扶正器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種扶正器，其包括中心管，在中心管的側壁上設置有液壓孔，在其外壁上，液壓孔的上游固定設置有扶正座，在扶正座上設置有斜面槽。在中心管的外側設置有筒狀缸體，其下游端部連接在中心管的液壓孔下游側的外壁上。在中心管和缸體之間的間隙內設置有活塞和托瓦，在活塞上設置有與液壓孔連通的液壓腔，托瓦能夠通過剪切銷與缸體相連接，在托瓦和中心管上分別設置有鎖定結構件使得托瓦能夠與中心管固定連接。與斜面槽配合的扶正塊，其下游端活動式連接于托瓦，在扶正塊和斜面槽的側壁上分別設置有連接結構件使得扶正塊保持與斜面槽相貼合。這種扶正器具有穩定地扶正效果，在下入過程中所受阻力較小。
【專利說明】扶正器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種油氣井開發用的井下作業工具，更具體來說是一種扶正器。
【背景技術】
[0002]為了提高單井產量和原油采收率，降低油氣開發生產成本，水平井技術得到廣泛的應用。但是，水平井管柱的水平段會受到重力的影響，引起封隔器膠筒受力不均，這會使得封隔器的密封性能下降，同時目的層段不能得到有效分隔，分段注水、分段壓裂、完井、機械找水堵水等工藝管柱不能實現預定目的。
[0003]為了解決水平井管柱的水平段會受到重力影響的問題，在現有技術中通常使用扶正器。在施工作業中，常用的扶正器有兩種:彈性扶正器和剛性扶正器，其各自分別具有不同的缺點，例如彈性扶正器在水平套管的重力作用下扶正效果有限，而剛性扶正器給套管或油管的下入帶來較大的摩擦阻力，同時隨著水平位移的增加，剛性扶正器的扶正效果會越來越差。因此，急需一種扶正效果好，并且不會帶來大的摩擦阻力的扶正器。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明提出了一種扶正器。這種扶正器具有穩定地扶正效果，并且在下入井內的過程中摩擦阻力較小。
[0005]根據本發明，提出了一種扶正器，包括，中心管，在中心管的側壁上設置有液壓孔，在中心管的外壁上，液壓孔的上游固定設置有扶正座，在扶正座上設置有朝向下游傾斜的斜面槽，在中心管的外側間隔式設置有筒狀缸體，缸體的下游端部密封固定連接在中心管的液壓孔下游側的外壁上，在中心管和缸體之間的間隙內從下游到上游依次設置有活塞和與活塞的上游端接觸的托瓦，在活塞上設置有與液壓孔連通的液壓腔，托瓦能夠通過剪切銷與缸體相連接，在托瓦和中心管上分別設置有彼此配合的鎖定結構件使得托瓦能夠與中心管固定連接，和與斜面槽配合的扶正塊，扶正塊的下游端活動式連接于托瓦上游端部，在扶正塊和斜面槽的側壁上分別設置有匹配的活動式連接結構件使得扶正塊保持與斜面槽相貼合。
[0006]本發明的扶正器不使用彈性件作為扶正塊，保證了扶正器具有穩定地扶正效果。并且本發明的扶正器的中心管的規格可與所使用的管柱的直徑相匹配，保證了管柱內為全通徑，有利于管柱內部的施工。
[0007]在一個實施例中，在初始狀態中，托瓦與缸體通過剪切銷連接在一起使得扶正塊的上游部分縮在扶正座的斜面槽內，托瓦和中心管上的鎖定結構件彼此分開，進行扶正時，向中心管內充入液體并加壓，加壓到預定值時剪切銷被剪斷使得活塞、托瓦和扶正塊在液壓力作用下朝向上游運動，在斜面槽的引導下，扶正塊在貼合所述斜面槽朝向上游運動的同時徑向向外運動而實現扶正作用。通過這種設置，在扶正器下入井內的過程中，扶正塊縮在扶正座的斜面槽內，使得扶正器整體具有較小的直徑，使得扶正器與外界環境的接觸面積較小，這也有助于降低摩擦。此外，扶正塊縮在扶正座的斜面槽內避免了在扶正器下入過程中受到井下阻擋物的影響。
[0008]在一個優選的實施例中，當托瓦和中心管上的鎖定結構件彼此接合時，托瓦和中心管固定連接在一起使得扶正器始終保持扶正狀態。通過這種設置，在將中心管內泄壓之后，扶正器仍能夠處于扶正狀態并能夠長期保持。
[0009]在一個實施例中，鎖定結構件包括設置在中心管側壁上的卡槽和設置在托瓦的內側上的與卡槽相匹配的鎖環。在一個優選的實施例中，在初始狀態中，鎖環處于所述卡槽的下游。通過這種設置，使得僅當托瓦朝向上游運動到設置位置之后，鎖環才能鎖定到卡槽內，方便了使用。
[0010]在一個實施例中，活動式連接結構件包括設置在斜面槽的側壁上的鍵槽，和設置在扶正塊的上游部分的與鍵槽相匹配的導向件。通過設置鍵槽和與鍵槽相匹配的導向件，能夠保證扶正塊始終貼合在斜面槽內而不會離開斜面槽，這也方便了使用。在一個實施例中，扶正塊與托瓦之間為鉸鏈連接。在一個優選的實施例中，扶正座上的斜面槽和鍵槽設置為與扶正塊的上游部分的運動軌跡相匹配。這種設置有助于在扶正器進行扶正期間扶正塊沿著斜面槽運動。
