專利名稱：一種雙三角形扶正器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到用于石油天然氣開(kāi)采的一種雙三角形扶正器，屬于石油鉆井設(shè)備領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
在石油天然氣開(kāi)發(fā)工程中，現(xiàn)使用的扶正器種類很多，主要有彈性扶正器、剛性 扶正器、剛性滾輪扶正器、可變徑扶正器等。彈性扶正器在鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)井壁的刮削作用 比較強(qiáng)烈，并容易使扶正鋼片斷裂，更不適合多次使用。剛性扶正器是在與井眼直徑幾乎等 大的厚壁鋼管上加工出螺旋的鉆井液通道，此類扶正器的特點(diǎn)在于扶正體部分所占的環(huán)空 體積太大，對(duì)上返鉆井液的阻力較大，容易造成顆粒較大的巖屑在附近沉積，增加了卡鉆事 故發(fā)生的可能性。剛性滾輪扶正器其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時(shí)其上的泥漿通道較小，對(duì)鉆井液的 阻力較大?？勺兘?jīng)扶正器其結(jié)構(gòu)與使用更為復(fù)雜，在常規(guī)鉆井中一般不使用?，F(xiàn)代油氣井鉆井技術(shù)正在朝著節(jié)能與環(huán)保方向發(fā)展，這表明小井眼鉆井技術(shù)的推 廣應(yīng)用成為可能。小井眼鉆井技術(shù)鉆井時(shí)環(huán)空很小，要求井中工具鉆用環(huán)空體積小，故要求 使用小井眼中的扶正器要有較大的鉆井液通道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過(guò)綜合分析現(xiàn)有扶正器，結(jié)合現(xiàn)代鉆井 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，提供一種雙三角形扶正器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明一種雙三角形扶正器，主要由上接頭、上扶正體，下扶正體，下接頭組成。所 述上扶正體上有三個(gè)沿圓周呈120°均布的扶正塊。所述扶正塊的中間凹槽內(nèi)放有減小摩 擦的鋼球；所述扶正塊外表面敷焊有硬質(zhì)合金，以增加扶正塊的耐磨性，確保扶正效果。三 個(gè)扶正塊到上扶正體中心軸線的距離相同，且各個(gè)扶正塊與井壁同時(shí)接觸，扶正塊外表面 與井筒內(nèi)表面的接觸是直徑不同的兩圓柱面接觸，屬于線接觸。三個(gè)扶正塊在圓周上均布， 與井壁接觸的三條接觸線也沿圓周均布。因此，上扶正體與井壁總有三條在周向均布的接 觸線，這三條接觸線也為井筒內(nèi)一個(gè)內(nèi)接正三棱柱的三條棱線，故以這三條接觸線所形成 的井筒內(nèi)接正三棱將上扶正體框扶在了井筒中間，實(shí)現(xiàn)了扶正。井筒這一內(nèi)接正三棱柱為 扶正三棱柱。在上扶正體的截面上，扶正三棱柱截面為正三角形，該正三角形稱為扶正三角 形。所述扶正塊的截面是圓環(huán)形的，當(dāng)扶正塊與井壁接觸受到壓力時(shí)，沿圓周分布的 壓力均指向圓弧中心，這些壓力的合力將匯聚于一點(diǎn)。因在上扶正體同一截面有三個(gè)相同 的扶正塊，故有三個(gè)力的匯聚點(diǎn)，以這三個(gè)力的匯聚點(diǎn)為頂點(diǎn)，可形成一正三角形，三角形 在受到來(lái)自頂點(diǎn)的壓力時(shí)，具有很好的穩(wěn)定性。因此，在所述上扶正體內(nèi)放置有上受力三棱 柱，上受力三棱柱的三條棱邊位于三個(gè)扶正塊的根部，并卡在上扶正體內(nèi)的淺槽中，由上壓 緊環(huán)和調(diào)整環(huán)固定在上扶正體中，以承受來(lái)自三個(gè)扶正體傳遞的壓力，改善扶正器的受力效果。在上扶正體的截面上，上受力三棱柱截面就為以這三個(gè)力的匯聚點(diǎn)為頂點(diǎn)的正三角 形，該三角形稱為受力三角形。所述下扶正體與上扶正體結(jié)構(gòu)相同，但下扶正體中的受力三角形和扶正三角形均 與上扶正體中的受力三角形和扶正三角形分別互為倒立關(guān)系。