液压式套管扶正器的制作方法

本实用新型涉及油气田井下工具技术领域，是一种液压式套管扶正器。

背景技术：

在石油钻井作业中，水平井固井质量的好坏，直接制约着油井后期的采油量。目前国内外固井多采用刚性扶正器及滚轮扶正器等常规套管扶正器，对于水平井段采用弹性扶正器进行固井，但是采用弹性扶正器固井存在如下问题：扶正器下入的摩擦阻力很大，性能不可靠；特别是针对泥页岩等非常规地层，采用普通弹性扶正器板簧承载力不够；套管不居中，固井困难，固井水泥环厚度不均匀，严重影响固井的质量，导致后期生产、作业存在油气侵的隐患。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种液压式套管扶正器，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有水平井下套管过程中常规扶正器存在的尺寸大、下入困难、下入时容易刺刮井眼、形成砂堵、弹性扶正器板簧承载力不够、套管居中质量差、固井困难、固井质量差的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种液压式套管扶正器，包括芯轴、液缸套、单向限位环、剪切销钉、助膨胀块和沿芯轴周向均布的不少于两个的扶正器板簧，液缸套的上部通过第一固定组件固定安装在芯轴的上部外壁上，液缸套的内壁上设有第一环形凹槽和第二环形凹槽，第一环形凹槽与芯轴的外壁之间形成第一环形腔，第二环形凹槽与芯轴的外壁之间形成第二环形腔，芯轴的侧壁上沿径向设有能够将芯轴的内部与第一环形腔连通的进液孔，第二环形腔内安装有能沿芯轴的轴向滑动的活塞筒，第一环形腔与活塞筒上方的第二环形腔连通；活塞筒的下端固定安装有活塞杆，活塞杆的外壁上设有第一限位齿扣，液缸套的内壁上固定安装有单向限位环，单向限位环的内壁上设有与第一限位齿扣相配合的第二限位齿扣；活塞杆的下端通过沿径向的剪切销钉固定安装在芯轴的外壁上；扶正器板簧的上端通过第二固定组件与活塞杆的下端固定连接；芯轴的中部外壁上固定安装有助膨胀块，扶正器板簧的中部位于助膨胀块的外部并形成沿径向朝外的第一环形凸起；扶正器板簧的下端通过第三固定组件固定安装在芯轴的下部外壁上。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第一固定组件包括上挡套和第一固定挡环，芯轴的上部外壁设有第一限位环槽，第一限位环槽内固定安装有第一固定挡环，上挡套安装在芯轴的外部并座落在第一固定挡环的上端面上；液缸套的上部内壁设有第三环形凹槽，上挡套的下部外壁上设有与第三环形凹槽相配合的第四环形凹槽，第三环形凹槽的外壁与第四环形凹槽的内壁通过螺纹固定连接，液缸套通过第三环形凹槽的下端面座落在第一固定挡环的下端面上。

上述第二固定组件包括第一转接套和第一紧固销钉，活塞杆的下端内壁设有第五环形凹槽，第一转接套安装在芯轴的外壁上，第一转接套的上端外壁设有第六环形凹槽，第五环形凹槽的内壁和第六环形凹槽的外壁通过螺纹连接，第一转接套的下部通过第一紧固销钉与扶正器板簧的上端固定连接。

上述第三固定组件包括第二转接套、第二紧固销钉、双螺纹挡环、第二固定挡环和下挡套，第二转接套内部设有沿轴向的安装孔，扶正器板簧的下端穿过安装孔，第二转接套的上部和扶正器板簧通过沿径向的第二紧固销钉固定连接；芯轴的下部外壁上设有第二限位凹槽，第二限位凹槽内部固定安装有第二固定挡环，下挡套安装在芯轴的外部并座落在第二固定挡环的下端面上；双螺纹挡环的内壁中部设有第二环形凸起，第二环形凸起的上端面与双螺纹挡环的上部内壁形成第七环形凹槽，第二环形凸起的下端面与双螺纹挡环的下部内壁形成第八环形凹槽，第二环形凸起的下端面座落在第二固定挡环的上端面上；下挡套的下部外壁设有第九环形凹槽，第八环形凹槽的内壁与第九环形凹槽的外壁通过螺纹连接；第二转接套的下部外壁设有第十环形凹槽，第七环形凹槽的内壁与第十环形凹槽的外壁通过螺纹连接；扶正器板簧的下端面座落在第二环形凸起的上端面上。

