專利名稱:一種具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，涉及石油、天然氣鉆井工程的井下工具，包括穩(wěn)定器本體及其兩端的連接結(jié)構(gòu)，在穩(wěn)定器本體外表面上設(shè)置有扶正結(jié)構(gòu)，所述扶正結(jié)構(gòu)由若干個獨立的扶正塊組成，所述扶正塊在穩(wěn)定器本體圓周方向上和軸線方向上不連續(xù)分布。本實用新型能夠提高鉆柱系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，降低鉆具卡鉆風(fēng)險的鉆具穩(wěn)定器。
【專利說明】 一種具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石油、天然氣鉆井工程的井下工具，具體涉及一種鉆井工具一一鉆具穩(wěn)定器。

【背景技術(shù)】
[0002]在石油、天然氣鉆井工程中，鉆柱系統(tǒng)的總長度通常能達到數(shù)千米甚至上萬米，在鉆井過程中鉆柱系統(tǒng)要受到拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)以及與井壁間的接觸摩擦力等載荷作用，而使鉆柱系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生屈曲變形、鉆柱偏磨甚至共振等現(xiàn)象，經(jīng)常導(dǎo)致井眼軌跡偏離理論設(shè)計軌跡，甚至鉆具斷裂等的發(fā)生。
[0003]為約束、控制鉆柱系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)鉆進過程中的橫向位移，在鉆具組合設(shè)計時常常在鉆柱系統(tǒng)的某些位置連接一個或多個鉆具穩(wěn)定器，以起到穩(wěn)定鉆柱系統(tǒng)，控制井眼軌跡走向的作用。常規(guī)的鉆具穩(wěn)定器根據(jù)具體結(jié)構(gòu)形式的不同，分為可換套穩(wěn)定器、整體螺旋穩(wěn)定器和整體直棱穩(wěn)定器等，其主要的功能結(jié)構(gòu)一一 “扶正結(jié)構(gòu)”均為螺旋型或直線型的棱條狀結(jié)構(gòu)。
[0004]具有棱條狀扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器與井壁間的接觸面積大，特別是大位移井、大斜度定向井、水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井過程中所產(chǎn)生的摩擦阻力高，降低了鉆頭鉆井扭矩響應(yīng)和鉆井能量利用率，且容易出現(xiàn)井壁掉塊卡鉆、縮頸卡鉆等嚴(yán)重卡鉆事故。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種能夠提高鉆柱系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，降低鉆具卡鉆風(fēng)險的鉆具穩(wěn)定器。
[0006]本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]一種具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，包括穩(wěn)定器本體及其兩端的連接結(jié)構(gòu)，在穩(wěn)定器本體外表面上設(shè)置有扶正結(jié)構(gòu)，所述扶正結(jié)構(gòu)由若干個獨立的扶正塊組成，所述扶正塊在穩(wěn)定器本體圓周方向上和軸線方向上不連續(xù)分布。
[0008]上述方案中，當(dāng)任一扶正塊在穩(wěn)定器本體圓周方向上與相鄰的扶正塊不接觸，此為圓周方向上不連續(xù)；同理，相鄰兩扶正塊在軸向方向上不接觸，此為軸向方向上不連續(xù)。
[0009]作為選擇，所述各扶正塊在所述穩(wěn)定器本體軸線方向上錯位布置。
[0010]上述方案中，“錯位布置”一方面可減少穩(wěn)定器本體與井壁間的接觸面積并有效降低摩擦阻力；另一方面所形成的特殊流道結(jié)構(gòu)更有利于防止因井壁掉塊等原因造成的卡鉆事故的發(fā)生。
[0011]作為選擇，所述扶正塊在所述穩(wěn)定器本體上螺旋布置。作為進一步選擇，所述扶正塊在所述穩(wěn)定器本體上呈多頭螺旋線狀的螺旋布置。
[0012]上述方案中，所述“螺旋布置”是指扶正塊以螺旋線為母線，在穩(wěn)定器本體外表面上依次排列，所述“螺旋線”可以為左旋螺旋線也可以為右旋螺旋線，所述“螺旋線”可以為單頭螺旋線、雙頭螺旋線、也可以為多頭螺旋線。扶正塊呈不連續(xù)螺旋狀依次排列，一方面可以有效降低鉆具穩(wěn)定器與丼壁間的摩擦阻力，另一方面通過合理排布扶正結(jié)構(gòu)的組成密度，可以靈活增加或降低鉆具穩(wěn)定器的流道結(jié)構(gòu)，降低泥包和卡鉆事故的發(fā)生幾率。
