扶正器和相关装置技术领域
本发明涉及井下装置领域，并且更特别地但不排外地涉及可用于
油和/或气开采的这些装置领域。本文公开的一些布置涉及扶正器装置。
本文公开的一些布置涉及可连接至扶正器装置的装置。
背景技术
如本领域技术人员已知的，在油、气或水井钻井行业中使用扶正
器以使管状构件(下文称为“管件”)位于钻孔或先前安装的更大管件
的中心。
通常，这些管件以可搬运长度，例如12m(40英尺)构成，每段
长度通常都在两端处带外部公螺纹。使用短的带母螺纹的联接器将这
些长度段装配在一起。装配为预定总长度的管件称为“套管柱”(string)。
当将套管柱布置在钻孔或现有管件中时，期望将套管柱基本定位
在钻孔或现有管件的中心，由此形成绕相关管件的基本环状通道。这
使得诸如流体、水泥浆这样的材料能够在绕管件的空间中穿过。
为了尝试实现这种状态，沿套管柱长度以选择间距布置扶正器。
可通过使用作为被夹紧地固定至管件的环的所谓“限位套”，在限制轴
向运动方面实现将扶正器固位在期望位置中。限位套设计必须应对到
具有不良公差外径管件上的不受约束安装。所应用的任何设计都必须
将这种公差视为先决条件，以施加足够负荷，从而给出期望的轴向负
荷约束。为了抵抗轴向负荷，例如，限位套可具有绕限位套的圆周径
向分散的增韧钢钉，这些增韧钢钉基本突出到限位套主体的外表面之
上。
已知弹簧扶正器具有柔性外径，其目的在于始终接触井壁，同时
能够挠曲以反作用(复位力)于顺应井壁轮廓的管件产生的侧向力，
并且适应障碍或内部尺寸变化。这些扶正器由圆形端部带环组成，通
常称为“弓形片”的多个板弹簧连接在这些圆形端部带环之间。
在本行业中，期望随着管件沿钻孔向下移动至其所要求的最终深
度位置，管件的中心性足以保持管件不接触钻孔或管件孔，以便避免
来自扶正器、限位套突出体或联接器的不适当机械干扰和损伤。
接触力，例如限位套螺钉可对先前安装的钢管件造成相当大的损
伤，并且所产生的金属屑可在整个井结构中的其它位置导致损伤。扶
正器弓形片的过大偏斜将允许例如附接至旋转管件的限位套螺钉的接
触，切入到扶正器正插入的井筒或更大管件中。
通常，特别是在修井工作中，先前安装的管件可具有切穿过管件
侧面的所谓“窗口”，以允许已扶正的管件穿过从而穿过窗口偏斜。然
后，例如，如果已偏斜扶正器弓形片的侧向力等于或小于突出体的环
状高度，则硬化限位套突出体和联接器能够快速地保持在窗口边缘上。
因此，在这种布置中，使扶正器穿过钻孔并且就位可能问题非常大。
还需要有利于下列一般惯例，即随着管件穿过而到达其最终深度
时旋转该管件，由此减轻穿过高井眼曲率(DLS)波动。扶正器的旋转
相对其正在行进的钻孔停止，允许管件在所附接的扶正器内部旋转。
井筒轮廓复杂性的发展已经恶化了这种机械干扰的发生。称为单
位钻孔长度，通常为30m(100英尺)的DLS(井眼曲率)的以3维
变化速度定义的轮廓波动经常导致高侧向力，其垂直于管件轴线。这
些侧向力可为这样的，即扶正器弹簧弓形片可在扶正器沿井筒向下穿
过期间，在高DLS的不同点处变平或接近变平。例如，这可导致联接
器和限位套突出体，诸如硬化固定螺钉抵靠先前安装的管件孔或井筒
前进。换句话说，可在管件的这些部分和先前安装的管件孔和井筒之
间发生机械干扰，导致先前安装的管件孔或井筒的表面损伤。
另外，应明白，所述弓形片的扁平化可导致弓形片在簧片或弓形
片、弹簧与端部带环的相交点处在弹簧旋转点处的永久变形。这可导
致在达到期望深度时，不利地影响扶正器的原始扶正潜力。在本行业
中优选地，当已扶正的管件处于其要求深度时，多个管件或者管件与
井筒之间的中心性最大化，或者处于最小可接受水平。换句话说，管
件位于先前安装的管件或井筒内的中心处，或者管件和先前安装的管
件或井筒之间的距离保持为高于最小距离。
图1示出已经插入钻孔50内的一种已知管件布置。扶正器38通
过位于扶正器38任一侧的限位套37而定位在该管件上。限位套37用
