固井旋流刚性硬质扶正器的制作方法

本发明涉及石油、天然气井下固井工具类，具体涉及固井旋流刚性硬质扶正器。

背景技术：

在水平井极斜井注水泥作业中，由于套管的自重在套管和井眼之间形成了偏心环空，环空窄边的泥浆滞留在原来位置，宽边和窄边的水泥浆形成返高差异，窄边水泥浆达不到预定位置，形成窜槽，影响水泥环固结质量。

目前主要采用在套管上加扶正器提高居中度的办法。但过去使用的扶正器只能起到扶正套管的单一作用，不能改变液体在环空中的流场。

在众多扶正器中中空刚性套管扶正器使用的较多，该中空刚性套管扶正器主要包括中空螺旋刚性套管扶正器和直条式中空刚性套管扶正器，这两种扶正器不仅解决了窜槽的问题，并且由于采用了螺旋结构的设计理念，可以保证出口产生周向螺旋流，从而提高顶替效率和固井质量。

现有技术中的固井旋流扶正器在环空中形成了新流道，使液体均匀上升，旋流场提高了主流速与井壁处流速，加大了携砂能力，其环向流速给井壁增加了附加切向力，易于冲刷井壁的泥饼，提高了顶替效率和水泥与地层的胶结质量。但是在该过程中流砂很容易附着在螺旋槽中，最终堆积在螺旋槽中，造成螺旋槽堵塞，影响旋流场的形成，降低了环向流速。若频繁清洁螺旋槽又非常麻烦，影响工作效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供固井旋流刚性硬质扶正器，解决流砂很容易堆积在现有的扶正器的螺旋槽中，造成螺旋槽堵塞而需频繁清洁的问题；实现一种可形成旋流场，提高固井效果的扶正器的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

固井旋流刚性硬质扶正器，包括圆柱形套管，所述圆柱形套管上开有四个螺旋槽，在圆柱形套管的底部设置有一个圆柱形的防堵环，所述防堵环与圆柱形套管的外直径相等，在防堵环的侧壁上还设置四个不锈钢片，所述不锈钢片在防堵环的周向方向均匀设置，且相邻的两个不锈钢片所形成的通道与螺旋槽相通。进一步的，针对以上问题，本发明在现有的中空螺旋刚性套管扶正器或直条式中空刚性套管扶正器的基础上做了改进，在圆柱形套管的一端设置有一个圆柱形的防护环，并在防护环上设置不锈钢片，当套管在使用时，不锈钢片在旋转过程中会形成环向流速，增加井壁切向力，达到冲刷泥饼的作用；同时不锈钢片形成的环形旋流场起到了分散泥浆的作用，降低流砂在螺旋槽中的堆积量，相比现有技术，延长了螺旋槽的使用时间。相邻的两个不锈钢片所形成的通道与螺旋槽相通，所述防堵环与圆柱形套管的外直径相等，以上结构不仅增加扶正器与地层的有效接触面积，进一步的降低了扶正器吹入地层的几率，还使得整个扶正器形成了两节旋流结构，形成两个环形旋流场，不锈钢片所形成的旋流场起到初次冲刷井壁的泥饼的作用，螺旋槽形成的旋流场起到二次清洁井壁的作用，提高了顶替效率和水泥与地层的胶结质量。

在圆柱形套管的顶部还开有至少四个弧形凹槽，所述弧形凹槽沿圆柱形套管的周向方向均匀设置，每个弧形凹槽内均设置有一个滚珠，所述滚珠与弧形凹槽的内壁匹配，在圆柱形套管的侧壁上还设置有环形封条，所述环形封条上开有若干个小孔，所述滚珠的部分表面从小孔凸出，且滚珠被限制在弧形凹槽与环形封条所形成的空腔内。进一步的，以上结构中的滚珠可在空腔内自由转动，所以在套管匀速转动过程中，滚珠也会转动，并且可绕圆柱形套管的轴线转动，这样滚珠与井壁接触，降低了井壁面对圆柱形套管的摩擦力，避免了扶正器的磨损，可起到保持扶正器在井眼内居中的目的。

