井下工具扶正机构及柱塞的制作方法

1.本技术涉及天然气和石油开采技术领域，尤其涉及一种井下工具扶正机构及柱塞。


背景技术：

2.常规的井下工具在井道中下行时，通常依靠自身重力下行。在直井中，井下工具可以下行至井底或卡定器的位置。而针对斜井或水平井，常规的井下工具难以进入大井斜段或水平段。当井下工具到达井斜段或水平段后，井下工具与井道的摩擦力增加，导致井下工具无法继续下行。另外，在井斜段和水平段，井道的内壁更容易存积泥浆、砂砾、蜡等异物，从而进一步阻止井下工具下行。


技术实现要素：

3.本技术的实施例提供一种井下工具扶正机构，其能够帮助井下工具在井斜段和水平段内下行至更大的深度。
4.本技术的实施例还提供一种柱塞，其包括上述的井下工具扶正机构。
5.为了达到上述的目的，本技术的实施例采用如下技术方案：
6.井下工具扶正机构，包括：
7.轮架，轮架为圆柱形，轮架的外周面开设有多个安装槽，多个安装槽围绕轮架的轴线布置；
8.载轮片，载轮片可径向活动的设置在安装槽内，载轮片的径向外表面开设有多个容纳孔；
9.滚轮，滚轮通过转轴可转动的固定在容纳孔内，滚轮的一部分凸出于载轮片的径向外表面；以及
10.弹簧，弹簧设置在载轮片和安装槽的底部之间，弹簧处于被压缩的状态以对载轮片持续施加径向向外的推力；
11.其中，载轮片径向向外运动至极限时，载轮片凸出于轮架的外周面。
12.进一步的，滚轮为轴承，滚轮套设在转轴上。
13.进一步的，载轮片上开设有至少三个容纳孔，容纳孔沿轴向等距布置，相邻的容纳孔之间的距离大于滚轮的直径。
14.进一步的，沿径向载轮片的内表面开设有外弹簧孔，安装槽的底部开设有内弹簧孔；外弹簧孔和内弹簧孔相对设置，弹簧的两端分别位于外弹簧孔和内弹簧孔内。
15.进一步的，轮架上开设有沿轴向从其一端贯穿至另一端的中间孔。
16.进一步的，安装槽与中间孔连通。
17.进一步的，轮架上开设有多个沿径向延伸的通孔，通孔的一端同时连通安装槽和中间孔。
18.进一步的，容纳孔的底部开设有排渣通孔。
19.进一步的，还包括连接在轮架端部套设的限位套，载轮片的端部位于限位套内。
20.进一步的，当载轮片径向向外运动至极限时，滚轮径向最外侧与轮架的轴线之间的距离为2.82cm、3.325cm、4.345cm或5.615cm中的任意一种。
21.一种柱塞，包括上述任意一种井下工具扶正机构；柱塞还包括连接在井下扶正机构两端的柱塞机构；其中，柱塞的重心位于井下扶正机构的轴向中部。
22.本技术的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
23.本实用新型的实施例提供的井下工具扶正机构，其用于与井下工具连接。当井下工具在井道内运动时，井下工具扶正机构的滚轮与井道内壁接触。相比于井下工具直接与井道内壁接触产生的滑动摩擦，滚轮与井道内壁的滚动摩擦的摩擦力更小，从而能够帮助井下工具在井斜段和水平段内下行至更大的深度。另外，井下工具扶正机构的滚轮与井道内壁接触时，井下工具与井道内壁之间会形成环状间隙，该环状间隙的存在使得井下工具与附着在井管道内壁的异物的接触面积减小，从而进一步使得井下工具在井斜段和水平段内下行至更大的深度。
24.本实用新型的实施例提供的柱塞，由于具备上述的井下工具扶正机构，因此其能够在井斜段和水平段内下行至更大的深度。另外，由于该柱塞的重心位于井下扶正机构的轴向中部，因此能够确保柱塞在井道中运动的过程中保持平衡，使得井下扶正机构始终对柱塞保持有效支撑，避免柱塞机构与井道内壁发生过大的摩擦。
附图说明
25.为了更清楚的说明本技术实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施方式，不应被看作是对本技术范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。
26.图1为实施例1提供的井下工具扶正机构的外部结构示意图。
27.图2为实施例1提供的井下工具扶正机构的剖面结构示意图。
28.图3为实施例1提供的井下工具扶正机构中轮架的结构示意图。
29.图4为实施例1提供的井下工具扶正机构中载轮片的结构示意图。
30.图5为实施例1提供的井下工具扶正机构中载轮片的剖面结构示意图。
31.图6为实施例2提供的柱塞的结构示意图。
32.图中：010
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井下工具扶正机构；020
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柱塞；100
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轮架；101
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安装槽；102
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内弹簧孔；103
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中间孔；104
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通孔；200
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载轮片；201
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容纳孔；201a
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安装沉孔；201b
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安装通孔；202