[0011]在一個實施例中，扶正塊的數量為多個，斜面槽設置為扶正塊相一致。在一個優選的實施例中，多個扶正塊在周向上均勻分布。這種設置使得扶正器在周向方向上施加力和受力均勻，從而保證了扶正器的扶正效果。
[0012]在本申請中，用語“初始狀態”規定為扶正器未起到扶正作用時的狀態。用語“上游”、“下游”規定為朝向地面的方向為上游，背向上游的方向為下游。
[0013]與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明的扶正器不使用彈性件作為扶正塊使得其具有穩定地扶正效果。并且本發明的扶正器的中心管的規格可與所使用的管柱的直徑相匹配，保證了管柱內為全通徑，有利于管柱內部的施工。在將扶正器下入井內的過程中，扶正塊保持縮回在所述扶正座的斜面槽內，使得扶正器整體具有較小的直徑，有助于扶正器的下入。另外，設置在中心管上的卡槽和設置在托瓦上的與卡槽相匹配的鎖環使得在將中心管內泄壓之后，扶正器仍能夠處于扶正狀態并能夠長期保持。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。其中:
[0015]圖1是根據本發明的扶正器的結構示意圖；
[0016]圖2是圖1中A部分的放大視圖；
[0017]圖3是圖1中B部分的放大視圖；
[0018]圖4是圖1中C部分的放大視圖
[0019]圖5是根據本發明的扶正器的托瓦的結構示意圖；
[0020]圖6是根據本發明的扶正器的扶正塊的示意圖；
[0021]圖7是根據本發明的扶正器的扶正座的結構示意圖；
[0022]圖8是圖7的D向視圖。
[0023]在圖中，相同的構件由相同的附圖標記標示。附圖并未按照實際的比例繪制。【具體實施方式】
[0024]下面將結合附圖對本發明做進一步說明。
[0025]圖1示意性地顯示了根據本發明的扶正器10的結構。扶正器10包括液壓機構、扶正機構和鎖緊機構三個部分，下面進行分別描述。
[0026]如圖1所示，液壓機構包括中心管11、在中心管11的外側間隔式設置的筒狀缸體
12、在中心管11和缸體12之間的間隙內設置的活塞13。如圖2所示，在中心管11的側壁上設置有液壓孔14，缸體12的下游端以密封固定式連接在中心管11的外壁，液壓孔14的下游側。在活塞13上設置有與液壓孔14相連通的液壓腔15，這樣活塞13能夠通過液壓腔15收到液壓力的作用。
[0027]如圖1所示，扶正機構包括設置在中心管11和缸體12之間的間隙內的并且與活塞13的上游端部相接觸的托瓦20，在中心管11上托瓦20的上游與托瓦20成一定間隔固定設置了扶正座22，在托瓦20和扶正座22之間設置扶正塊21。在扶正座22的周向表面上設置有朝向下游傾斜的斜面槽23，扶正塊21的下游端部與托瓦20的上游端部活動式連接，扶正塊21的上游端部則與斜面槽23貼合在一起。圖4示意性地顯示了托瓦20，圖5示意性地顯示了扶正塊21。在裝配狀態中，扶正塊21下游端部的連接結構24配合到托瓦20上游端的連接結構25中，使得扶正塊21能夠以連接結構為中心轉動。在一個實施例中，扶正塊21與托瓦20之間還可以為鉸鏈連接。為了使扶正塊21保持與斜面槽23相貼合，在扶正塊21的側部設置有導向件26，在斜面槽23的側壁上的鍵槽27 (如圖7和圖8所示)。在裝配狀態中，導向件26會接合到鍵槽27中，從而保證扶正塊21始終與斜面槽23相貼合。應注意地是，斜面槽23的斜面并不是數學意義上的斜面，而是具有一定曲率以與扶正塊21的運動軌跡相一致，鍵槽27的設置與斜面槽23的設置相同以有助于扶正塊21的運動。在一個優選的實施例中，扶正塊21的數量為多個并且沿中心管11的周向均勻分布，而斜面槽23設置為扶正塊21相一致。還應注意地是，在初始狀態中(如圖1 )，托瓦20通過剪切銷28與缸體12連接在一起(如圖3所示)，以防止在將扶正器10下入井內時托瓦20自動朝向上游運動而使扶正塊21朝向上游運動，造成扶正器10的下入阻力。
[0028]如圖1所示，鎖緊機構包括設置在中心管11側壁上的卡槽30和設置在托瓦20的內側上的與卡槽30相匹配的鎖環31。為了當扶正器10已經產生扶正作用之后，再產生鎖緊作用，因此將鎖環31設置在卡槽30的下游。在圖1和圖4所示的實施例中，鎖環31設置在托瓦20的下游端部并且與活塞13相接處，實際上鎖環31也可以以能凸出的方式嵌入托瓦20的內側壁上而不必須與活塞13相接處。
