一种可变径刚性扶正器制造技术

本发明专利技术公开了属于油气井工程技术领域的一种可变径刚性扶正器。可变径刚性扶正器包括套管、联动组件、上固定架组件、扶正片组件、下固定架组件和叶片锁死组件，页岩气水平井固井作业时将可变径扶正器装配到套管柱上并下放至井下预设位置。解锁叶片锁死组件，旋转套管，扶正片组件中某个扶正片在于井壁之间的摩擦力作用下相对套管转动，扶正叶片缓慢打开，各个扶正片通过联动组件形成联动，一起打开，实现对套管柱的扶正作用；本发明专利技术在不改变传统固井工艺的基础上，可实现套管居中，方便下入井内，缩短了套管下入时间，提高了油气井固井的质量，增加了经济效益。增加了经济效益。增加了经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种可变径刚性扶正器


[0001]本专利技术涉及油气井工程
，尤其涉及一种可变径刚性扶正器。

技术介绍

[0002]在油气井开采工程中，固井是关键环节之一。套管扶正器可减小套管偏心度，降低套管在井内的弯曲程度，可以明显提高套管居中度，有效防止水泥浆窜槽，减小套管与井壁的接触面积，可有效减小下套管风险以及显著提高固井质量。传统刚性扶正器外径大，且外径不可变，随着套管下入井内时会与井壁摩擦，下入困难，尤其是在页岩气水平井固井过程中，由于弹性扶正器弓片易压缩，扶正力较小，下入井下过程中弹性片与井壁持续摩擦，弹性片易磨损，支撑能力不足，常常使用刚性扶正器。
[0003]基于传统刚性扶正器下井过程中存在的问题，在不改变传统固井工艺的基础上，设计一种可变径刚性扶正器，对于降低固井成本和提高固井质量具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种可变径刚性扶正器，其特征在于，包括套管、联动组件、上固定架组件、扶正片组件、下固定架组件和叶片锁死组件；
[0005]其中，上固定架组件包括上外固定环，上内固定环；下固定架组件包括下外固定环，下内固定环；上外固定环、上内固定环、下外固定环、下内固定环均通过螺钉固定在套管上；
[0006]扶正片组件包括六个相同的扶正叶片，且扶正叶片的叶片轴固定在上外固定环与上内固定环、下外固定环与下内固定环形成的转动孔之间；
[0007]联动组件包括传动部分和防倒转部分；传动部分包括密封壳、连接轴承、连接座、联动小齿轮、联动大齿轮；连接轴承的内圈安装在套管上，连接轴承的外圈的下端面通过螺钉与连接座固连；连接座的下表面通过螺钉固接在联动大齿轮的上表面，连接座的上表面通过螺钉固接在连接轴承外圈下表面；联动小齿轮通过键与扶正叶片上端的叶片轴连接；联动大齿轮通过连接座与连接轴承的外圈固连；防倒转部分包括棘爪弹簧、棘爪、上套筒、棘轮和下套筒；棘轮固接在叶片轴上；棘爪安装在上内固定环的棘爪安装柱上，棘爪固定在上套筒与下套筒之间；棘爪弹簧的一端连接在棘爪上端面的安装柱上，另一端连接在上内固定环上的弹簧安装柱上；
[0008]叶片锁死组件用于将扶正叶片锁死，防止在下放套管时扶正叶片打开。
[0009]所述叶片锁死组件包括第一插座、牵引环和旋转座；第一插座的下端通过卡槽与牵引环连接，第一插座上端面的插销部分通过下外固定环上的孔插入扶正叶片的孔中；旋转座通过螺钉固连在套管上；牵引环通过螺纹与旋转座连接。
[0010]所述叶片锁死组件包括第二插座、卡销弹簧、卡销、滑动座；第二插座的上端插在扶正叶片下端面的孔中，第二插座通过卡销和卡销弹簧卡在滑动座上，使得第二插座在滑动座上单向滑动；卡销环绕分布在第二插座的内部，通过卡销弹簧使得卡销在第二插座中
横向移动；滑动座通过螺钉与套管固连。
[0011]所述叶片锁死组件由销钉组成，且销钉安装在扶正叶片下端面的孔中。