[0013]作為選擇，所述扶正塊的橫截面為圓形。
[0014]作為選擇，所述扶正塊的橫截面輪廓線由至少三條線段連接構(gòu)成，每一線段各自為直線段或曲線段。作為進一步選擇，所述扶正塊的橫截面為不規(guī)則多邊形。
[0015]上述方案中，所列具有圓形、多邊形等扶正塊橫截面輪廓線形式的鉆具穩(wěn)定器，在與井壁接觸摩擦滑移過程中為銳角或銳邊接觸(如圖9所示)，也即將常規(guī)楞條狀扶正塊的直線或大曲率光滑曲線的“刮切接觸”改變?yōu)椤袄缦鹘佑|”，增強了鉆具穩(wěn)定器的保徑能力。
[0016]作為選擇，所述扶正塊上固定有主動切削齒或被動耐磨齒，或主動切削齒和被動耐磨齒組合而成。
[0017]上述方案中，所謂“主動切削齒”定義為切削齒在扶正塊上的固定方式為“切削齒工作面的法向線與切削齒所在位置點的穩(wěn)定器徑向線所夾角度較大”，一般情況下該角度不小于60°，該種情況下切削齒能以負前角吃入并刮切井壁，達到主動保徑的效果；所謂“被動耐磨齒”定義為切削齒在扶正塊上的固定方式為“切削齒工作面的法向線與切削齒所在位置點的穩(wěn)定器徑向線所夾角度較小”，該角度一般小于10°，該種情況下切削齒僅能以摩擦擠壓方式保徑，稱之為被動保徑。
[0018]作為選擇，所述主動切削齒和/或被動耐磨齒選自PDC齒、硬質(zhì)合金齒、孕鑲金剛石復(fù)合齒中的一種或多種。
[0019]前述本實用新型主方案及其各進一步選擇方案可以自由組合以形成多個方案，均為本實用新型可采用并要求保護的方案。
[0020]本實用新型的有益效果:
[0021]1.本專利中的不連續(xù)扶正塊構(gòu)成的扶正結(jié)構(gòu)，減少了與井壁間的接觸摩擦阻力，同時采用“犁削”方式刮切井壁，使其具有較強的主動保徑切削能力，可有效減少鉆具穩(wěn)定器因摩阻卡鉆或井壁縮頸卡鉆等事故的發(fā)生，提高了鉆井安全性。
[0022]2.不連續(xù)分布的扶正塊構(gòu)成的扶正結(jié)構(gòu)，改善了鉆具穩(wěn)定器的外表面流道分布形式，流道間隙小，鉆井液流速急劇，可減輕穩(wěn)定器流道泥包、井下落物、井壁掉塊等問題對正常鉆井作業(yè)造成的不利影響。

【附圖說明】

[0023]圖1是本專利第一個實施例的立體圖。
[0024]圖2是本專利第一個實施例中扶正塊橫截面示意圖。
[0025]圖3是本專利第一個實施例中扶正結(jié)構(gòu)周向展開圖。
[0026]圖4是本專利第二個實施例的扶正塊端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5是本專利第三個實施例中扶正塊橫截面示意圖。
[0028]圖6是本專利第三個實施例的扶正塊端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖7是本專利第四個實施例中扶正塊橫截面示意圖。
[0030]圖8是本專利第四個實施例的扶正塊端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖9本專利所述扶正塊與井壁“犁削接觸”示意圖。
[0032]上述圖中，其中:1、穩(wěn)定器本體，11、外螺紋結(jié)構(gòu)，12、內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，2、扶正塊，21、被動耐磨齒，22、主動切削齒，23、扶正塊橫截面輪廓線，

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0034]實施例1:
[0035]如圖1、2、3所示，一種具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，包括穩(wěn)定器本體1，在穩(wěn)定器本體I的兩端分別設(shè)置有內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)12和外螺紋結(jié)構(gòu)11的連接結(jié)構(gòu)，在穩(wěn)定器本體I的外表面設(shè)置有扶正結(jié)構(gòu)，扶正結(jié)構(gòu)由若干個獨立的扶正塊2構(gòu)成，且扶正塊2在穩(wěn)定器本體I圓周方向上和軸線方向上不連續(xù)分布。作為選擇，各扶正塊2在穩(wěn)定器本體I軸線方向上錯位布置。更進一步地，扶正塊2在穩(wěn)定器本體I上螺旋布置。如本實施例所示，扶正塊2在穩(wěn)定器本體I圓周方向均勻分布和軸線方向交錯分布，形成扶正塊2在穩(wěn)定器本體I上呈多頭螺旋線狀的螺旋布置。在扶正塊2上還可以選擇進一步固定有若干被動耐磨齒21，扶正塊2上設(shè)置的被動耐磨齒21為PDC齒或孕鑲金剛石齒或硬質(zhì)合金齒。其中，作為選擇，扶正塊2的橫截面3的輪廓線31為圓形。如圖9所示，本專利不連續(xù)的獨立扶正結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)連續(xù)的楞條狀扶正結(jié)構(gòu)相比，扶正塊可采用“犁削”方式刮切井壁，可使鉆具穩(wěn)定器的具有更好的刮切效果，保徑能力可進一步提高。圖9 (左)為本專利具有圓形橫截面的扶正塊與井壁間“犁削接觸”示意圖。
