本發(fā)明提供了一種固井工具,具體提供了一種在套管作業(yè)時(shí)所用的彈性滾珠扶正器。
背景技術(shù):
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(guī)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(xiàn)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(yán)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(chǔ)上發(fā)展而來,滾珠通過其運(yùn)動方式能夠?qū)⑻坠芘c井壁之間的滑動摩擦變?yōu)闈L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?,F(xiàn)有的彈性滾珠扶正器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,本發(fā)明改變設(shè)計(jì)思路,大大簡化了彈性滾珠扶正器內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高其可靠性和井下工作穩(wěn)定性,并能根據(jù)井斜角的不同選取不同彈性系數(shù)的鋼板彈簧,給套管提供最佳的彈性支撐。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種彈性滾珠扶正器,能夠很好地適應(yīng)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(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取如下的技術(shù)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(fù)位,每條固定肋內(nèi),在靠近扶正器本體外壁的位置都設(shè)置有帶多個中孔的鋼板彈簧一條。
(3)每顆滾珠對應(yīng)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(shù)根據(jù)井斜角的不同而設(shè)置。
(6)設(shè)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ρm,鋼板彈簧彈性系數(shù)的計(jì)算方法為mgsinθ-kx-ρmgv=0。
v=π(d2-d2)/4
式中m—套管的質(zhì)量,kg;
d—套管的外徑,m;
d—套管的內(nèi)徑,m;
g—重力加速度,kg/n;
θ—井斜角,°;
k—彈性系數(shù),kn/m;
v—套管的體積,m3;
x—鋼板彈簧的長度,m;
ρm—下套管時(shí)的鉆井液密度,kg/m3。
(7)根據(jù)井斜角不同而設(shè)定的彈性系數(shù)能夠給予套管最佳的彈性支撐。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
(1)本發(fā)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(fā)明的鋼板彈簧能夠給每顆滾珠提供彈性支撐,結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計(jì)科學(xué),扶正效果好。
(3)本發(fā)明所使用鋼板彈簧的彈性系數(shù)根據(jù)井斜角的不同而設(shè)定,能夠給予套管最佳的彈性支撐。
(4)本發(fā)明中鋼板彈簧的彈性系數(shù)主要通過公式mgsinθ-kx-ρmgv=0,進(jìn)行計(jì)算,彈性系數(shù)的確定較為簡單。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的剖面圖。
圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖。
圖3為本發(fā)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(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
本發(fā)明的每條固定肋1中,在靠近扶正器主體2外壁的位置設(shè)置有帶多個中孔的鋼板彈簧3一條。
本發(fā)明的每顆滾珠4對應(yīng)一個鋼板彈簧的中孔。
本發(fā)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(fā)明的鋼板彈簧3給每顆滾珠4提供了支撐力。
本發(fā)明所使用鋼板彈簧3的彈性系數(shù)根據(jù)井斜角的不同而設(shè)定。
本發(fā)明中鋼板彈簧3的彈性系數(shù)的計(jì)算方法為mgsinθ-kx-ρmgv=0。
本發(fā)明中根據(jù)井斜角不同而設(shè)定的彈性系數(shù),能夠給予套管最佳的彈性支撐。