上述液压式套管扶正器还包括限位套，位于单向限位环下方的液缸套的下端内壁设有第十一环形凹槽，限位套的上端外壁设有第十二环形凹槽，第十一环形凹槽的内壁与第十二唤醒凹槽的外壁通过螺纹连接，液缸套的下端面座落在第十二环形凹槽的下端面上；位于剪切销钉上方的活塞杆的外壁上设有第十三环形凹槽，限位套安装在第十三环形凹槽的外部，限位套的下端面座落在第十三环形凹槽的下端面上。

上述芯轴的中部外壁上设有第三限位环槽和第四限位环槽，第三限位环槽内固定安装有第三固定挡环，第四限位环槽内固定安装有第四固定挡环，助膨胀块的上端面座落在第三固定挡环的下端面上，助膨胀块的下端面座落在第四固定挡环的上端面上。

上述芯轴的上端外壁设有外螺纹，芯轴的下端外壁设有外螺纹；或/和，位于第一环形凹槽和第三环形凹槽之间的液缸套的内壁上设有第一密封环槽和第二密封环槽，第一密封环槽内设有第一密封圈，第二密封环槽内设有第二密封圈；活塞筒的外壁上设有第三密封环槽和第四密封环槽，第三密封环槽内设有第三密封圈，第四环槽内设有第四密封圈。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其尺寸小，在下入井眼时更加容易，不会对井壁造成刺刮；该液压式套管扶正器采用液压胀封，且胀封后的外径要比现有技术中的扶正器的外径大，扶正效果更好，对井壁的支撑能力更强，承载力更强，最终实现井下水平段套管的居中，使水泥环均匀，有利于提高固井质量，解决了现有套管扶正器使套管下入时摩擦力大的问题，大幅度提高固井效率，降低钻井成本，具有安全、省力、简便、高效的特点。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例上半部分的主视半剖视结构示意图。

附图2为本实用新型最佳实施例下半部分的主视半剖视结构示意图。

附图3为附图1中B部的放大结构示意图。

附图4为附图1中C部的放大结构示意图。

附图5为附图1中D部的放大结构示意图。

附图6为附图2中A-A向剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为芯轴，2为液缸套，3为单向限位环，4为剪切销钉，5为助膨胀块，6为扶正器板簧，7为第一环形腔，8为第二环形腔，9为进液孔，10为活塞筒，11为活塞杆，12为第一环形凸起，13为上挡套，14为第一固定挡环，15为第一转接套，16为第一紧固销钉，17为第二转接套，18为第二紧固销钉，19为双螺纹挡环，20为第二固定挡环，21为下挡套，22为第二环形凸起，23为限位套，24为第三固定挡环，25为第四固定挡环, 26为第一密封圈, 27为第二密封圈，28为第三密封圈，29为第四密封圈。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1、2、3、4、5、6所示，该液压式套管扶正器包括芯轴1、液缸套2、单向限位环3、剪切销钉4、助膨胀块5和沿芯轴1周向均布的不少于两个的扶正器板簧6，液缸套2的上部通过第一固定组件固定安装在芯轴1的上部外壁上，液缸套2的内壁上设有第一环形凹槽和第二环形凹槽，第一环形凹槽与芯轴1的外壁之间形成第一环形腔7，第二环形凹槽与芯轴1的外壁之间形成第二环形腔8，芯轴1的侧壁上沿径向设有能够将芯轴1的内部与第一环形腔7连通的进液孔9，第二环形腔8内安装有能沿芯轴1的轴向滑动的活塞筒10，第一环形腔7与活塞筒10上方的第二环形腔8连通；活塞筒10的下端固定安装有活塞杆11，活塞杆11的外壁上设有第一限位齿扣，液缸套2的内壁上固定安装有单向限位环3，单向限位环3的内壁上设有与第一限位齿扣相配合的第二限位齿扣；活塞杆11的下端通过沿径向的剪切销钉4固定安装在芯轴1的外壁上；扶正器板簧6的上端通过第二固定组件与活塞杆11的下端固定连接；芯轴1的中部外壁上固定安装有助膨胀块5，扶正器板簧6的中部位于助膨胀块5的外部并形成沿径向朝外的第一环形凸起12；扶正器板簧6的下端通过第三固定组件固定安装在芯轴1的下部外壁上。在使用的过程中，芯轴1的上端和下端分别与套管连接，该液压式套管扶正器随套管一起下入井内，芯轴1内部的通孔形成流体的流经通道，下完套管之后灌泥浆，并充分进行循环，将井底的泥沙冲洗干净；然后投球憋压，流体从芯轴1中间流过的通道被堵住，流体便通过进液孔9流入第一环形腔7内，流体经第一环形腔7流入第二环形腔8内并在活塞筒10的端面形成较大的推动力，当套管内憋压达到一定压力值时，连接活塞杆11和芯轴1的剪切销钉4被剪断，活塞筒10推动活塞杆11向下运动，活塞杆11推动扶正器板簧6一起沿着芯轴1的轴向方向滑动，由于助膨胀块5将扶正器板簧6的中部撑起并形成第一环形凸起12，因此扶正器板簧6在外力的作用下会沿着径向朝外膨胀，实现胀封；助膨胀块5起到限位作用，当第二固定组件的下端运动并接触到助膨胀块5时，扶正器板簧6胀封结束；活塞杆11和液缸套2之间安装有单向限位环3，单向限位环3上的第二限位齿与活塞杆11上的第一限位齿配合，当套管内的流体压力卸掉后，单向限位环3能够防止活塞筒10和活塞杆11在扶正器板簧6施加的反作用力的作用下往上运动，实现活塞筒10和活塞杆11的单向锁定，防止扶正器板簧6复位；剪切销钉4沿活塞杆11的周向均布，剪切销钉4的数目可以根据套管内部憋压之后需要剪切力的大小来确定，当压力达到设定值时，剪切销钉4就被剪断，实现活塞筒10、活塞杆11、扶正器板簧6的下行。该液压式套管扶正器的结构紧凑，尺寸小，在下入井眼时更加容易，不会对井壁造成刺刮；该液压式套管扶正器采用液压胀封，且胀封后的外径要比现有技术中的扶正器的外径大，扶正效果更好，对井壁的支撑能力更强，承载力更强，最终实现井下水平段套管的居中，使水泥环均匀，有利于提高固井质量，解决了现有套管扶正器使套管下入时摩擦力大的问题，大幅度提高固井效率，降低钻井成本。

