结合实施例一和实施例二，套管直连式可旋转弹性扶正器及弹性扶正设备的有益效果如下：
51.1、本实用新型提供的弹性扶正器结构简单、使用方便；
52.2、本实用新型提供的弹性扶正器结构强度高，安全可靠，能有效的托住套管本体，为固井施工便利；
53.3、弹性设计减缓扶正器对地层的冲击力，保护井壁，下套管更加顺利；
54.4、芯轴300与弹性扶正筒400接触的表面上设置有光滑减磨涂层，当需要旋转套管管柱时，带动芯轴300随套管旋转，减少了转动阻力，能更好的保护套管，提高水泥顶替率；
55.5、下限位部200与芯轴300为过盈配合，采用热装工艺，可防止下限位部200脱落，同时减少了其他连接方式紧固工艺中可能出现螺纹、销钉脱落，提高了井下安全性。
56.最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施方式技术方案的范围。