弹性滚珠扶正器的制作方法

本发明提供了一种固井工具，具体提供了一种在套管作业时所用的弹性滚珠扶正器。

背景技术：

扶正器是油井固井施工中的一个重要部件，主要用来保持套管的居中度。常规扶正器分为两种，刚性扶正器和弹性扶正器。这两种扶正器与井壁之间的摩擦方式为滑动摩擦，套管下入过程中摩擦阻力较大。

为了有效解决滑动摩擦阻力大的问题，出现了滚柱扶正器。但是这些类型的扶正器只能给套管提供刚性支撑，不利于套管串安全、顺利的通过狗腿度严重的井段。

弹性滚珠扶正器是在弹性扶正器和滚珠扶正器的基础上发展而来，滚珠通过其运动方式能够将套管与井壁之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大减小了套管与井壁之间的摩擦，从而能够更好地减小套管下入阻力。现有的弹性滚珠扶正器设计结构复杂，本发明改变设计思路，大大简化了弹性滚珠扶正器内部结构，提高其可靠性和井下工作稳定性，并能根据井斜角的不同选取不同弹性系数的钢板弹簧，给套管提供最佳的弹性支撑。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种弹性滚珠扶正器，能够很好地适应井斜角的变化，给予套管足够的弹性支撑，更好地解决固井过程中套管下入困难的难题。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

(1)一种弹性滚珠扶正器，该扶正器包括固定肋、扶正器本体、钢板弹簧和滚珠。

(2)为了便于滚珠的压缩与复位，每条固定肋内，在靠近扶正器本体外壁的位置都设置有带多个中孔的钢板弹簧一条。

(3)每颗滚珠对应一个中孔。

(4)每个中孔的孔面打磨成与滚珠相吻合的凹球面。

(5)钢板弹簧的弹性系数根据井斜角的不同而设置。

(6)设定钢板弹簧的长度为x，单个弹性滚珠扶正器支撑套管段的体积为v，钻井液的密度为ρm，钢板弹簧弹性系数的计算方法为mgsinθ-kx-ρmgv＝0。

v＝π(d²-d²)/4

式中m—套管的质量，kg；

d—套管的外径，m；

d—套管的内径，m；

g—重力加速度，kg/n；

θ—井斜角，°；

k—弹性系数，kn/m；

v—套管的体积，m³；

x—钢板弹簧的长度，m；

ρm—下套管时的钻井液密度，kg/m³。

(7)根据井斜角不同而设定的弹性系数能够给予套管最佳的弹性支撑。

本发明的优点：

(1)本发明采用滚珠方式，以滚动摩擦取代了滑动摩擦，摩擦阻力减小，提高了固井过程中套管下入的安全性。

(2)本发明的钢板弹簧能够给每颗滚珠提供弹性支撑，结构简单，设计科学，扶正效果好。

(3)本发明所使用钢板弹簧的弹性系数根据井斜角的不同而设定，能够给予套管最佳的弹性支撑。

(4)本发明中钢板弹簧的弹性系数主要通过公式mgsinθ-kx-ρmgv＝0，进行计算，弹性系数的确定较为简单。

附图说明

图1为本发明的剖面图。

图2为本发明的侧视图。

图3为本发明的单个弹性滚珠扶正器支撑套管段的受力分析图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

本发明的每条固定肋1中，在靠近扶正器主体2外壁的位置设置有带多个中孔的钢板弹簧3一条。

本发明的每颗滚珠4对应一个钢板弹簧的中孔。

本发明中每个中孔的孔面打磨成与滚珠4相吻合的凹球面。

本发明的钢板弹簧3给每颗滚珠4提供了支撑力。

本发明所使用钢板弹簧3的弹性系数根据井斜角的不同而设定。

本发明中钢板弹簧3的弹性系数的计算方法为mgsinθ-kx-ρmgv＝0。

本发明中根据井斜角不同而设定的弹性系数，能够给予套管最佳的弹性支撑。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种弹性滚珠扶正器，主要用于保证套管的居中度，降低套管下入摩阻，提高套管下入的流畅性。固定肋呈螺旋式设置在扶正器本体的外壁面，便于套管在井下的旋转。该扶正器包括固定肋、扶正器本体、钢板弹簧和滚珠。在每条固定肋内部、靠近扶正器本体外壁的位置设置带多个中孔的钢板弹簧一条，给每颗滚珠提供支撑力。每颗滚珠对应一个中孔。每个中孔的孔面打磨成与滚珠吻合的凹球面。钢板弹簧的弹性系数根据井斜角的不同而设置，以给予套管最佳的弹性支撑。

技术研发人员：张杰;李鑫;李翠楠
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2017.06.14
技术公布日：2017.11.14