[0029]下面來描述扶正器10的工作過程。
[0030]在初始狀態中，托瓦20與缸體12通過剪切銷28連接在一起，并且扶正塊21的上游部分縮在扶正座22的斜面槽23內。在這種狀態中，卡槽30和鎖環31處于未接合的狀態。如圖1所示。
[0031]在進行扶正時，向中心管11內充入液體并加壓。液體通過液壓孔14流入到活塞13上的液壓腔15，使得活塞13會受到液壓力的作用。當加壓到預定值時，活塞13在液壓力的作用下會推動托瓦20朝向上游運動，并將剪切銷28剪斷。在液壓力的作用下，活塞
13、托瓦20會繼續朝向上游運動，在此期間托瓦20會推動扶正塊21朝向上游運動。在斜面槽23和鍵槽27的引導下，扶正塊21會貼合斜面槽23朝向上游運動的同時徑向向外運動直到頂靠井壁(未示出)而使扶正器10實現扶正作用。在扶正塊21運動到位后，鎖環31會與卡槽30相結合，這樣即使當將中心管11內泄壓后，托瓦20也不會朝向下游運動，從而保證扶正器10 —直處于扶正狀態中。
[0032]雖然已經參考優選實施例對本發明進行了描述，但在不脫離本發明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本發明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內的所有技術方案。
【權利要求】
1.一種扶正器,包括， 中心管，在所述中心管的側壁上設置有液壓孔，在所述中心管的外壁上，液壓孔的上游固定設置有扶正座，在所述扶正座上設置有朝向下游傾斜的斜面槽， 在所述中心管的外側間隔式設置有筒狀缸體，所述缸體的下游端部密封固定連接在所述中心管的液壓孔下游側的外壁上， 在所述中心管和所述缸體之間的間隙內從下游到上游依次設置有活塞和與所述活塞的上游端接觸的托瓦，在所述活塞上設置有與所述液壓孔連通的液壓腔，所述托瓦能夠通過剪切銷與缸體相連接，在所述托瓦和所述中心管上分別設置有匹配的鎖定結構件使得所述托瓦能夠與所述中心管固定連接，和 與所述斜面槽配合的扶正塊，所述扶正塊的下游端活動式連接于所述托瓦上游端部，在所述扶正塊和所述斜面槽的側壁上分別設置有匹配的活動式連接結構件使得所述扶正塊保持與所述斜面槽相貼合。
2.根據權利要求1所述的扶正器，其特征在于， 在初始狀態中，所述托瓦與所述缸體通過所述剪切銷連接在一起使得所述扶正塊的上游部分縮在所述扶正座的斜面槽內，所述托瓦和中心管上的鎖定結構件彼此分開， 進行扶正時，向所述中心管內充入液體并加壓，加壓到預定值時所述剪切銷被剪斷使得活塞、托瓦和扶正塊在液壓力作用下朝向上游運動，在所述斜面槽的引導下，所述扶正塊在貼合所述斜面槽朝向上游運動的同時徑向向外運動而實現扶正作用。
3.根據權利要求2所述的扶正器，其特征在于，當所述托瓦和所述中心管上的鎖定結構件彼此接合時，所述托瓦和所述中心管固定連接在一起使得所述扶正器始終保持扶正狀態。
4.根據權利要求1到3中任一項所述的扶正器，其特征在于，所述鎖定結構件包括設置在所述中心管側壁上的卡槽和設置在所述托瓦的內側上的與所述卡槽相匹配的鎖環。
5.根據權利要求4所述的扶正器，其特征在于，在初始狀態中，所述鎖環處于所述卡槽的下游。
6.根據權利要求1到5中任一項所述的扶正器，其特征在于，所述活動式連接結構件包括設置在所述斜面槽的側壁上的鍵槽，和設置在所述扶正塊的上游部分的與所述鍵槽相匹配的導向件。
7.根據權利要求6所述的扶正器，其特征在于，所述扶正座上的斜面槽和鍵槽設置為與所述扶正塊的上游部分的運動軌跡相匹配。
8.根據權利要求1到7中任一項所述的扶正器，其特征在于，所述扶正塊與所述托瓦之間為鉸鏈連接。
9.根據權利要求1到8中任一項所述的扶正器，其特征在于，所述扶正塊的數量為多個，所述斜面槽設置為所述扶正塊相一致。
10.根據權利要求9所述的扶正器，其特征在于，所述多個扶正塊在周向上均勻分布。
【文檔編號】E21B17/10GK104153719SQ201310175691
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月13日 優先權日:2013年5月13日
【發明者】柴國興, 王培義, 蘇建政, 張汝生, 孫良田, 劉長印, 羅曉義, 汪友平 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院