导流式扶正器及石油仪器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510661991.2

申请日:

2015.10.14

公开号:

CN105332661A

公开日:

2016.02.17

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E21B 17/10申请日:20151014|||公开

IPC分类号:

E21B17/10

主分类号:

E21B17/10

申请人:

北京海蓝科技开发有限责任公司

发明人:

杨彪

地址:

100043北京市石景山区西井中街66号

优先权:

专利代理机构:

北京弘权知识产权代理事务所(普通合伙)11363

代理人:

逯长明; 许伟群

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内容摘要

本发明提供了一种导流式扶正器及使用该导流式扶正器石油仪器。导流式扶正器包括对接的第一导流体和第二导流体。第一导流体和第二导流体的外表面设有周向阵列的导流槽。第一导流体和第二导流体的对接处形成环形嵌置槽,嵌置槽内嵌置减震环,减震环的厚度小于嵌置槽的深度。减震环上设置有周向阵列的金属减震块。减震环的外围套设限位环,减震环与限位环的厚度之和大于或等于嵌置槽的深度。限位环上开有与金属减震块一一对应的限位孔,金属减震块由限位孔向外延伸并高出限位环的外表面。本发明具有使用寿命长、能够避免石油仪器在钻杆内工作时受到泥浆冲击产生不规律晃动的优点。

权利要求书

1.导流式扶正器,其特征在于,包括对接的第一导流体和第二导流体;第一导流体和第
二导流体的外表面均设有周向阵列的导流槽;
第一导流体和第二导流体的对接处形成环形嵌置槽;所述嵌置槽内嵌置减震环,所述减
震环的厚度小于所述嵌置槽的深度;
所述减震环上设置有周向阵列的金属减震块;
所述减震环的外围套设限位环,所述减震环与所述限位环的厚度之和大于或等于所述嵌
置槽的深度;
所述限位环上开有与所述金属减震块一一对应的限位孔,所述金属减震块由所述限位孔
向外延伸并高出所述限位环的外表面。
2.根据权利要求1所述的导流式扶正器,其特征在于,所述导流槽出口的导流面为凹形
曲面。
3.根据权利要求2所述的导流式扶正器,其特征在于,所述凹形曲面的圆心角为15°~
90°。
4.根据权利要求2所述的导流式扶正器,其特征在于,第一导流体的外表面开有导流槽
的个数为6~12个,第二导流体的外表面开有导流槽的个数为6~12个;
第一导流体的外表面开有导流槽的个数与第二导流体的外表面开有导流槽的个数相同,
在第一导流体与第二导流体对接时,第一导流体与第二导流体的轴心重合,第一导流体的导
流槽沿第一导流体轴心阵列的位置与第二导流体的导流槽沿第二导流体轴心阵列的位置相
同。
5.根据权利要求1至4中任一所述的导流式扶正器,其特征在于,所述减震环的外表面
上开有周向阵列的盲孔,所述金属减震块嵌置于所述盲孔中。
6.根据权利要求5所述的导流式扶正器,其特征在于,所述盲孔横截面的形状为圆形或
规则多边形。
7.根据权利要求6所述的导流式扶正器,其特征在于,所述金属减震块包括基座部、延
伸部和球缺部;
所述基座部横截面的形状与所述盲孔横截面形状相同,所述基座部过盈配合地嵌置于所
述盲孔中;所述球缺部由所述限位孔向外延伸并高出所述限位环的外表面。
8.根据权利要求1所述的导流式扶正器,其特征在于,第一导流体和第二导流体通过螺
扣对接。
9.根据权利要求1所述的导流式扶正器,其特征在于,所述减震环由硅胶材料制成;或

所述减震环内包括弹性部件。
10.石油仪器,其特征在于,所述石油仪器具有上述权利要求1-9中任意一项所述的导
流式扶正器。

说明书

导流式扶正器及石油仪器

技术领域

本发明涉及石油仪器设计技术领域,更为具体地说,涉及一种导流式扶正器及石油
仪器。

背景技术

在石油钻探过程中,随着钻探设备钻杆的逐渐深入,钻杆杆腔内设置的石油仪器(例
如测斜仪)会将探测数据陆续传输至地面,以实现地面设备对探测数据的后续处理。随
着钻井深度的逐渐增大,石油仪器的位置越来越深。我们知道,钻井环境比较恶劣,而
且对石油仪器损害较大。因此石油仪器的损坏现象时有发生,相对应的,对石油仪器的
检修或更换也时常发生。

