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)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本發(fā)明改變設(shè)計思路，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：

(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。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種彈性滾珠扶正器，主要用于保證套管的居中度，降低套管下入摩阻，提高套管下入的流暢性。固定肋呈螺旋式設(shè)置在扶正器本體的外壁面，便于套管在井下的旋轉(zhuǎn)。該扶正器包括固定肋、扶正器本體、鋼板彈簧和滾珠。在每條固定肋內(nèi)部、靠近扶正器本體外壁的位置設(shè)置帶多個中孔的鋼板彈簧一條，給每顆滾珠提供支撐力。每顆滾珠對應(yīng)一個中孔。每個中孔的孔面打磨成與滾珠吻合的凹球面。鋼板彈簧的彈性系數(shù)根據(jù)井斜角的不同而設(shè)置，以給予套管最佳的彈性支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：張杰;李鑫;李翠楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.14
技術(shù)公布日：2017.11.14