[發(fā)明專利]螺旋多翼式萬向輪套管扶正器及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410838468.8
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104533313A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 步玉環(huán);李蘭明;柳華杰;郭勝來;唐龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10
• 代理公司: 山東舜天律師事務(wù)所 37226
• 代理人: 李新海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油開發(fā)鉆井時(shí)下套管固井、完井領(lǐng)域，特別適合于大位移井、水平井等水平位移大的所有井型的固井、完井施工，保證套管順利下入和提高固井質(zhì)量的一種螺旋多翼式萬向輪套管扶正器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著大位移井、長水平段水平井的應(yīng)用越來越廣泛，隨著水平位移的不斷增加，下套管過程中的摩擦阻力值越來越大，同時(shí)，套管環(huán)空偏心越來越嚴(yán)重，致使注水泥頂替效率不高。為了改變這種狀況，下套管過程中采用套管外加剛性扶正器的方案。但不同的扶正器效果相差非常大，如“CN?202673180?U”?剛性螺旋滾輪扶正器，套管下入過程與井壁為滾動(dòng)摩擦，極大的減小了摩擦阻力，但對于復(fù)雜的井眼情況滾輪很容易卡死，從而導(dǎo)致起不到應(yīng)有的效果，同時(shí)由于扶正體之間的空隙較大，水泥漿穿過相鄰扶正條之間空隙時(shí)形成一定的擾流，一定程度上提高了水泥漿的頂替效率，但水泥漿流過時(shí)其旋動(dòng)力不足，流態(tài)紊亂，不利于水泥漿的充分替漿，因此對于后期固井階段水泥漿的頂替卻起不到很好的效果；再如“CN?202718638?U”超低阻滾珠套管扶正器，下套管過程中變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦且為點(diǎn)接觸滾動(dòng)摩擦，極大的減小了下套管過程中的摩擦阻力，但是該扶正器防脫擋板和鋼珠之間極容易被井壁上的泥餅或砂礫卡死而變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦，起不到應(yīng)有的減小阻力的效果，同時(shí)，該扶正器在后期水泥漿頂替過程中無法提高頂替效率，無法提高后期固井質(zhì)量。考慮到現(xiàn)有的剛性扶正器在處理大位移井下套管過程中摩擦阻力過大而導(dǎo)致套管無法下入到指定深度的問題和水泥漿頂替效率不高的問題的局限性，所以，為了更好地解決上述問題，能很好的解決減小摩擦阻力和提高頂替效率問題的新式套管扶正器的研制迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決上述技術(shù)問題之一，提供一種螺旋多翼式萬向輪套管扶正器及其應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出一種螺旋多翼式萬向輪套管扶正器，包括本體，所述本體外壁上均布設(shè)有若干個(gè)扶正體，每個(gè)扶正體上設(shè)有至少一個(gè)萬向輪，且萬向輪凸出于所述扶正體外表面，在所述本體的外壁的每兩個(gè)扶正體之間均設(shè)有至少一個(gè)導(dǎo)流片，所述導(dǎo)流片相對于本體的軸向方向呈斜向設(shè)置，且所述導(dǎo)流片與扶正體平行設(shè)置或存在夾角。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的螺旋多翼式萬向輪套管扶正器通過所述扶正器的萬向輪使得下套管過程中的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，且在不規(guī)則的井眼中萬向輪可自行選擇合理走向，極大程度的減小其摩擦阻力，使套管順利下到指定深度或有效延伸套管下入深度；通過采用本發(fā)明螺旋多翼式萬向輪套管扶正器，在水泥漿頂替過程中，所述扶正器的扶正體和導(dǎo)流片對水泥漿產(chǎn)生一個(gè)螺旋導(dǎo)流作用，使得注水泥排量在低于單純軸向流動(dòng)臨界雷諾數(shù)的排量條件下即可形成紊流頂替的效果，既可以有效解決泥漿泵的負(fù)荷不能滿足大排量注替的問題，又能很好地解決低注替排量對水泥漿稠化時(shí)間要求太長難以調(diào)整的問題，從而使得該扶正器整體作用效果達(dá)到了降低摩擦阻力和提高固井質(zhì)量的雙重作用。

綜上可知，本發(fā)明的螺旋多翼式萬向輪套管扶正器既能極大地減小下套管過程中的摩擦阻力，保證套管的順利下入到指定深度或有效的延伸套管的下入深度，又能極大程度的提高水泥漿的頂替效率，從而使得該扶正器整體作用效果達(dá)到了降低摩擦阻力和提高固井質(zhì)量的雙重作用。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的螺旋多翼式萬向輪套管扶正器還可以具有以下附加技術(shù)特征：

優(yōu)選的，所述扶正體相對本體的軸向方向也呈斜向設(shè)置，且相對于本體的軸向方向，所述扶正體與導(dǎo)流片斜向同一側(cè)。由此可知，由于扶正體傾斜方向與導(dǎo)流片一致，故能減少扶正體在水泥漿前進(jìn)方向上對其的阻力。當(dāng)導(dǎo)流片與扶正體平行設(shè)置時(shí)，扶正體對水泥漿的阻力最小，也可使水泥漿產(chǎn)生螺旋流；當(dāng)導(dǎo)流片與扶正體存在夾角時(shí)，由于經(jīng)導(dǎo)流片導(dǎo)流的水泥漿流動(dòng)方向與扶正體不一致，故可使水泥漿產(chǎn)生較好的紊流狀態(tài)，進(jìn)而提高水泥漿的頂替效率，提高固井質(zhì)量。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)流片與扶正體之間的夾角從上端到下端逐漸變大。由此可知，該夾角處于連接漸變中，能使水泥漿產(chǎn)生更好的旋流狀態(tài)，從而使水泥漿能夠充分替漿，提高頂替效率。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述導(dǎo)流片相對于扶正體之間的夾角由30°漸變?yōu)?0°。

優(yōu)選的，所述扶正體內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)萬向輪安裝槽，萬向輪安裝槽內(nèi)設(shè)有定位螺孔，所述萬向輪通過銷軸安裝在所述定位螺孔內(nèi)。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)流片的長度小于扶正體的長度，導(dǎo)流片的高度小于扶正體的高度，導(dǎo)流片的寬度小于扶正體的寬度。

優(yōu)選的，所述扶正體的數(shù)量為4～6個(gè)。

優(yōu)選的，所述每個(gè)扶正體上設(shè)置2～3個(gè)萬向輪。