通常,石油仪器放置在钻杆杆腔内的基座上,且由多个相互连接的模块(例如数据
采集模块、电池模块、打捞接头等)构成,相邻的两个模块通过扶正器连接。目前,石
油仪器一旦发生损坏就需要提钻升井,即,将钻杆一节节打捞起来,直至石油仪器所在
的一节钻杆打捞到为止,然后将损坏的石油仪器实施更换或检修。石油仪器实施更换或
检修后重新安装到相应的探杆中,最后连接每节钻杆以将石油仪器陆续向钻井中下放。
在打捞或吊装石油仪器的过程中,石油仪器在提拉绳的带动下沿着钻杆的杆腔移动,移
动过程中石油仪器会在钻杆杆腔内摆动进而会撞击钻杆杆腔内壁,严重时可导致石油仪
器发生撞击损坏。为此,石油仪器的扶正器发挥了稳定整个石油仪器的功能。现有扶正
器上设有橡胶块,通过橡胶块与钻杆杆腔内壁之间的接触以避免石油仪器撞击钻杆杆腔
内壁。

石油仪器在钻杆内工作时受到泥浆冲击,由于泥浆的流动并不规则,对扶正器会产生不
均匀的冲击力,从而导致扶正器产生不规律的晃动。同时,扶正器上的橡胶块在被泥浆冲刷
的过程中,其直径会不断减小,导致扶正器与钻杆杆腔内壁间隙越来越大,使得扶正器的扶
正效果越来越差,更有甚者会增加在剧烈震荡条件下整套石油仪器被震坏的风险,使目前的
扶正器存在寿命较短的问题。

发明内容

一方面,本发明提供了一种导流式扶正器,以解决目前扶正器由于泥浆的不规则流
动产生的不规律晃动的问题;同时解决扶正器的橡胶块在泥浆的冲刷下扶正效果越来越
差以及导致的寿命短的问题。

为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:

导流式扶正器,包括对接的第一导流体和第二导流体;第一导流体和第二导流体的
外表面均设有周向阵列的导流槽;

第一导流体和第二导流体的对接处形成环形嵌置槽;所述嵌置槽内嵌置减震环,所
述减震环的厚度小于所述嵌置槽的深度;

所述减震环上设置有周向阵列的金属减震块;

所述减震环的外围套设限位环,所述减震环与所述限位环的厚度之和大于或等于所
述嵌置槽的深度;

所述限位环上开有与所述金属减震块一一对应的限位孔,所述金属减震块由所述限
位孔向外延伸并高出所述限位环的外表面。

优选地,所述导流槽出口的导流面为凹形曲面。

优选地,所述凹形曲面的圆心角为15°~90°。

优选地,第一导流体的外表面开有导流槽的个数为6~12个,第二导流体的外表面
开有导流槽的个数为6~12个;

第一导流体的外表面开有导流槽的个数与第二导流体的外表面开有导流槽的个数
相同,在第一导流体与第二导流体对接时,第一导流体与第二导流体的轴心重合,第一
导流体的导流槽沿第一导流体轴心阵列的位置与第二导流体的导流槽沿第二导流体轴心
阵列的位置相同。

进一步地,所述减震环的外表面上开有周向阵列的盲孔,所述金属减震块嵌置于所
述盲孔中。

优选地,所述盲孔横截面的形状为圆形或规则多边形。

其中,所述金属减震块包括基座部、延伸部和球缺部;