于绕管件安装，从而接合并且抓握该管件的外部。限位套37在管件上
提供制动肩台，以限制沿任何其它相关联产品、诸如扶正器38的管状
构件的轴向行进。因此，每个扶正器38都结合至管件，并且被布置成
将该管件支撑在钻孔50内，以便该管件被基本中心地布置在钻孔50
内。
整体式扶正器38具有第一和第二相对端轴环41、42，其由多个弹
簧弓形片轴向分离。仅示出多个弹簧弓形片中的弹簧弓形片43、44、
45和46。
每个弹簧弓形片都形成大致凸起曲线。对于弹簧弓形片45和46，
能清晰地观察该大致凸起曲线。然而，来自管件的高侧向力的影响已
经导致扶正器弹簧弓形片偏斜。这已经导致弹簧弓形片43扁平。侧向
力已经导致限位套37的一些固定螺钉47偏斜足够大，从而使其被强
力地推靠于钻孔50。
这种情况可能存在问题。这是因为管件现在接触钻孔50，这可导
致机械干扰和损伤。此外，例如来自接触螺钉47的接触力可导致损伤
钻孔50。扶正器弹簧弓形片偏斜太大将使得例如限位套螺钉47切入井
筒50中。可能发生对钻孔50相当大的损伤。这种损伤也可产生可在
其它位置导致损伤的金属屑。由于弹簧弓形片43的扁平化，所以部分
管件，例如被紧密地附接至管件的限位套37的限位套螺钉47可牢固
地保持到钻孔50，这是因为限位套37被推动到钻孔50上。这可约束
管件的旋转。这种情况也适用于被插入先前安装的管件内而非钻孔50
内的管件。
另外，弹簧弓形片43已经扁平至可导致永久或不可逆变形的程度。
弹簧弓形片43或者任何其它已经类似地扁平的弹簧弓形片现在将不弹
回其原始形状，或者不充分弹回以提供所需扶正或约束效果。这意味
着扶正器38现在不能最优化地扶正管件。例如，这可能在管件进一步
穿过钻孔50或管件孔40时发生。当存在高侧向力时，由于弹簧弓形
片43现在扁平，所以扶正器38将偏移，或者可更易于偏移，并且更
可能在管件和钻孔50或管件钻孔40之间导致机械干扰。这是因为，
由于弹簧弓形片43已经变得扁平，所以扶正器38不能正确地执行其
功能，以及将管件定位在钻孔50或管件孔40的中心。因此，即使比
使弹簧弓形片43扁平所需的力小的侧向力现在也能将管件稳固地推靠
于钻孔50或管件孔，因为弹簧弓形片43扁平并且不能抵抗侧向力。
这种将管件推靠于钻孔50或管件孔40可导致上述损伤。同样地，当
管件抵达其最终深度时，扶正器38可位于其中钻孔50的直径大于钻
孔50的其它部分通常具有的直径的位置处。所谓的“扩底”孔存在这
种情况，在其中发生井筒在低于先前安装管件的区域中‘打开’。在这
种情况下，由于扶正器38的弹簧弓形片43，并且其实其它弹簧弓形片
已经扁平，导致永久变形或者使弹簧弓形片以其它方式不能最佳运行，
扶正器38就不能使管件在该位置就位。这是因为扁平弹簧弓形片43
并且其实其它扁平弹簧弓形片将不弹回它们的原始形状，或者将不充
分弹回以实现与钻孔50或管件孔40的壁体的所需接触。因此，扶正
器将不在该位置实现与钻孔50的所需坚固机械连接，并且该管件将不
在钻孔50或者管件孔40内中心定位，也不被机械约束为所需程度。
安装在插入钻孔或先前安装的管件内的管件上的现有扶正器的问
题在于，可能损伤钻孔或先前安装的管件的壁体。这种损伤是由于例
如在限位套上的螺钉以及钻孔或先前安装的管件的壁体之间发生机械
干扰，由于弹簧弓形片的扁平而进一步恶化了这种损伤。
发明内容
本文公开了被布置成控制和限制弹簧偏斜程度的弹簧扶正器。
公开了弹簧扶正器在安装有扶正器的管件和钻孔或先前安装的管
状构件的孔之间至预定(例如，最小)环状宽度的受控偏斜。
提供了对于将管状构件支撑为距井筒壁预定距离(例如，最小)
的弹簧扶正器的改进。
该弹簧扶正器是一种用于支撑与井筒间隔开的管状构件的装置。
该弹簧扶正器装置可具有纵向轴线，并且该弹簧扶正器装置可包括第
一和第二互相间隔的轴环部，并且可具有在其间布置的多个弓形片弹
簧部。每个轴环部都可基本为圆柱形。该扶正器装置可基本绕或者全