可根据实际需要，对上述液压式套管扶正器作进一步优化或/和改进：

如附图1、3所示，上述第一固定组件包括上挡套13和第一固定挡环14，芯轴1的上部外壁设有第一限位环槽，第一限位环槽内固定安装有第一固定挡环14，上挡套13安装在芯轴1的外部并座落在第一固定挡环14的上端面上；液缸套2的上部内壁设有第三环形凹槽，上挡套13的下部外壁上设有与第三环形凹槽相配合的第四环形凹槽，第三环形凹槽的外壁与第四环形凹槽的内壁通过螺纹固定连接，液缸套2通过第三环形凹槽的下端面座落在第一固定挡环14的下端面上。上挡套13安装在芯轴1的上端，能够防止固体颗粒进到该液压式套管扶正器的内部；上挡套13和液缸套2通过螺纹连接在一起；第一固定挡环14安装在上挡套13和液缸套2之间，可以防止液缸套2在流体压力的作用下向上滑动，同时对上挡套13起到轴向限位的作用；第一固定挡环14是一种开口环，方便装配，且能够起到定位相邻结构的作用，第一固定挡环14安装在芯轴1上的第一限位环槽的内部。

如附图1、4所示，上述第二固定组件包括第一转接套15和第一紧固销钉16，活塞杆11的下端内壁设有第五环形凹槽，第一转接套15安装在芯轴1的外壁上，第一转接套15的上端外壁设有第六环形凹槽，第五环形凹槽的内壁和第六环形凹槽的外壁通过螺纹连接，第一转接套15的下部通过第一紧固销钉16与扶正器板簧6的上端固定连接。活塞杆11的下端与第一转接套15的上部固定连接，第一转接套15的下端与扶正器板簧6的上端通过第一紧固销钉16固定连接，这样，第一转接套15实现了活塞杆11与扶正器板簧6的转接，使得剪切销钉4在被剪断时，活塞筒10能够推动活塞杆11向下滑动，活塞杆11推动扶正器板簧6实现胀封。

