[發明專利]彈性滾珠扶正器

在審

• 申請號: 201710445812.0
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107345475A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 張杰;李鑫;李翠楠
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供了一種固井工具，具體提供了一種在套管作業時所用的彈性滾珠扶正器。

背景技術

扶正器是油井固井施工中的一個重要部件，主要用來保持套管的居中度。常規扶正器分為兩種，剛性扶正器和彈性扶正器。這兩種扶正器與井壁之間的摩擦方式為滑動摩擦，套管下入過程中摩擦阻力較大。

為了有效解決滑動摩擦阻力大的問題，出現了滾柱扶正器。但是這些類型的扶正器只能給套管提供剛性支撐，不利于套管串安全、順利的通過狗腿度嚴重的井段。

彈性滾珠扶正器是在彈性扶正器和滾珠扶正器的基礎上發展而來，滾珠通過其運動方式能夠將套管與井壁之間的滑動摩擦變為滾動摩擦，大大減小了套管與井壁之間的摩擦，從而能夠更好地減小套管下入阻力。現有的彈性滾珠扶正器設計結構復雜，本發明改變設計思路，大大簡化了彈性滾珠扶正器內部結構，提高其可靠性和井下工作穩定性，并能根據井斜角的不同選取不同彈性系數的鋼板彈簧，給套管提供最佳的彈性支撐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種彈性滾珠扶正器，能夠很好地適應井斜角的變化，給予套管足夠的彈性支撐，更好地解決固井過程中套管下入困難的難題。

為了實現上述目的，本發明采取如下的技術方案：

(1)一種彈性滾珠扶正器，該扶正器包括固定肋、扶正器本體、鋼板彈簧和滾珠。

(2)為了便于滾珠的壓縮與復位，每條固定肋內，在靠近扶正器本體外壁的位置都設置有帶多個中孔的鋼板彈簧一條。

(3)每顆滾珠對應一個中孔。

(4)每個中孔的孔面打磨成與滾珠相吻合的凹球面。

(5)鋼板彈簧的彈性系數根據井斜角的不同而設置。

(6)設定鋼板彈簧的長度為x，單個彈性滾珠扶正器支撐套管段的體積為V，鉆井液的密度為ρ_m，鋼板彈簧彈性系數的計算方法為mgsinθ-kx-ρ_mgV＝0。

V＝π(D²-d²)/4

式中m—套管的質量，kg；

D—套管的外徑，m；

d—套管的內徑，m；

g—重力加速度，kg/N；

θ—井斜角，°；

k—彈性系數，kN/m；

V—套管的體積，m³；

x—鋼板彈簧的長度，m；

ρ_m—下套管時的鉆井液密度，kg/m³。

(7)根據井斜角不同而設定的彈性系數能夠給予套管最佳的彈性支撐。

本發明的優點：

(1)本發明采用滾珠方式，以滾動摩擦取代了滑動摩擦，摩擦阻力減小，提高了固井過程中套管下入的安全性。

(2)本發明的鋼板彈簧能夠給每顆滾珠提供彈性支撐，結構簡單，設計科學，扶正效果好。

(3)本發明所使用鋼板彈簧的彈性系數根據井斜角的不同而設定，能夠給予套管最佳的彈性支撐。

(4)本發明中鋼板彈簧的彈性系數主要通過公式mgsinθ-kx-ρ_mgV＝0，進行計算，彈性系數的確定較為簡單。

附圖說明

圖1為本發明的剖面圖。

圖2為本發明的側視圖。

圖3為本發明的單個彈性滾珠扶正器支撐套管段的受力分析圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明做進一步說明。

本發明的每條固定肋1中，在靠近扶正器主體2外壁的位置設置有帶多個中孔的鋼板彈簧3一條。

本發明的每顆滾珠4對應一個鋼板彈簧的中孔。

本發明中每個中孔的孔面打磨成與滾珠4相吻合的凹球面。

本發明的鋼板彈簧3給每顆滾珠4提供了支撐力。

本發明所使用鋼板彈簧3的彈性系數根據井斜角的不同而設定。

本發明中鋼板彈簧3的彈性系數的計算方法為mgsinθ-kx-ρ_mgV＝0。

本發明中根據井斜角不同而設定的彈性系數，能夠給予套管最佳的彈性支撐。