下扶正體的三個(gè)扶正塊是 將上扶正體的三個(gè)扶正塊旋轉(zhuǎn)了 180°而放置，因此，下扶正體與井壁形成的扶正三棱柱同 上扶正體與井壁形成的扶正三棱柱是互為倒立關(guān)系。這樣，上下兩個(gè)相互倒立的扶正三棱 柱就將扶正器鎖定在了井筒中間，鉆桿柱得到了扶正。因扶正三棱柱在上扶正體截面上的 扶正三角形與扶正三棱柱在下扶正體截面上的扶正三角形是互為倒立的關(guān)系，在原理上， 一個(gè)扶正器有兩個(gè)扶正三角形，故稱作雙三角形扶正器。此外，對(duì)整過(guò)扶正器而言，它具有 六個(gè)在圓周上均布的扶正塊，每個(gè)扶正塊到扶正器軸線的距離是相同的，這樣使扶正器在 向任一個(gè)方向歪斜時(shí)，都能被扶正在井筒中間。并且，這六個(gè)扶正塊分別分布在上下扶正體 上，占有泥漿的過(guò)流面小，對(duì)泥漿流動(dòng)阻力小。為了保證上下扶正體的扶正三角形恰好互為倒立關(guān)系，并考慮到加工制造的難 度，故將上下扶正體設(shè)置為兩個(gè)相互獨(dú)立的單元。上下扶正體是通過(guò)中間直螺紋來(lái)連接，并 采用0型密封圈密封。通過(guò)調(diào)節(jié)放置于螺紋公扣和母扣之間的調(diào)整環(huán)的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)扶 正三角形的相對(duì)位置。本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)如下1、扶正器的扶正體尺寸較小，占用泥漿過(guò)流面積小，對(duì)泥漿流動(dòng)阻力小，更適用于 小井眼鉆井；2、扶正器內(nèi)部流道與鉆桿內(nèi)部流道相差不大，對(duì)鉆井液的流動(dòng)影響??；3、該 扶正器沿圓周布置六塊扶正塊，扶正效果好，又內(nèi)置受力三棱柱，增強(qiáng)了受載能力；4、整體 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造容易，材料消耗少，成本低。


圖1是本發(fā)明一種雙三角形扶正器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.上端蓋，2.上接頭，3.上壓緊環(huán)，4.上受力三棱柱，5.上扶正體，6.扶正 塊，7.頂蓋，8.鋼球，9.調(diào)整環(huán)，10.密封圈，11.下扶正體，12.下受力三棱柱，13.下壓緊 環(huán)，14.下接頭，15.下端蓋，16.扶正塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方案作具體說(shuō)明。如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明一種雙三角形扶正器由上接頭2、上扶正體5，下扶 正體11，下接頭14組成。所述上扶正體5上設(shè)有三個(gè)沿圓周方向呈120°均布的扶正塊6。 所述扶正塊6的中間凹槽內(nèi)放有減小摩擦的鋼球8 ；所述扶正塊6外表面敷焊有硬質(zhì)合金， 以增加扶正塊6的耐磨性，確保扶正效果。三個(gè)扶正塊6到上扶正體5中心軸線的距離相 同，且各個(gè)扶正塊6與井壁同時(shí)接觸，扶正塊6外表面與井筒內(nèi)表面的接觸是直徑不同的兩 圓柱面接觸，屬于線接觸。三個(gè)扶正塊6在圓周上均布，與井壁接觸的三條接觸線也沿圓周 均布。因此，上扶正體5與井壁總有三條在周向均布的接觸線，這三條接觸線也為井筒內(nèi)一
4個(gè)內(nèi)接正三棱柱的三條棱線，故以這三條接觸線所形成的井筒內(nèi)接正三棱將上扶正體5框 扶在了井筒中間，實(shí)現(xiàn)了扶正。如圖2所示，所述上扶正體5內(nèi)放置有上受力三棱柱4，上受力三棱柱4的三條棱 邊位于三個(gè)扶正塊6的根部，并卡在上扶正體5內(nèi)的淺槽中，并由上壓緊環(huán)3和調(diào)整環(huán)9固 定在上扶正體5中。扶正塊6的中間凹槽內(nèi)放有減小摩擦的鋼球8。在圖2、圖3中，所述下扶正體11與上扶正體5結(jié)構(gòu)相同，但下扶正體11中的受力 三角形和扶正三角形均與上扶正體5中的受力三角形和扶正三角形分別互為倒立關(guān)系。下 扶正體11的扶正塊16是將上扶正體5的扶正塊6旋轉(zhuǎn)了 180°而放置在圓周上，因此，下 扶正體11與井壁形成的扶正三棱柱同上扶正體5與井壁形成的扶正三棱柱是互為倒立關(guān) 系。