本發(fā)明是關(guān)于一種用于石油鉆井的井下工具，尤其涉及一種具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器。

背景技術(shù)：

油氣田在水平大位移井、定向井以及常規(guī)井等的鉆井作業(yè)中，由重力以及鉆頭與地層間的相互復(fù)雜的作用力，使得鉆柱易產(chǎn)生偏斜或易躺在井壁，很難居中，嚴(yán)重影響鉆井質(zhì)量。常規(guī)鉆柱扶正器的扶正精度不高，對提高鉆柱居中度作用有限，常規(guī)剛性扶正器在井下工作時被磨損現(xiàn)象也非常嚴(yán)重，周向阻力很大。在鉆井過程中為了控制和調(diào)整井眼井斜，會大量使用扶正器，目前使用的扶正器除了剛性扶正器就是彈性扶正器，彈性扶正器主要根據(jù)彈簧的原理設(shè)計，具有較高的復(fù)位力，但下入和起出過程中會產(chǎn)生極大的軸向摩擦阻力，支撐力也不及剛性扶正器。

在大位移鉆井的水平井段，由于鉆井工具躺在井壁，旋轉(zhuǎn)和向前鉆進的阻力都很大，很難實現(xiàn)水平推動鉆頭向前運動，不能像豎直井通過鉆鋌加壓在鉆頭上實現(xiàn)鉆進。在鉆井過程中，應(yīng)該盡量準(zhǔn)確有效地控制井眼軌跡，提高機械鉆速，減小軸向和周向摩擦阻力，降低鉆井成本。扶正器作為鉆井過程的關(guān)鍵工具，應(yīng)盡量滿足復(fù)雜鉆井條件的技術(shù)要求，降低經(jīng)濟成本，隨著鉆井?dāng)?shù)量越來越多，鉆井難度越來越大，油井需要一種能夠使鉆桿居中度提高、磨損度降低、方便下入和起出，從而提高鉆井井眼質(zhì)量的井下實用工具。由此，本發(fā)明人憑借相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出了一種具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中所述的在水平井中鉆柱的居中度不高，擺動大，給鉆頭加壓困難，井壁摩擦阻力大，使用壽命短，鉆井井壁質(zhì)量不好。本發(fā)明提供具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器，本發(fā)明通過扶正器的滾輪與井壁接觸，將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減小井下工具的工作時的周向阻力，滾輪在井壁螺旋滾動推動鉆頭向前鉆進，該扶正器的扶正功能，增加鉆進過程中井下鉆具的居中度，并減少在提升和下井過程中對鉆頭的損壞，起保徑的作用，減小鉆井的軸向阻力，方便鉆頭多次起出和下入。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器是由本體和滾輪總成組成，所述的本體前后端通過螺紋扣連接在井下鉆井工具之間，本體的圓柱外表面周向存在均勻分布的棱臺，每個棱臺都加工一個缺口用于安裝滾輪總成；所述的滾輪總成包括滾輪、合金齒a、螺帽、螺栓軸、擋油環(huán)、外耐磨套筒、內(nèi)耐磨套筒、密封圈，先依次將內(nèi)耐磨套筒、外耐磨套筒和滾輪組裝在一起，然后在滾輪的兩端臺階孔各安裝個擋油環(huán)，最后用螺栓軸和螺帽將其固定在本體的棱臺缺口處，o型密封圈安裝在擋油環(huán)的密封槽內(nèi)，密封外界鉆井液進入滾輪總成的旋轉(zhuǎn)副里面，本發(fā)明的具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器，滾輪與井壁的摩擦方式將一般扶正器的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減小了鉆井過程中井下工具與井壁的阻力，滾輪的軸向與本體的軸向存在一定的夾角，鉆進過程中滾輪在井壁內(nèi)部螺旋滾動推動井下工具向前移動，并為鉆頭提供鉆壓，特別在水平井段可以減小旋轉(zhuǎn)阻力并推動鉆頭向前鉆進。

上述方案中所述的具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器，其特征在于：所述的本體外側(cè)圓周方向均勻分布的棱臺數(shù)量為3個，棱臺上加工有矩形缺口，缺口的兩端鉆有臺階孔，可以實現(xiàn)將滾輪安裝在缺口處，并滿足滾輪凸出的工作外徑大于棱臺的周向直徑。

上述方案中所述的具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器，其特征在于：滾輪的軸向與本體軸向存在的角度，該角度的大小可以根據(jù)鉆具的轉(zhuǎn)速和所需的鉆壓來確定。

上述方案中所述的具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器，其特征在于：所述的由于滾輪斜安裝在本體上，為實現(xiàn)滾輪外表面與井壁內(nèi)表面線接觸，將滾輪的外表面設(shè)計為鼓形。

上述方案中所述的具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器，其特征在于：所述的滾輪的外表面鑲有合金齒防止與井壁打滑，導(dǎo)致增加鉆壓功能失效。

上述方案中所述的具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器，其特征在于：所述的本體在安裝滾輪機構(gòu)處依次鑲有合金齒a、合金齒b和合金齒c，本體上的合金齒與安裝在滾輪的合金齒相互交錯排列，可以防止?jié)L輪在井下發(fā)生泥包。

