一種球形降摩減阻穩(wěn)定器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種球形降摩減阻穩(wěn)定器。
【背景技術(shù)】
[0002]石油鉆井中，摩阻始終存在于起下鉆、鉆進等過程，可以通過優(yōu)化鉆具組合和改善鉆井液性能等方法來達到降低摩阻的目的。
[0003]優(yōu)化鉆具組合通常采用增加常規(guī)穩(wěn)定器(也稱扶正器)來減小鉆柱與井壁的接觸面積，從而減小摩阻。起下鉆、鉆進過程中，常規(guī)穩(wěn)定器的扶正棱與井壁之間為滑動摩擦，且井壁粗糙，摩阻仍然很大，鉆機和鉆柱負載仍然較大，特別在水平井和大位移井中，這種現(xiàn)象更為明顯。
[0004]針對這種問題，專利“一種減阻降扭雙作用穩(wěn)定器”(專利號:ZL200920079144.5)提出了解決方法，該穩(wěn)定器本體采用分體式，外套安裝在兩段本體之間，外套軸向上分布有滾輪，滾輪通過銷軸安裝在外套上。該穩(wěn)定器的優(yōu)點是將穩(wěn)定器與井壁的旋轉(zhuǎn)滑動摩擦轉(zhuǎn)化為外套與本體的滑動摩擦，穩(wěn)定器與井壁的軸向滑動摩擦轉(zhuǎn)化為外套上滾輪與井壁的滾動摩擦，達到降低整個鉆柱與井壁的摩阻。該穩(wěn)定器的缺點是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，通過犧牲穩(wěn)定器本體的強度系數(shù)來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，況且在井下復(fù)雜多變的情況下，外套直接與穩(wěn)定器本體材料磨損，在交變應(yīng)力作用下容易出現(xiàn)鉆具斷裂等嚴重井下事故；由于地層巖性不一樣，外套上滾輪與井壁的接觸狀態(tài)也不一樣，極易引起在鉆柱滑動過程中滾輪相對于井壁不會出現(xiàn)滾動摩擦，仍然是滑動摩擦，況且滾輪銷軸承受著較大的負載，也容易引起銷軸的斷裂，滾輪落入井底，從而引起卡鉆甚至更大的井下完全事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服常規(guī)穩(wěn)定器的扶正棱與井壁之間為滑動摩擦，且井壁粗糙，摩阻很大的問題。
[0006]為此，本發(fā)明提供了一種球形降摩減阻穩(wěn)定器，包括本體，所述本體外由下而上依次套裝有下磨套、雙球形外套、上磨套，所述的下磨套和上磨套固定套在本體上，雙球形外套活動套裝在本體上，所述的雙球形外套外表面上有多個球形扶正棱。
[0007]所述的雙球形外套的外表面上設(shè)置有螺旋槽。
[0008]所述的雙球形外套外表面上的球形扶正棱有兩個，并且螺旋槽繞雙球形外套外表面轉(zhuǎn)一周的軸向長度大于兩個球形扶正棱之間的距離。
[0009]所述的本體套裝雙球形外套的部位以及雙球形外套球形扶正棱的球面上均鑲嵌或鑲焊有硬質(zhì)合金。
[0010]所述的上磨套和下磨套均套裝在本體上，并且通過止退螺栓將其固定。
[0011]所述的本體上設(shè)置有多道凸起的凸塊，所述的多道凸塊周向分布在本體上對應(yīng)于下磨套下端面的位置，下磨套下端面上設(shè)置有多個凹槽，所述的凹槽和凸塊一一對應(yīng)設(shè)置。
[0012]所述的凸塊和凹槽均為三個，以環(huán)向均布的方式分布。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，其中本體采用整體式，本體中部設(shè)置有硬質(zhì)合金，既保證了本體強度，又保證了本體的耐磨性。
[0014]2、本發(fā)明的球形外套采用雙球形，且設(shè)置有螺旋槽，既保證了充足的鉆井液流道，又保證了穩(wěn)定器與井壁間的有效接觸，且接觸面積較小，因此軸向滑動摩阻較小。
[0015]3、本發(fā)明的本體與雙球形外套間的周向旋轉(zhuǎn)摩擦代替?zhèn)鹘y(tǒng)穩(wěn)定器與井壁的旋轉(zhuǎn)摩擦，使得鉆進過程中扭矩減小。
[0016]4、本發(fā)明均勻分布連接在鉆具組合中，降摩減阻效果明顯，特別適用于水平井或大位移井鉆井過程，解決鉆進扭矩大、托壓嚴重、起下鉆摩阻大等鉆井問題。