上扶正體5與下扶正體11采用直螺紋連接，但連接后下扶正體11的三個(gè)扶正塊16與 上扶正體5的三個(gè)扶正塊6在周向的位置互為倒立關(guān)系，且連接后，上扶正體5中的上受力 三棱柱4和下扶正體11中的下受力三棱柱12也互為倒立關(guān)系。為了保證上扶正體5和下扶正體11的扶正三角形相互倒立的位置關(guān)系，上扶正體 5與下扶正體11是通過(guò)中間直螺紋來(lái)連接，并采用0型密封圈10密封。通過(guò)調(diào)節(jié)放置于螺 紋公扣和母扣之間的調(diào)整環(huán)9的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)扶正三角形的相對(duì)位置。該扶正器通過(guò)上接頭2和下接頭14來(lái)連入鉆桿柱。同時(shí)，上接頭2聯(lián)接在上扶正 體5上，壓緊上壓緊環(huán)3，使得上受力三棱柱4固定在上扶正體5內(nèi)；下接頭14聯(lián)接在下扶 正體11上，壓緊下壓緊環(huán)13，使得下受力三棱柱12固定在下扶正體11內(nèi)。
權(quán)利要求
一種雙三角形扶正器由上接頭(2)、上扶正體(5)、下扶正體(11)、下接頭(14)組成，其特征在于所述上扶正體(5)上設(shè)有三個(gè)沿圓周方向呈120°均布的扶正塊(6)；所述扶正塊(6)的中間凹槽內(nèi)放有減小摩擦的鋼球(8)；扶正塊(6)外表面敷焊有硬質(zhì)合金；三個(gè)扶正塊(6)到上扶正體(5)中心軸線的距離相同，且各個(gè)扶正塊(6)與井壁同時(shí)接觸，扶正塊(6)外表面與井筒內(nèi)表面的接觸是直徑不同的兩圓柱面接觸，屬于線接觸；上扶正體(5)與井壁總有三條在周向均布的接觸線，這三條接觸線也為井筒內(nèi)一個(gè)內(nèi)接正三棱柱的三條棱線，故以這三條接觸線所形成的井筒內(nèi)接正三棱將上扶正體(5)框扶在了井筒中間，實(shí)現(xiàn)了扶正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙三角形扶正器，其特征在于所述下扶正體(11)與上 扶正體(5)結(jié)構(gòu)相同，但下扶正體(11)中的受力三角形和扶正三角形均與上扶正體(5)中 的受力三角形和扶正三角形分別互為倒立關(guān)系；下扶正體(11)的扶正塊(16)是將上扶正 體(5)的扶正塊(6)旋轉(zhuǎn)了 180°而放置在圓周上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙三角形扶正器，其特征在于所述上扶正體(5)內(nèi)放 置有上受力三棱柱(4)，上受力三棱柱(4)的三條棱邊位于三個(gè)扶正塊(6)的根部，并卡在 上扶正體(5)內(nèi)的淺槽中，并由上壓緊環(huán)(3)和調(diào)整環(huán)(9)固定在上扶正體(5)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于石油天然氣開(kāi)采的一種雙三角形扶正器，它由上接頭、上扶正體，下扶正體，下接頭四部分組成。上扶正體上有三個(gè)沿圓周呈120°均布的扶正塊，扶正塊的中間凹槽內(nèi)放有減小摩擦的鋼球，扶正塊外表面敷焊有硬質(zhì)合金。各扶正塊到上扶正體中心軸線距離相同，與井壁同時(shí)接觸，且上扶正體與井壁總有三條在周向均布的接觸線，而以這三條接觸線為棱邊所形成的井筒內(nèi)接正三棱將上扶正體框扶在了井筒中間，實(shí)現(xiàn)了扶正。下扶正體與上扶正體結(jié)構(gòu)相同，但框扶下扶正體的井筒內(nèi)接正三棱柱與上扶正體的互為倒立關(guān)系，故扶正器就被兩個(gè)相互倒立的井筒內(nèi)接三棱柱鎖定在井筒中間。本發(fā)明對(duì)泥漿流動(dòng)阻力小，更適用于小井眼鉆井；整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造容易。
文檔編號(hào)E21B17/10GK101979817SQ201010556869
公開(kāi)日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者唐南, 張曉東, 王海娟, 龔彥 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)