部绕所述纵向轴线延伸。构造方法可包括但不限于零件机械联锁、零
件焊接组合，或者由单件材料构造。
每个轴环部都可已经被布置成平行于突出为高于轴环部的外径的
轴向突出体。该突出体可由轴环部材料形成，或者作为稳固附接的添
加零件形成。
该突出体可以是按角度和/或形状成型，以在环面内引导流体成为
湍流，从而帮助悬置和移除岩屑。按角度和/或形状成型的突出体中断
穿过扶正器的层流，由此产生湍流，其有助于从井筒清洁岩屑，和/或
当置换进入环状构件和钻孔或现有环状构件之间的环面中的水泥时清
除这些流体。
该突出体可仅应用于单个轴环部。
该突出体可应用于或者可在与扶正器的轴环部分离的带环上形
成。该带环可被布置成对接或固定或以其它方式联接至扶正器。带环
不紧密地附接至管件，以便带环可绕管件自由地旋转。换句话说，带
环可绕管件自由旋转。带环可以与扶正器相同的方式绕管件旋转。该
突出体可在位于扶正器和用于支撑扶正器的限位套之间的轴环上形
成。然后，该轴环可在扶正器的端部和限位套的接触边缘之间“自由
浮动”。该突出体可在绕管件设置的带环上形成，以便其防止限位器或
其它这种装置机械干扰钻孔或先前安装的管件的壁体，不需要带环与
扶正器协作运行。
该装置可由在扶正器端部轴环上向外径向形成的各种设计的突出
体组成，以便其不可能使弹簧弓形片完全扁平。这些突出体可由端部
轴环形成或者可附接至端部轴环，以便它们可具有垂直于与扶正器的
半径成角度的端部轴环的表面的轴线。通过消除弹簧弓形片旋转至端
部轴环的点处的极限扁平导致的永久变形，可提高弹簧弓形片性能的
完整性。该装置可由各种设计的突出体组成，以便可通过消除弹簧弓
形片旋转至端部轴环的点处的极限扁平导致的永久变形，提高弹簧弓
形片性能的完整性。
可将突出体制作成确保与附接在扶正器的一侧或任一侧上的管件
的相关联机构的接触将不接触钻孔或先前安装的管件孔。可通过消除
相关联机构与钻孔或先前安装的管件孔的机械干扰而降低深入地下的
拖曳阻力，产生有助于顺应井筒轮廓行进的管件的侧向力乘以消费者
规定摩擦系数(CoF)的通过阻力。将侧向力乘以CoF称为‘拖曳’。
如果管件的所有部分的总拖曳太大，就将阻碍管件被进一步推入钻孔
或现有管件中。因此，管件将不能达到最终期望深度。
可通过提供突出体而降低例如与限位器的接触，确保已扶正管件
的旋转可仅处于扶正器端部带环内。突出体的高度和外形可允许易于
引导其穿过先前安装的管件中的孔口。可进一步定制突出体，以停止
弹簧弓形片的偏斜，以便可实现管件和钻孔之间的环面内的高度(间
隙)最小。例如，间隙可根据API10D规定为67％间隙，或者为终端
用户应用可容许或需要的任何间隙％。
根据一方面，提供一种具有纵向轴线的扶正器，该扶正器包括：
绕该扶正器的轴线设置的第一和第二相对端部轴环；和多个弹簧弓形
片，其经由大致凸起的弯曲部从第一端部轴环延伸至第二端部轴环。
从第一端部轴环的面向外部分至轴线的径向距离大于从多个弹簧弓形
片中的、处于弹簧弓形片从第一端部轴环延伸的纵轴位置处的弹簧弓
形片的第一面向外部分至轴线的距离。从第一端部轴环的面向外部分
至轴线的径向距离小于从处于第一端部轴环和第二端部轴环之间的距
离轴最远的纵轴位置处的弹簧弓形片的第二面向外部分至轴线的径向
距离。
从第一端部轴环的面向外部分至轴线的径向距离可大于从处于弹
簧弓形片从第二端部轴环延伸的纵轴位置处的弹簧弓形片的第三面向
外部分至轴线的径向距离。
第一端部轴环的面向外部分可包括至少一部分突出体。该突出体
可由第一端部轴环形成。该突出体可附接至第一端部轴环。该突出体
可为弓形片的形式。该弓形片可包括大致凸起的弯曲部。该突出体可
基本为半球形或半球状。该突出体可通过包括压制工艺的工艺或多个
工艺形成。该突出体可通过包括弯曲工艺的工艺或多个工艺形成。该
突出体可通过包括切割工艺的工艺或多个工艺形成。该突出体可具有