优选的，所述防堵环与不锈钢片一体成型。一体成型可保证防堵环强度。

优选的，所述不锈钢片为直角三角形不锈钢片，所述直角三角形不锈钢片的直角边与防堵环的侧壁固定，且直角三角形不锈钢片的斜边朝靠近弧形凹槽的方向线性增大。以上结构可起到提升旋流场在井壁中高度的目的。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明固井旋流刚性硬质扶正器，不锈钢片形成的环形旋流场起到了分散泥浆的作用，降低了流砂在螺旋槽中的堆积量，相比现有技术，延长了螺旋槽的使用时间，避免了频繁清洗；另外，本发明增加了扶正器与地层的有效接触面积，进一步的降低了扶正器吹入地层的几率；整个扶正器为两节旋流结构，形成两个环形旋流场，不锈钢片所形成的旋流场起到初次冲刷井壁的泥饼的作用，螺旋槽形成的旋流场起到二次清洁井壁的作用，提高了顶替效率和水泥与地层的胶结质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成

本技术：
的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的俯视示意图；

图3为本发明防堵环的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-圆柱形套管，2-螺旋槽，3-防堵环，4-不锈钢片，5-滚珠，6-环形封条，7-凸环。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1～3所示，本发明固井旋流刚性硬质扶正器，包括圆柱形套管1，所述圆柱形套管1上开有四个螺旋槽2，在圆柱形套管1的底部设置有一个圆柱形的防堵环3，所述防堵环3与圆柱形套管1的外直径相等，在防堵环3的侧壁上还设置四个不锈钢片4，所述不锈钢片4在防堵环3的周向方向均匀设置，且相邻的两个不锈钢片4所形成的通道与螺旋槽2相通。在圆柱形套管1的顶部还开有至少四个弧形凹槽，所述弧形凹槽沿圆柱形套管1的周向方向均匀设置，每个弧形凹槽内均设置有一个滚珠5，所述滚珠5与弧形凹槽的内壁匹配，在圆柱形套管1的侧壁上还设置有环形封条6，所述环形封条6上开有若干个小孔，所述滚珠5的部分表面从小孔凸出，且滚珠5被限制在弧形凹槽与环形封条6所形成的空腔内。所述防堵环3与不锈钢片4一体成型。所述不锈钢片4为直角三角形不锈钢片4，所述直角三角形不锈钢片4的直角边与防堵环3的侧壁固定，且直角三角形不锈钢片4的斜边朝靠近弧形凹槽的方向线性增大。

使用时，圆柱形套管1套在螺旋钻井杆上，防堵环3位于圆柱形套管1底部，靠近井底，滚珠5靠近井口。本发明在圆柱形套管1中开一个环形槽，在环形槽内打上螺纹，然后将防堵环3的一端设计成阶梯形，即防堵环3的端面会有一个凸环7，在凸环7的外壁面打上螺纹，该凸环7的高度与环形槽匹配，使得防堵环3与圆柱形套管1通过内外螺纹匹配连接。以上结构解决流砂很容易堆积在现有的扶正器的螺旋槽中，造成螺旋槽堵塞而需频繁清洁的问题；实现了一种可形成旋流场，提高固井效果的扶正器的目的。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了固井旋流刚性硬质扶正器，包括圆柱形套管，所述圆柱形套管上开有四个螺旋槽，在圆柱形套管的底部设置有一个圆柱形的防堵环，所述防堵环与圆柱形套管的外直径相等，在防堵环的侧壁上还设置四个不锈钢片，所述不锈钢片在防堵环的周向方向均匀设置，且相邻的两个不锈钢片所形成的通道与螺旋槽相通。本发明解决了流砂很容易堆积在现有的扶正器的螺旋槽中，造成螺旋槽堵塞而需频繁清洁的问题；实现了一种可形成旋流场，提高固井效果的扶正器的目的。

技术研发人员：郭帅
受保护的技术使用者：广汉川亿石油科技有限公司
技术研发日：2017.06.08
技术公布日：2017.07.28