所述基座部横截面的形状与所述盲孔横截面形状相同,所述基座部过盈配合地嵌置
于所述盲孔中;所述球缺部由所述限位孔向外延伸并高出所述限位环的外表面。

优选地,第一导流体和第二导流体通过螺扣对接。

优选地,所述减震环由硅胶材料制成;或者所述减震环内包括弹性部件。

另一方面,本发明还提供一种石油仪器,所述石油仪器具有上述任意一项所述的导
流式扶正器。

由以上技术方案可知,本发明实施例提供的导流式扶正器采用第一导流体和第二导
流体对接,在第一导流体和第二导流体的对接处形成环形嵌置槽,在嵌置槽内嵌置减震环,
在减震环上设置周向阵列的金属减震块,在减震环的外围套设限位环,限位环上开有与金属
减震块一一对应的限位孔,金属减震块由限位孔向外延伸并高出限位环的外表面。同时在第
一导流体和第二导流体的外表面设置周向阵列的导流槽。第一导流体和第二导流体外表面设
置的导流槽可平均分配泥浆带给扶正器的冲击力,解决现有扶正器由于泥浆的冲击产生的
不规律晃动,提高石油仪器工作的可靠性。同时,本发明实施例的减震环镶嵌在金属限位
环内部,泥浆冲刷不到,减震环被腐蚀的机会大大减小。金属减震块只有露出限位环的部分
与钻井钻杆壁接触,且在金属减震块受到挤压或碰撞时,减震环吸收金属减震块震动产生的
能量,与背景技术中橡胶块在泥浆的冲刷下扶正效果越来越差相比,本申请能够延长扶正
器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用
的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳
动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为根据一优选实施例示出了的导流式扶正器的结构示意图;

图2为图1中A-A向截面的截面图;

图3为根据一优选实施例示出了的第一导流体的结构示意图;

图4为图3中B-B向截面的截面图;

图5为根据一优选实施例示出了的第二导流体的结构示意图;

图6为根据另一优选实施例示出了的第二导流体的结构示意图;

图7为根据一优选实施例示出了的减震环的结构示意图;

图8为图7中C-C向截面的截面图;

图9为根据一优选实施例示出了的减震块的结构示意图;

图10为根据一优选实施例示出的限位环的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种导流式扶正器,解决了目前扶正器上的橡胶块被腐蚀较严
重、橡胶块与钻杆杆腔内壁之间摩擦较大导致的寿命较短问题,同时能够缓解橡胶块与
钻杆杆腔内壁之间摩擦较大对石油仪器打捞或吊装工作的影响。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案,并使本发明实施
例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明实施例中的技术
方案作进一步详细的说明。

图1和图2示出了本发明根据一优选实施例提供的导流式扶正器的结构。如图1和
图2所示,本发明实施例提供的导流式扶正器包括第一导流体1、第二导流体2、减震环3、
金属减震块4和限位环5。

第一导流体1和第二导流体2对接。图3为根据一优选实施例示出了的第一导流体的
结构示意图;图4为图3中B-B向截面的截面图。如图3和图4所示,第一导流体1中
远离第二导流体2的那一端定义为第一自由端10,与第二导流体2固定连接的那一端为
第一固定端11。第一固定端11设有朝向第二导流体2延伸的环形螺口12,环形螺口12
的外径小于第一固定端11的外径,环形螺口12设有内螺纹。

图5为根据一优选实施例示出了的第二导流体的结构示意图,如图5所示,第二导
流体2中远离第一导流体1的那一端定义为第二自由端20,与第一导流体1固定连接的
那一端为第二固定端21。第二固定端21的外径与第一导流体1的第一固定端11的外径
相同;第二自由端20的外径与第一导流体1的第二自由端20的外径相同。第一自由端
10和第二自由端20用于连接石油仪器相邻的两个模块,例如数据采集模块、电池模块、
打捞接头等。

第二固定端21设有朝向第一导流体1延伸的阶梯状螺扣22。阶梯状螺扣22包括两
级阶梯部,直径较小的阶梯部220的外表面设置外螺纹(图中未示出)。直径较大的阶梯
部221的直径与第一导流体1中环形螺口12的外径相同。第二导流体2通过阶梯状螺扣
22上的外螺纹与第一导流体1的环形螺口12螺纹连接。在第二导流体2与第一导流体1
连接后,直径较小的阶梯部220的端面与第一导流体1中环形螺口12的底面相贴,直径
较大的阶梯部221的端面与第一导流体1中环形螺口12的环形顶端面120相贴。

由于环形螺口12的外径小于第一固定端11的外径,直径较大的阶梯部的直径与第
一导流体1中环形螺口12的外径相同,因此在第一导流体1和第二导流体2对接后,环
形螺口12和阶梯状螺扣22的外围形成环形嵌置槽。