长度和小于该长度的宽度，并且该长度可相对于扶正器的纵向轴线成
角度。该突出体可为多个突出体中的第一突出体。该多个突出体可绕
第一端部轴环的周界均匀分布。
第一端部轴环的面向外部分可具有被构造成将流体流引导为湍流
的形状。
该扶正器可由单件材料制成。该扶正器可由机械连锁部件制成。
该扶正器可由焊接在一起的部件制成。
该扶正器可被构造成将管状构件支撑为距离井筒预定距离。例如，
可根据API10D以67％间隙的规定构造该扶正器。
根据另一方面，提供一种具有纵向轴线的装置，该装置被构造成
与扶正器协作。该扶正器具有纵向轴线，并且包括绕该扶正器的轴线
定位的第一和第二相对端部轴环，以及经由大致凸起的弯曲部从第一
端部轴环延伸至第二端部轴环的多个弹簧弓形片。该装置包括面向外
部分。当装置的轴线和扶正器的轴线基本同轴地对准时，从装置的面
向外部分至轴线的径向距离大于多个弹簧弓形片中，从处于其中弹簧
弓形片从第一端部轴环延伸的纵轴位置的弹簧弓形片的第一面向外部
分至轴线的径向距离。当装置的轴和扶正器的轴基本同轴地对准时，
从装置的面向外部分至轴线的径向距离小于从处于第一端部轴环和第
二端部轴环之间的纵轴位置处的弹簧弓形片的第二面向外部分至轴线
的径向距离。
装置的面向外部分至轴线的径向距离可大于从处于弹簧弓形片从
第二端部轴环延伸的纵轴位置处的弹簧弓形片的第三面向外部分至轴
线的径向距离。
该装置的面向外部分可包括至少一部分突出体。该突出体可由该
装置形成。该突出体可附接至该装置。该突出体可为弓形片的形式。
该弓形片可包括大致凸起的弯曲部。该突出体或多个突出体可基本为
半球形或半球状。该突出体可具有长度和小于长度的宽度，其中该长
度可相对于该装置的纵向轴线成角度。该突出体可具有被构造成将流
体流引导为湍流的形状。该突出体可为多个突出体中的第一突出体。
该多个突出体可绕该装置的周界均匀分布。
该装置的面向外部分可具有被构造成将流体流引导为湍流的形
状。
该装置可由单件材料制成。该装置可由机械连锁部件制成。该扶
正器可由焊接在一起的部件制成。该装置可具有一个或更多个连接部
分，以连接至扶正器。
该装置可被构造成绕管件自由地旋转。
该装置与扶正器协作，可被构造成将管状构件支撑为距离井筒预
定距离。例如，可根据API10D以67％间隙的规定构造与该扶正器协
作的该装置。
该装置可具有被布置成延伸到该扶正器的相应母T形孔口内T形
突出体，以将装置连接至扶正器。该扶正器可具有被布置成延伸到装
置的相应母T形孔口内的T形突出体，以将该装置连接至扶正器。该
装置可具有被布置成接合扶正器的端部轴环的卡扣紧固件，以将装置
连接至扶正器。扶正器的端部轴环可具有被布置成接合该装置的卡扣
紧固件，以将装置连接至扶正器。
该装置可具有带环。该装置可为轴环。
另一方面，提供包括如下装置的系统，在上文中以及本文中的任
何地方描述了该装置。该系统也可包括扶正器。该扶正器可具有纵向
轴线。该扶正器可包括：绕该扶正器的轴线设置的第一和第二相对端
部轴环；和多个弹簧弓形片，其经由大致凸起的弯曲部从第一端部轴
环延伸至第二端部轴环。
可用于该扶正器、突出体、多个突出体和/或带环的微合金钢可为
硼钢。硼钢为可用于扶正器、多个突出体的材料的一个实例，并且可
使用其它适当的材料。可用于扶正器、突出体、多个突出体和/或带环
的材料可经热处理，以提高例如剪切和拉伸部分强度特性。这种经热
处理的强度可约为每平方英寸90吨。
附图说明
下面将仅通过实例并且参考附图描述本公开的具体布置，其中：
图1示出在钻孔内接收的管件的已知布置，并且示出钻孔内的管
件产生高侧向力且因此导致扶正器弹簧弓形片偏斜的影响；
图2示出现有管件孔内的扶正器；
图3示出钻孔内的扶正器；
图4示出形成图2和3的扶正器时使用的示例性坯料；
图5示出按规范API10D，基于12-1/4”钻孔内部的普通尺寸9-5/8”
套管，管件和钻孔之间的环面内根据负荷的间隙；
图6示出用于图2和3中所示的扶正器的管件和钻孔之间的环面