[0017]5、本發(fā)明起出井口后，視磨損程度不同，可更換配件或直接重復(fù)使用。
[0018]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是凸塊和凹槽配合示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明:1、本體；2、上磨套；3、止退螺栓；4、雙球形外套；5、硬質(zhì)合金；6、螺旋槽；7、下磨套；8、凸塊；9、凹槽。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種特別適用于水平井和大位移井，結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠的降摩減阻穩(wěn)定器。
[0023]實施例1:
本實施例提供一種球形降摩減阻穩(wěn)定器，如圖1所示，包括本體1，所述本體I外由下而上依次套裝有下磨套7、雙球形外套4、上磨套2，所述的下磨套7和上磨套2固定套在本體I上，雙球形外套4活動套裝在本體I上，所述的雙球形外套4外表面上有多個球形扶正棱。
[0024]在進行起下鉆、鉆進等作業(yè)的時候，將本發(fā)明的這種穩(wěn)定器串接到管串中，由于雙球形外套4外邊的球形扶正棱要比一般的位置更靠外，所以與井壁接觸的部位只能是雙球形外套4外邊的球形扶正棱，進行起下鉆、鉆進等過程中，穩(wěn)定器只有球形扶正棱的最外端球面，相比于常規(guī)穩(wěn)定器的扶正棱，有效接觸面積比較小，產(chǎn)生摩擦的接觸面就非常小，產(chǎn)生的滑動摩擦力就比較小，摩阻減小，有利于起下鉆、鉆進作業(yè)的進行。
[0025]實施例2:
在實施例1的基礎(chǔ)上，本實施例在雙球形外套4的外表面上設(shè)置有螺旋槽6。雙球形外套4外表面上的球形扶正棱有兩個，并且螺旋槽6繞雙球形外套4外表面轉(zhuǎn)一周的軸向長度大于兩個球形扶正棱之間的距離。
[0026]螺旋槽6的設(shè)置，保證了充足的鉆井液流道。因為螺旋槽6繞雙球形外套4外表面轉(zhuǎn)一周的軸向長度大于兩個球形扶正棱之間的距離，這樣就能保證雙球形外套4在周向轉(zhuǎn)至任何角度情況下都至少有一個球形扶正棱與井壁接觸，這個長度的設(shè)置僅僅是為了滿足上述目的，是個最優(yōu)選值，只要能滿足使得雙球形外套4在周向轉(zhuǎn)至任何角度情況下都至少有一個球形扶正棱與井壁接觸這個條件，螺旋升角的角度可任意設(shè)置。
[0027]實施例3:
本實施例中，除了實施例1和實施例2的結(jié)構(gòu)外，在本體I套裝雙球形外套4的部位以及雙球形外套4球形扶正棱的球面上均鑲嵌或鑲焊有硬質(zhì)合金5。
[0028]由于穩(wěn)定器上的球形扶正棱的球面是與井壁接觸的位置，所以這個位置的摩擦是最嚴重的，在球面上鑲嵌硬質(zhì)合金5，硬質(zhì)合金5具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，可以在一定程度上減少摩擦帶來的損害，延長使用壽命。
[0029]本發(fā)明的上磨套2和下磨套7是固定套裝在本體I外的，在本實施例中，如圖2所示，本體I上設(shè)置有多道凸起的凸塊8，所述的多道凸塊8周向分布在本體I上對應(yīng)于下磨套7下端面的位置，下磨套7下端面上設(shè)置有多個凹槽9，所述的凹槽9和凸塊8 一一對應(yīng)設(shè)置。凸塊8的設(shè)置，可以防止下磨套、雙球形外套向下竄動，凸塊8和凹槽9的對應(yīng)配合設(shè)置，使得下磨套7周向更加固定，防止下磨套的周向轉(zhuǎn)動。
[0030]最優(yōu)選地，將凸塊8和凹槽9均設(shè)置為三個，凸塊8以環(huán)向均布的方式分布在本體I上，凹槽9與凸塊8配合實現(xiàn)其作用。
[0031]進一步地，上磨套2和下磨套7套裝在本體I外，并且通過止退螺栓3將其固定，止退螺栓3的設(shè)置對于凸塊8和凹槽9的結(jié)構(gòu)功能起到輔助的作用。