[0036]實施例2:
[0037]如圖4所示，本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于:所述扶正塊2在穩(wěn)定器本體I工作時的工作旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)，還固定有若干主動切削齒22。扶正塊2上設(shè)置的主動切削齒22和(或)被動耐磨齒21為PDC齒或孕鑲金剛石齒或硬質(zhì)合金齒。
[0038]實施例3:
[0039]如圖5、圖6所示，本實施例與實施例2基本相同，其不同之處在于:扶正塊2的橫截面輪廓線由至少三條線段連接構(gòu)成，每一線段各自為直線段或曲線段。作為選擇，所述扶正塊2的橫截面輪廓線23為由一條圓弧曲線和兩條直線段首尾相連接構(gòu)成，這兩條直線段的連接點位于鉆具穩(wěn)定器工作時的工作旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)。如圖9所示，本專利不連續(xù)的獨立扶正結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)連續(xù)的楞條狀扶正結(jié)構(gòu)相比，扶正塊可采用“犁削”方式刮切井壁，可使鉆具穩(wěn)定器的具有更好的刮切效果，保徑能力可進一步提高。圖9 (右)為本專利具有多邊形橫截面的扶正塊與井壁間“犁削接觸”示意圖。
[0040]實施例4:
[0041]如圖7、8所示，本實施例與實施例3基本相同，其不同之處在于:扶正塊2的橫截面輪廓線23為帶有圓弧過渡的七條直線段連接構(gòu)成。其中，本實施例穩(wěn)定器本體I工作旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的兩條邊所夾角α ( 100°。
[0042]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，包括穩(wěn)定器本體及其兩端的連接結(jié)構(gòu)，在穩(wěn)定器本體外表面上設(shè)置有扶正結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述扶正結(jié)構(gòu)由若干個獨立的扶正塊組成，所述扶正塊在穩(wěn)定器本體圓周方向上和軸線方向上不連續(xù)分布。2.如權(quán)利要求1所述的具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述各扶正塊在所述穩(wěn)定器本體軸線方向上錯位布置。3.如權(quán)利要求1所述的具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述扶正塊在所述穩(wěn)定器本體上螺旋布置。4.如權(quán)利要求3所述的具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述扶正塊在所述穩(wěn)定器本體上呈多頭螺旋線狀的螺旋布置。5.如權(quán)利要求1所述的具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述的扶正塊的橫截面輪廓線為圓形。6.如權(quán)利要求1所述的具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述扶正塊的橫截面輪廓線由至少三條線段連接構(gòu)成，每一線段各自為直線段或曲線段。7.如權(quán)利要求6所述的具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述扶正塊的橫截面輪廓線為不規(guī)則多邊形。8.如權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述扶正塊上設(shè)置有主動切削齒和/或被動耐磨齒。9.如權(quán)利要求8所述的具有扶正結(jié)構(gòu)的鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述扶正塊上設(shè)置的主動切削齒和/或被動耐磨齒為PDC齒或孕鑲金剛石齒或硬質(zhì)合金齒。
【文檔編號】E21B17-10GK204266945SQ201420707566
【發(fā)明者】楊迎新, 陳小東, 任海濤, 程偉, 陳思路, 丁文正, 徐家年, 蔡國亮, 解志亮, 李燦光 [申請人]西南石油大學(xué), 中國石油集團長城鉆探工程有限公司