[0012]一种可变径刚性扶正器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013]步骤A1，将套管下入井下指定位置；
[0014]步骤A2，旋转套管，牵引环表面的凸起与井壁之间产生摩擦，牵引环相对旋转座旋转，带动第一插座向下移动，第一插座上端的插销轴从叶片下端面的孔洞和下内固定环孔洞中脱出，叶片锁死组件解锁，扶正片组件打开；
[0015]步骤A3，继续旋转套管，扶正叶片外表面的凸起与井壁间产生摩擦力，套管相对于扶正叶片旋转，当单个扶正叶片与井壁充分接触时，单个扶正叶片相对于套管转动；联动小齿轮在联动组件的作用下转动，进而带动联动大齿轮转动，与联动大齿轮啮合的各个联动小齿轮产生联动，各个扶正叶片打开；
[0016]步骤A4，当各个扶正叶片打开至适合井眼的尺寸时，棘爪与棘轮使得叶片轴单向转动，扶正叶片被卡死，完成套管的扶正工作。
[0017]一种可变径刚性扶正器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0018]步骤B1，将套管下入井下指定位置；
[0019]步骤B2，提拉套管，第二插座相对滑动座单向滑动，第二插座外端面的凸起与井壁之间产生摩擦，进而与套管产生轴向相对滑动，第二插座上部的轴端从扶正叶片中抽出，叶片锁死组件解锁，扶正片组件打开；
[0020]步骤B3，继续旋转套管，扶正叶片外表面的凸起与井壁间产生摩擦力，套管相对于扶正叶片产生旋转，当单个扶正叶片与井壁充分接触时，单个扶正叶片相对于套管转动；联动小齿轮在联动组件的作用下转动，进而带动联动大齿轮转动，与联动大齿轮啮合的各个联动小齿轮产生联动，各个扶正叶片打开；
[0021]步骤B4，当各个扶正叶片打开至适合井眼的尺寸时，棘爪与棘轮使得叶片轴单向转动，扶正叶片被卡死，完成套管的扶正工作。
[0022]一种可变径刚性扶正器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0023]步骤C1，将套管下入井下指定位置；
[0024]步骤C2，旋转套管，扶正叶片上的凸起与井壁产生摩擦，销钉受到摩擦剪切力作用，当销钉受到的切应力超过极限应力时，销钉被剪断，叶片锁死组件解锁，扶正片组件打开；
[0025]步骤C3，继续旋转套管，扶正叶片外表面上的凸起与井壁间产生摩擦力，套管相对于扶正叶片产生旋转，当单个扶正叶片与井壁充分接触时，单个扶正叶片相对于套管转动，联动小齿轮在联动组件的作用下转动，进而带动联动大齿轮转动，与联动大齿轮啮合的各个联动小齿轮产生联动，各个扶正叶片打开；
[0026]步骤C4，当各个扶正叶片打开至适合井眼的尺寸时，棘爪与棘轮使得叶片轴单向转动，扶正叶片被卡死，完成套管的扶正工作。
[0027]本专利技术的有益效果在于：
[0028]1、本专利技术可变径刚性扶正器安装在套管上下入井内时，扶正器处于闭合状态，有效解决了传统刚性扶正器下井时与井壁产生较大的摩擦力问题，能够使套管顺利下入井内；
[0029]2、对于不同大小的井眼，本专利技术可变径刚性扶正器随套管旋转不同的圈数，扶正器整体外径发生不同的变化，可以提高套管在井眼中的居中度；
[0030]3、本专利技术可变径刚性扶正器采用模块化设计，更换损坏部件较为方便、简单，其加工制造、运输也更加便捷；
[0031]4、本专利技术在不改变传统固井工艺的基础上，可实现套管居中，方便下入井内，缩短了套管下入时间，提高了油气井的质量，增加了经济效益。
附图说明
[0032]图1为本专利技术可变径刚性扶正器的三维轴测图；
[0033]图2为本专利技术可变径刚性扶正器的整体结构剖视图；
[0034]图3为联动组件的剖视图；
[0035]图4为联动组件的局部放大图；
[0036]图5为上固定架组件的剖视图；
[0037]图6为第一种叶片锁死组件的剖视图；
