[发明专利]弹刚扶正器

说明书

(一)技术领域

本发明涉及钻井完井下套管固井工程施工中使用的扶正器，特别是一种复合式弹刚性套管扶正器，属井下工具类。

(二)背景技术

目前国内外石油、天然气、盐业、地热以及地矿等各类钻井工程的固井工艺过程中，通常要求保持套管居中，使固井时注入的水泥浆能提高顶替效率，最充分干净彻底地顶替钻井液，并均匀地分布在套管柱和井壁之间的环形空间，确保固井质量。一般采用的方法是在套管柱上加入扶正器。

目前常用的扶正器有两类，一类是弹性类扶正器，俗称弹簧扶正器或灯笼扶正器，与井眼尺寸能较好的配合，具有较强的适应性，尤其是当井眼面临特殊性地层缩径或井壁溶蚀垮蹋井径出现较严重扩大时，其扶正居中或扩流扰流提高顶替效率的作用十分明显，但当井斜角过大时，侧向力明显增加，尤其是在大斜度井和水平井中，单纯的弹性类扶正器的扶正居中作用就显得十分有限；另一类是刚性类支撑式扶正器，刚性扶正器对套管的偏心具有较确定的限制作用，能较好地克服弹性扶正器侧向力不足的问题，但由于刚性扶正器的最大外径往往受到上层套管内径及钻头井眼直径的限制而难以充分放大，难以使套管柱最大限度地居中，尤其在疏松地层井段以及井径偏大的井眼中，扶正条易于嵌入地层或扶正器连同套管柱整体偏离井眼中轴线，产生较大的偏心，对于提高环形空间顶替效率和水泥环的封固质量，常常难以见到预期效果；而且，刚性扶正器不具备弹性扶正器弓形弹簧钢片所特有的“滑雪撬”作用，在下套管过程中，其坚硬的扶正条与地层或上层套管间的滑动摩擦力巨大，严重影响着套管安全顺利地下入到预定井深，给下部进一步钻进作业或完井作业带来很大困难。

(三)发明内容

本发明的目的在于为固井施工提供一种新型的套管扶正器，该新型套管扶正器能较好地弥补弹性和刚性扶正器各自的不足，而将这两类扶正器的优点集于一身，在刚性扶正器支撑力大的基础上辅助以弹簧扶正器的弹簧片弹性伸缩度大的优点作补充，既具有刚性扶正器限制最大偏心的作用，又能在弹簧片强大的扶正力作用下使套管柱最大限度地扶正，确保居中，提高套管与井壁环形空间的顶替效率，使水泥环均匀充满环形空间。同时，本发明还具有弹性扶正器弓形弹簧钢片所特有的“滑雪撬”作用，可以杜绝目前固井工程界常常由于担心套管下入困难而减少扶正器的使用量导致的套管居中度差，固井质量不合格现象，最大限度地确保固井质量。本发明结构简单，使用方便，坚固可靠。

如图1所示，本发明主要由本体(1)及本体(1)周向均匀分布的若干个优质的刚性扶正条(2)和板簧扶正片(3)组成。每个刚性扶正条(2)上开有滑槽。板簧扶正片(3)安装在槽内，一端可用锁销(4)相对固定，另一端为自由端，可在槽中沿轴向规定范围内滑动，以调节配合井眼尺寸和扶正力。

本发明的刚性扶正条外径接近钻头直径，可限制套管继续偏心；扶正条外表面做耐磨处理防偏磨；设计能承受若干千牛扶正支撑力的板簧扶正片在滑槽内沿轴向限定范围内滑动过程中，可自动调节扶正力，确保更好的扶正效果，使套管尽最大可能居中。同时，由于板簧钢片的拱形具有“雪撬”的作用，有利于引导套管顺利下入。本发明能防偏磨不迂阻，内同定整体式弹刚扶正器坚固可靠，不脱落扶正片，不仅适用于直井，也特别适合于斜井、水平井和小间隙井的固井。

(四)附图说明

图1本发明结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3、图4为本发明在固井施工中应用的工况示意图。

如图4所示，井眼(5)极不规则：部分砂岩井段井壁上形成泥饼或软泥岩、盐膏地层产生了缩径，井径略小于钻头直径(如A段)；有的井段地层稳定，井径刚好钻头直径大小(如B段)；大多数井段的井径都比钻头直径略大一些，属于正常，但有的井段因地层不稳定，发生了垮塌或因盐层溶解形成了大肚子(如C段)。实际钻井生产过程中，大多数直井都会发生一定井斜的，何况为勘探开发的需要，还专门设计了很多斜井、大斜度井丛式井、定向井和水平井，套管柱的侧向分力对扶正器的受力情况有极大影响，欲将套管顺利下到设计井深，扶正器将面临高温高压和不规则井壁坚硬岩石的磨擦等十分复杂的工作环境，弹性扶正片将经历成百上千次挤压和释放，还需保持足够大的扶正力，可见其扶正套管(6)的工作任务是非常艰巨的，但本发明都能从容应对。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详述。

1、如附图1所示，本发明主要由本体(1)及本体(1)周向均匀分布的若干个刚性扶正条(2)组成，每个扶正条上开有滑槽，板簧扶正片(3)安装在槽内，入井向下的一端用锁销(4)相对同定，另一端为自由端，可在槽内沿轴向限定范围内滑动。