内根据负荷的间隙；
图7示出用于突出体高度大于图2和3中所示的扶正器的突出体
高度的的扶正器的管件和钻孔之间的环面内根据负荷的间隙；
图8示出端部轴环的透视图。
具体实施方式
图2示出一种实例扶正器布置，其中在扶正器58的端部轴环51、
52上设置多个突出体60、70，以便防止扶正器弹簧弓形片53、54、55、
56扁平，并且防止限位器37的螺钉47导致对钻孔40的损伤。现在将
详细地讨论图2的布置。
参考图2，已经将与图1中所示的类似的管件插入现有管件孔40
中。扶正器58位于管件上。在图2中示出与图1中所呈现的类似情况。
然而，图2示出径向布置地超过扶正器轴环部的外径的突出体限制弹
簧弓形片偏斜的效果，由此例如保持典型的限位器固位螺钉不接触先
前安装的管件的内径。
整体式扶正器58具有由6个弹簧弓形片轴向分离的第一和第二相
对端部轴环51、52，仅示出这6个弹簧弓形片中的4个，即53、54、
55、56。每个弹簧弓形片都形成大致凸起曲线。该多个弹簧弓形片从
第一端部轴环51延伸至第二端部轴环52。
第一端部轴环51具有绕轴环的圆周的6个突出体60，仅示出这6
个突出体60中的4个，即60a、60b、60c和60d。第二端部轴环具有
绕轴环的圆周的6个突出体70，仅示出这6个突出体70中的4个，即
70a、70b、70c和70d。
突出体60、70从第一和第二端部轴环51、52突出，并且由于高
侧向力而接触现有管件40的壁体，使管件在现有管件40内偏移。突
出体60、70突出至高于第一和第二端部轴环51、52表面的高度，以
便保持限位器37不接触现有管件40的壁体。这意味着保持限位器螺
钉47远离现有管件40的壁体。也保持可能附接至扶正器任一侧的其
它机构不接触管件40的壁体。
另外，突出体60、70从第一和第二端部轴环51、52的表面突出
一定高度，以便随着将扶正器推动到现有管件40的壁体上，该多个弹
簧弓形体不完全扁平。这些弹簧弓形体可不完全扁平，然而，这些突
出体仍阻止这些弹簧弓形体变形为导致永久变形的程度，或者变形为
导致这些弹簧弓形体不能够优选执行的程度。如图2中所示，弹簧弓
形体53已经变形，但是还未完全扁平。突出体在第一和第二端部轴环
51、52的表面之上的高度被设置成这些弹簧弓形体可变形，但是然后
可视需要回弹。例如，随着扶正器移动至管件内的更中心位置，或者
实际上随着扶正器朝着管件的相对侧移动，片弹簧53可采取如图2中
所示的片弹簧56的形式，并且片弹簧56可采取片弹簧53的形式。这
意味着这些弹簧片还未受到永久变形的影响，或者还未受到塑性变形
的影响。换句话说，这些弹簧弓形片可视需要继续运行。
在图3中示出与图2中类似并且参考图2所述的情况。然而，在
图3中，扶正器58被插入钻孔50中。
管件和钻孔50的壁体或现有管件的接触是经由处于钻孔50或现
有管件的特殊部分处的扶正器的弹簧弓形体，并且经由弹簧弓形体和
突出体。这些突出体按适当形状成型，并且成型为与钻孔50或现有管
件的壁体的机械干扰降低。这意味着当接触钻孔或现有管件时，这些
突出体不损伤钻孔或管件的壁体。因此，这些突出体使管件部分，诸
如除了扶正器的限位器停止接触钻孔50或现有管件的壁体，这使得与
钻孔50或现有管件的壁体的机械干扰降低。降低了对钻孔50或现有
管件40的损伤。通过清除相关联的机构与钻孔50或先前安装的管件
孔40的机械干扰，降低深入地下的拖曳阻力。这产生仅有助于顺应井
筒轮廓行进的管件的侧向力x所规定摩擦系数(CoF)的通过阻力。
现在应参考图4描述图2和3中所示的扶正器58的制造。所述布
置的扶正器具有长度相同的弹簧弓形片，并且这意味着其可由单个坯
料制成，在图4中示出其实例。参考图4，坯料300由单片硼钢形成。
该坯料具有由6个间隔开的纵向幅板部304间隔开的两个横向幅板部
302、303，这些纵向幅板部304彼此基本平行地并且垂直于网302、303