[0038]图7为第二种叶片锁死组件的结构图；
[0039]图8为第二种叶片锁死组件的局部放大图；
[0040]图9为第三种叶片锁死组件的仰视图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变径刚性扶正器，其特征在于，包括套管(1)、联动组件(2)、上固定架组件(3)、扶正片组件(4)、下固定架组件(5)和叶片锁死组件(6)；其中，上固定架组件(3)包括上外固定环(301)，上内固定环(302)；下固定架组件(5)包括下外固定环(501)，下内固定环(502)；上外固定环(301)、上内固定环(302)、下外固定环(501)、下内固定环(502)均通过螺钉固定在套管(1)上；扶正片组件(4)包括六个相同的扶正叶片(401)，且扶正叶片(401)的叶片轴固定在上外固定环(301)与上内固定环(302)、下外固定环(501)与下内固定环(502)形成的转动孔之间；联动组件(2)包括传动部分和防倒转部分；传动部分包括密封壳(201)、连接轴承(202)、连接座(203)、联动小齿轮(204)、联动大齿轮(205)；连接轴承(202)的内圈安装在套管(1)上，连接轴承(202)的外圈的下端面通过螺钉与连接座(203)固连；连接座(203)的下表面通过螺钉固接在联动大齿轮(205)的上表面，连接座(203)的上表面通过螺钉固接在连接轴承(202)外圈下表面；联动小齿轮(204)通过键与扶正叶片(401)上端的叶片轴连接；联动大齿轮(205)通过连接座(203)与连接轴承(202)的外圈固连；防倒转部分包括棘爪弹簧(206)、棘爪(207)、上套筒(208)、棘轮(209)和下套筒(210)；棘轮(209)固接在叶片轴上；棘爪(207)安装在上内固定环(302)的棘爪安装柱上，棘爪(207)固定在上套筒(208)与下套筒(210)之间；棘爪弹簧(206)的一端连接在棘爪(207)上端面的安装柱上，另一端连接在上内固定环(302)上的弹簧安装柱上；叶片锁死组件(6)用于将扶正叶片锁死，防止在下放套管(1)时扶正叶片(401)打开。2.根据权利要求1所述的可变径刚性扶正器，其特征在于，所述叶片锁死组件(6)包括第一插座(601)、牵引环(602)和旋转座(603)；第一插座(601)的下端通过卡槽与牵引环(602)连接，第一插座(601)上端面的插销部分通过下外固定环(501)上的孔插入扶正叶片(401)的孔中；旋转座(603)通过螺钉固连在套管(1)上；牵引环(602)通过螺纹与旋转座(603)连接。3.根据权利要求1所述的可变径刚性扶正器，其特征在于，所述叶片锁死组件(6)包括第二插座(701)、卡销弹簧(702)、卡销(703)、滑动座(704)；第二插座(701)的上端插在扶正叶片(401)下端面的孔中，第二插座(701)通过卡销(703)和卡销弹簧(702)卡在滑动座(704)上，使得第二插座(701)在滑动座(704)上单向滑动；卡销(703)环绕分布在第二插座(701)的内部，通过卡销弹簧(702)使得卡销(703)在第二插座(701)中横向移动；滑动座(704)通过螺钉与套管(1)固连。4.根据权利要求1所述的可变径刚性扶正器，其特征在于，所述叶片锁死组件(6)由销钉(801)组成，且销钉(801)安装在扶正叶片(401)下端面的孔中。5.一种权利要求2所述可变径刚性扶正器的使用方法，其特征在于，包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹宜勇，王岩，齐林山，龚振，曲从锋，刘斌辉，王立琰，崔明轩，白翰钦，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：