进一步地,第一导流体1和第二导流体2对接后,为保证两者之间对接后的密封性,在
直径较小的阶梯部开有环形密封槽,环形密封槽与直径较大的阶梯部相邻。

图6为根据另一优选实施例示出了的第二导流体的结构示意图。如图6所示,第二
导流体的第二固定端21采用直接朝向第一导流体1的延伸螺扣22’,延伸螺扣22’上
设置外螺纹,延伸螺扣22’直接旋入环形螺口12内。该结构的第二导流体,在与第一
导流体1对接后,环形螺口12的外围形成环形嵌置槽。

需要说明的是,上述第一导流体1和第二导流体2通过环形螺口12和阶梯状螺扣22
或延伸螺扣22’进行螺纹连接的连接结构只是示例性的,凡是能够使第一导流体1和第
二导流体2对接且能够形成环形嵌置槽的连接结构均落入本发明的保护范围。

需要说明的是,本申请中的第一导流体和第二导流体并不是同时工作的。泥浆对扶正器
自上而下冲击,处于扶正器上半部分的第一导流体受到泥浆冲刷,而下半部分的第二导流体
受到泥浆冲刷较小,此时第一导流体起到扶正的作用。当上半部分第一导流体受泥浆冲刷损
坏不能工作时,将扶正器上下对调使用,此时第二导流体起到导流的作用。由于第一导流体
和第二导流体逐个工作,因此相较于现有扶正器,其寿命至少增加一倍。

减震环3嵌置于第一导流体1和第二导流体2对接形成的环形嵌置槽内,减震环的厚
度小于环形嵌置槽的深度。在减震环上设置周向阵列的金属减震块4。减震环的外围套设限
位环5,减震环与限位环5的厚度之和大于或等于嵌置槽的深度。作为各实施例中的优选实
施例,减震环与限位环5的厚度与嵌置槽的深度相同,即限位环5的外径、第一固定端11外
径和第二固定端21的外径相同。本申请中,减震环3可由硅胶材料制成柔性减震环,也可采
用在减震环内部设置弹性部件,如弹簧等,构成弹性减震环。本发明以柔性减震环的结构进
行示例说明。需要说明的是,减震环3采用硅胶材料制备或者内部设置弹性部件只是其中的
优选方案,凡是能够使减震环具备柔性或弹性的制作方案均落入本发明的保护范围。

图7为根据一优选实施例示出了的减震环的结构示意图;图8为图7中C-C向截面的截
面图。如图7和图8所示,减震环的外表面上开有周向阵列的盲孔7,该盲孔7形成吸震槽,
可吸收震动产生的能量。金属减震块4嵌置于盲孔7中。其中,盲孔7横截面的形状为圆形
或规则多边形。图9为根据一优选实施例示出的金属减震块的结构示意图。如图9所示,金
属减震块4包括基座部40、延伸部41和球缺部42。基座部40横截面的形状与盲孔横截面形
状相同,基座部40嵌置于盲孔中。球缺部42由限位孔向外延伸并高出限位环5的外表面。

作为各实施例中的最佳实施例,本申请中减震环上设置的盲孔为圆形,金属减震块4的
基座部40为圆形,上述设置在金属减震块4受到挤压或碰撞时,减震环和盲孔均可吸收震动
产生的能量,同时由于盲孔和基座部均为圆形,故金属减震块4还可在盲孔内实现转动,进
而减小金属减震块4与钻杆内壁之间的摩擦。

本申请中,减震环3能够缓冲扶正器与钻杆杆腔之间的碰撞和冲击,能够更好的保护扶
正器,降低石油仪器受到的震动冲击。

图10为根据一优选实施例示出的限位环的结构示意图。如图10所示,限位环5上开有
与金属减震块4一一对应的限位孔8,金属减震块4由限位孔8向外延伸并高出限位环5的
外表面。金属减震块4容置于柔性减震环3与金属减震块4之间,当金属减震块4受到挤压
或碰撞时,金属减震块4沿扶正器径向方向向柔性减震环3移动,柔性减震环3吸收金属减
震块4震动产生的能量,从而避免石油仪器受到震动。