地延伸。第一和第二横向幅板部302、303的形状大致为矩形，并且互
相平行。6个纵向幅板部304在这些横向幅板部302、303之间延伸，
从而在其间限定等大的5个孔口309。外纵向幅板部304从这些横向幅
板部的端部被插入约孔口309的一半的宽度，从而保留这些横向幅板
部的自由端部310、311。
这些自由端部重叠地固定在一起，以便每个第一端部分310都与
其相应的第二端部311重叠，因此，该扶正器形成大致圆柱形装置。
在其它布置中，这些自由端部的长度更长，并且在这些布置中，这些
自由端部然后形成连接装置。
这些幅板部302、303形成图4和5的轴环51、52。这些纵向幅板
部304形成图4和5中的弹簧弓形片，示出其中的4个弹簧弓形片53、
54、55和56。在这些弹簧弓形片上执行弯曲操作，以实现图4和5的
构造。
这些幅板部302和303具有一系列平行切口305，其一直切穿坯料。
幅板部302和303每个都具有6组双平行切口305，其与这些纵向幅板
部304中心对准，并且与这些幅板部304平行。该幅板部302中的一
系列平行切口305使得切口305之间的坯料材料能够形成第一和第二
端部轴环51、52中的突出体60、70。使该系列切口305之间的材料弯
曲以形成突出体60、70，其外形为绕坯料的表面支承的凸起弓形体。
弓形体形式的突出体60、70在与弹簧弓形体相同的方向上对准。这些
突出体60、70的纵向轴线平行于扶正器的纵向轴线。这些突出体60、
70绕第一和第二端部轴环51、52的周界均匀分布。在其它布置中，突
出体60、70采取与凸起弓形体不同的外形。
当然，应理解，这是示例坯料，并且在此例示性地使用。硼钢仅
为可使用的材料的一个实例，可使用的材料包括低碳钢和许多其它不
同的材料。一类钢(包括硼钢)为一类微合金钢。该类钢已经示出为
大致可用。
可通过切割或从片材冲压形成该坯料。优选技术为高精度计算机
可控切割方法，诸如激光切割或水喷射切割。这种技术可允许很大的
灵活性，例如使得能够产生‘异形’，而不需要昂贵的专用刀具。然后
将该坯料冷成型为大致圆柱形形状。这可通过轧制或者本领域已知的
其它技术实现。
形成坯料的硼钢的相对有延展性特性允许坯料在已经发生成型后
保持处于其圆柱形状态。用于坯料的硼钢或者其它材料可经热处理，
以提高剪切和拉伸部分的强度特性。这种热处理后的强度可为约每平
方英寸90吨。
在其它布置中，突出体在现有扶正器的端部轴环中形成或者附接
至这些轴环，而非形成在坯料中，然后将坯料成型为扶正器。在一种
布置中，将与图4中示出为305的那些类似的一系列平行切口切割到
现有扶正器的端部轴环中，并且将切口之间的材料弯曲或压制为所需
的突出体形状，诸如凸起弓形体。在另一布置中，突出体稳固地附接
至现有扶正器的端部轴环。这些突出体可焊接至或者机械附接至这些
端部轴环。
图5示出示出按规范API10D，基于12-1/4”(31.12cm)钻孔内
部的普通尺寸9-5/8”(24.45cm)套管，管件和钻孔之间的环面内根据
负荷的间隙。可看出曲线延伸为接近平直，结果是负荷增大。
在一个实施例中，当偏斜至理论100％环面宽度的67％‘间隙’时，
扶正器必须实现最小1600lbf(7120N)的恢复力。在该情况下，这相
应于在‘Y’轴的零点之上的高度为0.879”。该实际实例超过了要求，
其恢复力为3250lbf(14460N)。
图6示出用于图2和3中所示的扶正器的、在管件和钻孔之间的
环面内根据负荷的间隙。在图6中，偏斜/负荷曲线展现了曲线中的交
叉点或节点。这是绕第一和第二端部轴环51、52径向设置突出体产生
的。在该实例中，这些突出体相应于基础突出体最小高度，参见“January
2014theRailroadCommissionofTexasUSAformulatedamendmentsto