[0032]在作業(yè)過程中，上磨套2和下磨套7是固定不動的，而雙球形外套4并沒有固定，所以雙球形外套4可以繞著本體I旋轉(zhuǎn)，這樣本體I與雙球形外套4間的周向旋轉(zhuǎn)摩擦代替?zhèn)鹘y(tǒng)穩(wěn)定器與井壁的旋轉(zhuǎn)摩擦，使得鉆進過程中扭矩減小。在本體I套裝雙球形外套4的部位設(shè)置硬質(zhì)合金5，可以減少本體I與雙球形外套4間的摩擦損害，延長使用壽命。
[0033]綜上所述，本發(fā)明的這種球形降摩減阻穩(wěn)定器，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，利用球形扶正棱減小了穩(wěn)定器與井壁的有效接觸面積，降低了滑動摩擦力，可旋轉(zhuǎn)的雙球形外套還可以在一定程度上，用周向旋轉(zhuǎn)摩擦代替?zhèn)鹘y(tǒng)穩(wěn)定器與井壁的旋轉(zhuǎn)摩擦，使得鉆進過程中扭矩減小。
[0034]本發(fā)明連接在鉆具組合中，可均勻布置若干個，降低鉆具組合在井筒內(nèi)的摩阻，特別適用于水平井和大位移井，解決鉆進扭矩大、托壓嚴重、起下鉆摩阻大等鉆井問題。
[0035]以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種球形降摩減阻穩(wěn)定器，包括本體(I)，其特征在于:所述本體(I)外由下而上依次套裝有下磨套(7)、雙球形外套(4)、上磨套(2)，所述的下磨套(7)和上磨套(2)固定套在本體(I)上，雙球形外套(4)活動套裝在本體(I)上，所述的雙球形外套(4)外表面上有多個球形扶正棱。
2.如權(quán)利要求1所述的球形降摩減阻穩(wěn)定器，其特征在于:所述的雙球形外套(4)的外表面上設(shè)置有螺旋槽(6)。
3.如權(quán)利要求2所述的球形降摩減阻穩(wěn)定器，其特征在于:所述的雙球形外套(4)外表面上的球形扶正棱有兩個，并且螺旋槽(6)繞雙球形外套(4)外表面轉(zhuǎn)一周的軸向長度大于兩個球形扶正棱之間的距離。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的球形降摩減阻穩(wěn)定器，其特征在于:所述的本體(I)套裝雙球形外套(4)的部位以及雙球形外套(4)球形扶正棱的球面上均鑲嵌或鑲焊有硬質(zhì)合金(5) ο
5.如權(quán)利要求1所述的球形降摩減阻穩(wěn)定器，其特征在于:所述的上磨套(2)和下磨套(7 )套裝在本體(I)上，并且通過止退螺栓(3 )將其固定。
6.如權(quán)利要求5所述的球形降摩減阻穩(wěn)定器，其特征在于:所述的本體(I)上設(shè)置有多道凸起的凸塊(8)，所述的多道凸塊(8)周向分布在本體(I)上對應(yīng)于下磨套(7)下端面的位置，下磨套(7)下端面上設(shè)置有多個凹槽(9)，所述的凹槽(9)和凸塊(8)—一對應(yīng)設(shè)置。
7.如權(quán)利要求5所述的球形降摩減阻穩(wěn)定器，其特征在于:所述的凸塊(8)和凹槽(9)均為三個，以環(huán)向均布的方式分布。
【專利摘要】本發(fā)明屬于石油鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種球形降摩減阻穩(wěn)定器，包括本體，所述本體外由下而上依次套裝有下磨套、雙球形外套、上磨套，所述的下磨套和上磨套固定套在本體上，雙球形外套活動套裝在本體上，所述的雙球形外套外表面上有多個球形扶正棱，這種球形降摩減阻穩(wěn)定器，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，利用球形扶正棱減小了穩(wěn)定器與井壁的有效接觸面積，降低了滑動摩擦力，可旋轉(zhuǎn)的雙球形外套還可以在一定程度上，用周向旋轉(zhuǎn)摩擦代替?zhèn)鹘y(tǒng)穩(wěn)定器與井壁的旋轉(zhuǎn)摩擦，使得鉆進過程中扭矩減小，提高了起下鉆、鉆進作業(yè)的工作效率。
【IPC分類】E21B17-10
【公開號】CN104727760
【申請?zhí)枴緾N201510123593
【發(fā)明人】葉文勇, 胡東鋒, 魏小房, 王玉, 宋曉梅, 武自博
【申請人】中國石油集團川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月20日