柔性减震环3和限位环5嵌置于环形嵌置槽内,在第一导流体1和第二导流体2对接时,
第一导流体1和第二导流体2通过调节两者之间的环形嵌置槽使柔性减震环3和限位环5牢
牢的嵌置于环形嵌置槽内。优选地,本发明实施例中第一导流体1、第二导流体2、限位环5
均由金属材料制成。

第一导流体1和第二导流体2的外表面均设有周向阵列的导流槽6。在本实施例中,第
一导流体1的外表面开有导流槽6的个数与第二导流体2的外表面开有导流槽6的个数相同,
在第一导流体1与第二导流体2对接时,第一导流体1与第二导流体2的轴心重合,第一导
流体1的导流槽6沿第一导流体1轴心阵列的位置与第二导流体2的导流槽6沿第二导流体
2轴心阵列的位置相同。优选地,在第一导流体1纵向(即沿泥浆流动的方向)的外表面周
向阵列6~12等份的槽脊以构成导流槽,在第二导流体2纵向(即沿泥浆流动的方向)的外
表面周向阵列6~12等份的槽脊以构成导流槽。

钻钎在地下几千米时是一个封闭的环境,当石油仪器离钻井壁越近泥浆流动的压力
就越大,从而产生推力及向心力。本申请中的扶正器在第一导流体1和第二导流体2上分
别设置周向均匀阵列的导流槽6,钻井时泥浆沿相邻槽脊之间的导流槽流动并由导流槽导流,
从而平均分配泥浆带给石油仪器的冲击力,降低泥浆不规则的流动产生不均匀的冲击力。使
用该扶正器的石油仪器的震动较小,从而延长石油仪器的使用寿命。

由以上可知,本发明实施例提供的导流式扶正器对背景技术中使用的扶正器实施了
改进,扶正器采用第一导流体1和第二导流体2对接,在第一导流体1和第二导流体2
的对接处形成环形嵌置槽,在嵌置槽内嵌置减震环3,在减震环上设置周向阵列的金属减震
块4,在减震环的外围套设限位环5,限位环5上开有与金属减震块4一一对应的限位孔,金
属减震块4由限位孔向外延伸并高出限位环5的外表面。同时在第一导流体1和第二导流体
2的外表面设置周向阵列的导流槽6。第一导流体1和第二导流体2外表面设置的导流槽6可
平均分配泥浆带给扶正器的冲击力,解决现有扶正器由于泥浆的冲击产生的不规律晃动,
提高石油仪器工作的可靠性。同时,本发明实施例的减震环3镶嵌在金属限位环5内部,
泥浆冲刷不到,减震环3被腐蚀的机会大大减小。金属减震块只有露出限位环的部分与钻井
钻杆壁接触,且在金属减震块受到挤压或碰撞时,减震环3吸收金属减震块震动产生的能量,
与背景技术中橡胶块在泥浆的冲刷下扶正效果越来越差相比,本申请能够延长扶正器的使
用寿命。

作为各实施例中的优选实施例,导流槽6出口的导流面的圆心角的范围为15°~90°。

基于本发明实施例提供的导流式扶正器,本发明实施例还提供一种石油仪器,所述
石油仪器具有本发明实施例中任意一项所述的导流式扶正器。

需要说明的是,本发明实施例提供的石油仪器的有益效果由导流式扶正器带来的,
因此,相对应的效果描述请参考本发明实施例上述相应部分的描述即可,此不赘述。另
外,本发明实施例提供的导流式扶正器还可以应用在煤炭钻探过程中钻井下的仪器,并
不限于石油仪器。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分
互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述的本发明实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的
精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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本发明提供了一种导流式扶正器及使用该导流式扶正器石油仪器。导流式扶正器包括对接的第一导流体和第二导流体。第一导流体和第二导流体的外表面设有周向阵列的导流槽。第一导流体和第二导流体的对接处形成环形嵌置槽,嵌置槽内嵌置减震环,减震环的厚度小于嵌置槽的深度。减震环上设置有周向阵列的金属减震块。减震环的外围套设限位环,减震环与限位环的厚度之和大于或等于嵌置槽的深度。限位环上开有与金属减震块一一对应的限位孔。

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