theirRule13governingminimumprecautions”。可从交叉点看出，该曲
线平行于‘X’轴(负荷)延伸，即弹簧已经降低至这些突出体。扶正
器的弹簧弓形片被阻止完全扁平，或者受到下列变形的影响，该变形
使它们无法弹回原形状或者如预期地起作用。另外，通过降低至这些
突出体，管件被保持为从钻孔的壁体高出最小距离。这意味着防止例
如限位器和钻孔的壁体之间的干扰。
图7示出用于突出体高度比图6中所示用于提供数据的扶正器的
突出体高度大的扶正器的、在管件和钻孔之间的环面内根据负荷的间
隙。对于如图8中所示的用于提供数据的扶正器，终端用户已经确定
了突出体的定制高度。该实例中的突出体的高度超过并且高于基本突
出体高度(参考图6)。在该情况下，这些突出体的高度相应于70％间
隙(0.919”(2.33cm))。在该实例中，终端用户受益于弹簧设计的灵活
性，直到按最小间隙的要求接近70％而强力停止。
因此，可对扶正器的特定要求定制这些突出体的设计。
在可替换实施例中，如图8中所示，这些突出体不绕扶正器的第
一和第二端部轴环51、52径向布置。相反，这些突出体绕联接至扶正
器的第一和第二端部轴环51、52中第一或两者的一个或更多带环90
径向布置。该一个或更多带环90可绕该管件自由旋转，意思是它们不
紧密地附接至该管件，并且该管件可在带环90内自由旋转。带环90
以类似于参考图4讨论的扶正器的方式制成。带环90由坯料制成，切
口形成在坯料中且被弯曲或者压成突出体95。
使用具有突出体的带环意味着可通过将具有突出体的带环附接至
扶正器的第一和第二端部轴环而改进现有扶正器。现有扶正器可能需
要改进从而使得具有突出体的带环能够与其连接，但是所需工作量可
小于与制作在端部轴环上具有突出体的新扶正器相关联的工作量。
在一些实施例中，这些带环可连接至扶正器。例如，在特定布置
中，这些带环可分别通过带环内的T形突出体以及孔口和孔口而连接
至扶正器。在其它布置中，这些带环通过卡扣紧固件连接至扶正器。
在其它布置中，带环位于管件上，并且不与扶正器机械联锁，但
是被布置成随着将管件向下插入钻孔而与扶正器对接。在这种布置中，
这些带环被布置成在扶正器的端部和限位器的接触边缘之间自由浮
动。在其它布置中，这些带环位于管件上，并且被布置成确保限位器
不机械干扰钻孔的壁体，不需要与扶正器协作。
现在简要地讨论参考附图所述的那些实施例的可替换实施例。
在其它布置中，该扶正器具有超过或少于6个弹簧弓形体。
在其它布置中，该扶正器具有绕第一和第二端部轴环的圆周的超
过或少于6个突出体。在一些实施例中，第一端部轴环上的突出体的
数目与第二端部轴环上的突出体的数目不同。在一些实施例中，仅第
一端部轴环上存在突出体。在一些布置中，这些突出体不绕第一和/或
第二端部轴环的周界均匀分布。
在一些布置中，仅存在一个突出体。例如，在一种布置中，突出
体可完全环绕端部轴环。在另一种布置中，该单个突出体不完全环绕
端部轴环，而是具有间隙，以便该突出体形成马蹄铁形状。在又另一
布置中，该单个突出体绕端部轴环成螺旋形布置。在诸如马蹄铁和螺
旋形布置的这些实施例中，该突出体具有下列形状，其被布置成允许
流体在管件和钻孔或现有管件之间的环面中流动。此外，在其它布置
中，同样可不存在突出体。相反，端部轴环可相对于这些弓形体升高，
或者这些弓形体可在不是端部轴环距扶正器轴线的最大径向距离的部
位处结合至端部轴环。换句话说，整个端部轴环都为突出体。在这种
布置中，端部轴环防止弹簧弓形体扁平，不需要特定突出体。
在一些布置中，这些突出体不与扶正器的弹簧弓形体对准。
在一些布置中，切口305不平行。在一些布置中，切口305不与
幅板部304中心对准。在一些布置中，切口305不与幅板部304平行。
在一些布置中，这些突出体由坯料形成，不需要坯料中的切口304，例
如通过适当地压制或弯曲该坯料形成。
在其它布置中，这些突出体附接至第一和/或第二端部轴环，而非
从坯料压制或冲压或弯曲。