如附图2、5所示，上述第三固定组件包括第二转接套17、第二紧固销钉18、双螺纹挡环19、第二固定挡环20和下挡套21，第二转接套17内部设有沿轴向的安装孔，扶正器板簧6的下端穿过安装孔，第二转接套17的上部和扶正器板簧6通过沿径向的第二紧固销钉18固定连接；芯轴1的下部外壁上设有第二限位凹槽，第二限位凹槽内部固定安装有第二固定挡环20，下挡套21安装在芯轴1的外部并座落在第二固定挡环20的下端面上；双螺纹挡环19的内壁中部设有第二环形凸起22，第二环形凸起22的上端面与双螺纹挡环19的上部内壁形成第七环形凹槽，第二环形凸起22的下端面与双螺纹挡环19的下部内壁形成第八环形凹槽，第二环形凸起22的下端面座落在第二固定挡环20的上端面上；下挡套21的下部外壁设有第九环形凹槽，第八环形凹槽的内壁与第九环形凹槽的外壁通过螺纹连接；第二转接套17的下部外壁设有第十环形凹槽，第七环形凹槽的内壁与第十环形凹槽的外壁通过螺纹连接；扶正器板簧6的下端面座落在第二环形凸起22的上端面上。下挡套21安装在芯轴1的下端，能够防止固体颗粒从下部进入到该液压式套管扶正器的内部；第二转接套17的上部与扶正器板簧6的下端通过第二紧固销钉18连接，第二转接套17的下部与双螺纹挡环19的上部通过螺纹连接在一起，双螺纹挡环19的下部与下挡套21的上部通过螺纹连接在一起；第二固定挡环20位于双螺纹挡环19和下挡套21之间，对双螺纹挡环19进行轴向限位，进而实现对第二转接套17和扶正器板簧6下端的轴向限位，使得扶正器板簧6在外力的作用下能够沿径向变形，实现胀封，同时第二固定挡环20还能够对下挡套21进行轴向限位；第二转接套17实现了扶正器板簧6和双螺纹板簧的转接；第二固定挡环20采用的是开口环结构，方便装配且能够起到定位相邻结构的作用。如附图1、2、6所示，该液压式套管扶正器包括沿芯轴1周向均布的六个扶正器板簧6，对应的，需要采用六个第二紧固销钉18将六个扶正器板簧6分别固定安装在第二转接套17上，扶正器板簧6的数目以及第二紧固销钉18的数目可以按照实际憋压大小及其它要求进行选用。

如附图1、4所示，上述液压式套管扶正器还包括限位套23，位于单向限位环3下方的液缸套2的下端内壁设有第十一环形凹槽，限位套23的上端外壁设有第十二环形凹槽，第十一环形凹槽的内壁与第十二唤醒凹槽的外壁通过螺纹连接，液缸套2的下端面座落在第十二环形凹槽的下端面上；位于剪切销钉4上方的活塞杆11的外壁上设有第十三环形凹槽，限位套23安装在第十三环形凹槽的外部，限位套23的下端面座落在第十三环形凹槽的下端面上。限位套23的上端面能够对单向限位环3进行轴向限位，阻止单向限位环3向下滑动；限位套23的下端面能够对活塞杆11进行轴向限位，阻止活塞杆11向上滑动。

如附图2所示，上述芯轴1的中部外壁上设有第三限位环槽和第四限位环槽，第三限位环槽内固定安装有第三固定挡环24，第四限位环槽内固定安装有第四固定挡环25，助膨胀块5的上端面座落在第三固定挡环24的下端面上，助膨胀块5的下端面座落在第四固定挡环25的上端面上。第三固定挡环24和第四固定挡环25可以实现对助膨胀块5的轴向限位，防止助膨胀块5沿轴向上下滑动，确保扶正器板簧6在外力的作用下沿径向膨胀，实现胀封；第三固定挡环24和第四固定挡环25采用的是开口环结构，方便装配且能够起到定位相邻结构的作用。

如附图1、2所示，上述芯轴1的上端外壁设有外螺纹，芯轴1的下端外壁设有外螺纹。这样，芯轴1的上端可以与套管通过螺纹连接，芯轴1的下端可以与套管通过螺纹连接，实现将该液压式套管扶正器安装在套管上，与套管一起下入井眼的目的。

如附图1、3所示，上述位于第一环形凹槽和第三环形凹槽之间的液缸套2的内壁上设有第一密封环槽和第二密封环槽，第一密封环槽内设有第一密封圈26，第二密封环槽内设有第二密封圈27；活塞筒10的外壁上设有第三密封环槽和第四密封环槽，第三密封环槽内设有第三密封圈28，第四环槽内设有第四密封圈29。这样，在芯轴1和液缸套2之间安装第一密封圈26和第二密封圈27，当流体从进液孔9进入第一环形腔7内时，可以实现流体的静密封，防止流体通过芯轴1和液缸套2之间的间隙泄漏，保证投球后的憋压效果，使憋压后剪切销钉4能够正常被剪断，实现扶正器板簧6的胀封；第三密封圈28和第四密封圈29可以确保活塞筒10与第二环形腔8的内壁之间的密封性，确保憋压后剪切销钉4能够被剪断。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。