本發(fā)明的有益效果是：(1)解決了井下鉆具容易造成的遇阻或遇卡的難題，以滾輪的滾動摩擦代替滑動摩擦；(2)該扶正器的滾輪總成采用安裝可靠，拆裝方便的連接方式,并同時在輪滾表面上鑲有合金齒，大大提高扶正器的耐磨性和工作可靠性；（3）在水平鉆井、定向鉆井以及常規(guī)鉆井中，該扶正器有扶正作用同時還能為鉆頭提供鉆壓；(4)該扶正器的滾輪總成能有效避免被巖屑卡住的問題，并方便鉆井過程中鉆柱的下入和起出；（5）該扶正器機械結(jié)構(gòu)簡單，滾輪和本體之間的合金齒相互交錯排列，能有效防止泥包現(xiàn)象導(dǎo)致的滾輪失效，并使井壁質(zhì)量得到提高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的滾輪總成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明圖1中的a-a截面圖。

圖4是本發(fā)明圖1的仰視圖。

圖5是本體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本體結(jié)構(gòu)三維示意圖。

圖中1.本體，2.滾輪，3.合金齒a，4.螺帽，5.螺栓軸，6.擋油環(huán)，7.外耐磨套筒，8.內(nèi)耐磨套筒，9.合金齒b，10.合金齒c，11.o型密封圈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。

參見附圖，本發(fā)明提出的具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器是本體1和滾輪總成組成，所述的本體1前后端通過螺紋扣連接在井下鉆井工具之間，本體1的圓柱外表面周向存在均勻分布的棱臺，每個棱臺都加工一個缺口用于安裝滾輪總成；所述的滾輪總成由滾輪2、合金齒a3、螺帽4、螺栓軸5、擋油環(huán)6、外耐磨套筒7、內(nèi)耐磨套筒8和o型密封圈11組成，先依次將內(nèi)耐磨套筒8、外耐磨套筒7和滾輪2組裝在一起，然后在滾輪2的兩端臺階孔各安裝個擋油環(huán)6，最后用螺栓軸5和螺帽4將其固定在本體1的棱臺缺口處，o型密封圈11安裝在擋油環(huán)6的密封槽內(nèi)，密封外界鉆井液進入滾輪總成的旋轉(zhuǎn)副里面，本發(fā)明的具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器，滾輪2與井壁的摩擦方式將一般扶正器的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減小了鉆井過程中井下工具與井壁的阻力，滾輪2的軸向與本體1的軸向存在一定的夾角，鉆進過程中滾輪2在井壁內(nèi)部螺旋滾動推動井下工具向前移動，并為鉆頭提供鉆壓，特別在水平井段可以減小旋轉(zhuǎn)阻力并推動鉆頭向前鉆進。

所述的本體1外側(cè)圓周方向均勻分布的棱臺數(shù)量為3個，棱臺上加工有矩形缺口，缺口的兩端鉆有臺階孔，可以實現(xiàn)將滾輪2安裝在缺口處，并滿足滾輪2凸出的工作外徑大于棱臺的周向直徑，滾輪2的軸向與本體1軸向存在的角度，該角度的大小可以根據(jù)鉆具的轉(zhuǎn)速和所需的鉆壓來確定。

所述的滾輪2斜安裝在本體1上，為實現(xiàn)滾輪2外表面與井壁內(nèi)表面線接觸，將滾輪2的外表面設(shè)計為鼓形。滾輪2的外表面鑲有合金齒防止與井壁打滑，導(dǎo)致增加鉆壓功能失效。本體1在安裝滾輪機構(gòu)處依次鑲有合金齒a3、合金齒b9和合金齒c10，本體1上的合金齒與安裝在滾輪2的合金齒3相互交錯排列，可以防止?jié)L輪2在井下發(fā)生泥包。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種具有防泥包與加壓推進功能的減摩扶正器，包括本體和滾輪總成。所述的本體通過螺紋扣連接在井下工具之間，滾輪總成安裝在本體外側(cè)圓周方向均勻分布的棱臺處，滾輪總成的滾輪軸向與本體軸向存在一定的夾角，在鉆進過程中本體旋轉(zhuǎn)，滾輪在井壁上螺旋滾動推動井下工具向前移動，并為鉆頭提供鉆壓，滾輪外表面和本體安裝滾輪總成處都鑲有合金齒，將摩擦方式變?yōu)闈L動摩擦，可以減小井下鉆具在鉆進過程中與井壁的摩阻，還能防止?jié)L輪泥包發(fā)生失效。本發(fā)明結(jié)構(gòu)相對簡單，成本低廉，強度高，使用壽命長，解決了現(xiàn)有技術(shù)中所存在的減阻效果差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強度低和使用壽命短的技術(shù)難題。

技術(shù)研發(fā)人員：田家林;朱志;李居瑞;楊毅;林曉月;張?zhí)眉?br/>受保護的技術(shù)使用者：西南石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.05
技術(shù)公布日：2017.09.05