在一些布置中，这些突出体具有相对于扶正器的纵向轴线成角度
的纵向轴线。这样的益处在于形成剪切角，从而进一步帮助扶正器穿
过钻孔的局部变形或障碍。在一些布置中，基本所有突出体都类似地
成角度。
在一些布置中，突出体纵向轴线相对于扶正器的纵向轴线成角度，
并且相对于另一突出体的纵向轴线成角度。
在一些布置中，这些突出体按形状或角度成型，或者按角度和形
状成型，以便引导流体在管件和钻孔或现有管件之间的环面内成为湍
流。现在进一步解释这些突出体的这种角度和/或形状。流经管件和钻
孔或现有管件之间的环面的理想流体流为层流，即平行于轴线的均匀
流。这些突出体可按使该层流偏斜的角度和/或形状成型，产生在流体
流动方向上超过该突出体的湍流。这在不良污染物，诸如为颗粒物质/
碎屑的岩屑方面特别有利。钻井含有各种流体，例如‘钻井泥浆’，以
平衡压差。需要从底部反向朝着地面流入环面的水泥以置换这些流体。
然而，在管件在环面中偏移时，例如在管件靠近钻井壁体并且环面具
有最小尺寸的位置处，就将存在受流体/水泥污染的凹穴。此外，将在
管件的相对侧处存在优先流，其中环面具有最大尺寸。在环面最小时，
岩屑、碎屑或流体可能积累或者积聚。按角度和/或按形状成型的突出
体引导流体成为湍流，并且这有助于清除不良碎屑或流体。
这些突出体的角度和/或形状可具有下列益处，即其使得材料，诸
如流体、水泥浆在绕管件和钻孔或现有管件之间的管件的环面空间中
穿过。存在具有暂停或停止弹簧弓形体扁平效果的突出体的意义在于，
在管件和钻孔或现有管件之间保留最小环面间隙。然后，保留最小水
泥鞘厚度，允许水泥在管件和钻孔或现有管件之间的环面内按要求流
动。
在一些布置中，这些突出体的角度和/或形状有助于使岩屑悬浮在
环面内并且将其清除。本领域技术人员应明白这些突出体可如何按形
状或按角度，或按形状和按角度成型，以便如上所述地改变流动。
在一些布置中，这些突出体为对称的。例如，它们的形状基本为
半球形或半球状，并且被附接或者被从坯料压制。在一些布置中，这
些突出体为对称的，但是不按半球形或半球状成型。
在另一布置中，该扶正器不由单个坯料制成。在一些布置中，这
些突出体附接至带环。
在一些布置中，该第一端轴环绕其轴线对称，例如该第一端轴环
可具有圆柱形状。在一些布置中，该第二端轴环绕其轴线对称，例如
具有圆柱形状。在一些布置中，该带环绕其轴线对称，例如具有圆柱
形状。
在一些布置中，该第一端轴环绕其轴线不对称，例如具有非圆柱
形状。在一些布置中，该第二端轴环绕其轴线不对称，例如具有非圆
柱形状。在一些布置中，该带环绕其轴线不对称，例如具有非圆柱形
状。在一些布置中，该第一端轴环、第二端轴环和/或带环具有不是圆
形的横截面。例如，被布置成面对管件的该第一端轴环、第二端轴环
和/或带环的表面具有为规则或不规则的多边形横截面。应明白，如果
不规则形状提供突出，以便防止这些弹簧弓形体扁平的部分，端部轴
环和/或带环的该不规则形状本身就可执行这些突出体的功能。也应明
白，虽然已经称为“带环”，但是由于其形状可为不规则的，所以其可
不具有带环状形状。同样地，可更一般地将该带环称为装置。此外，
在一些布置中，带环或装置可为端部制动器。
如上所述，提供了扶正器，或者扶正器可被改进，或者提供可连
接至扶正器的带环，并且所提供的带环不需要与扶正器协作地运行。
在使扶正器套管柱进入钻井时遇到的极端侧向力作用下，这些布置消
除了扶正器的扁平化，以及弓形片弹簧高度的潜在永久固定和对井筒
的损伤。这些布置使得易于将扶正器套管柱插入钻井中。这些布置使
得易于将管件插入钻井中。这些布置提供对流经扶正器和/或带环的流
体流动的改进，并且可将流动引导为湍流。这些布置允许修改流动，
以有助于岩屑的悬浮和清除。
本领域读者在实践时应理解，可将附图中所述和所示的布置的特
征以任何组合方式组合。本公开的范围无意受限于任何具体描述的布
置，而是由所附权利要求限定。