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外弹簧孔；203
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排渣通孔；300
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滚轮；310
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转轴；400
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弹簧；500
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限位套；600
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柱塞机构。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.因此，以下对本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的部分实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没
有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
37.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
38.本技术的描述中，“油气井”可以指石油井，也可以指天然气井。当“油气井”为天然气井时，其可以是用于采集常规天然气的天然气井，也可以是用于采集非常规天然气(页岩气、煤层气等)的天然气井。
39.实施例1：
40.图1为本实施例提供的井下工具扶正机构010的外部结构示意图。图2为本实施例提供的井下工具扶正机构010的剖面结构示意图。图3为本实施例提供的井下工具扶正机构010中轮架100的结构示意图。图4为载轮片200的结构示意图。图5为载轮片200的剖面结构示意图。
41.请参照图1
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图5，井下工具扶正机构010包括轮架100、载轮片200、滚轮300和弹簧400。轮架100为圆柱形，轮架100的外周面开设有多个安装槽101。多个安装槽101围绕轮架100的中轴线均匀布置，安装槽101为长条形，并且与轮架100的中轴线平行。载轮片200为长条形，载轮片200可沿轮架100的径向活动的设置在安装槽101内。载轮片200的径向外表面开设有多个容纳孔201。多个容纳孔201沿轴线等间距排布。滚轮300通过转轴310可转动的固定在容纳孔201内，滚轮300的一部分凸出于载轮片200的径向外表面。弹簧400设置在载轮片200和安装槽101的底部之间，弹簧400处于被压缩的状态以对载轮片200持续施加径向向外的推力。载轮片200径向向外运动至极限时，载轮片200凸出于轮架100的外周面。
42.本实施例提供的井下工具扶正机构010，其用于与井下工具连接。当井下工具在井道内运动时，井下工具扶正机构010的滚轮300与井道内壁接触。相比于井下工具直接与井道内壁接触产生的滑动摩擦，滚轮300与井道内壁的滚动摩擦的摩擦力更小，从而能够帮助井下工具在井斜段和水平段内下行至更大的深度。另外，井下工具扶正机构010的滚轮300与井道内壁接触时，井下工具与井道内壁之间会形成环状间隙，该环状间隙的存在使得井下工具与附着在井管道内壁的异物的接触面积减小，从而进一步使得井下工具在井斜段和水平段内下行至更大的深度。
43.进一步的，在本实施例中，滚轮300为轴承，滚轮300套设在转轴310上。具体的，滚轮300的内圈套设在转轴310上，并与转轴310过盈配合。在容纳孔201的两个侧壁上分别开设有相对设置的安装沉孔201a和安装通孔201b。转轴310贯穿安装通孔201b并插入安装沉孔201a中。在将载轮片200插入安装槽101中后，在安装槽101侧壁的限位作用下，转轴310无法从安装沉孔201a和安装通孔201b的退出。采用轴承作为滚轮300，使得滚轮300的转动更加顺畅。
44.进一步的，载轮片200上开设有至少三个容纳孔201，容纳孔201沿轴向等距布置，相邻的容纳孔201之间的距离大于滚轮300的直径。相邻的容纳孔201之间的距离指的是相邻的容纳孔201之间的最小距离。至少设置三个容纳孔201，且相邻的容纳孔201之间的距离大于滚轮300的直径，使得井下工具扶正机构010在经过井道内的接箍时，在接箍的一侧，载轮片200上至少有两个滚轮300与井道接触，从而对井下工具扶正机构010和井下工具进行有效支撑，避免井下工具扶正机构010和井下工具发生偏转。
45.进一步的，载轮片200的径向内表面开设有外弹簧孔202，安装槽101的底部开设有内弹簧孔102；外弹簧孔202和内弹簧孔102相对设置，弹簧400的两端分别位于外弹簧孔202和内弹簧孔102内。通过设置外弹簧孔202和内弹簧孔102，使得弹簧400的固定更加可靠。在本实施例中，两个外弹簧孔202分别开设在载轮片200的轴向两端，两个内弹簧孔102分别开设在安装槽101的轴向两端。
46.进一步的，轮架100上开设有沿轴向从其一端贯穿至另一端的中间孔103，并且安装槽101与中间孔103连通。如此，使得安装槽101中的异物能够通过中间孔103排出，从而避免了载轮片200卡滞的情况发生。
47.进一步的，轮架100上开设有多个沿径向延伸的通孔104，通孔104的一端同时连通安装槽101和中间孔103。如此，安装槽101和中间孔103中的异物都可以通过通孔104排出至轮架100外，从而避免了异物影响井下工具扶正机构010的正常工作。
48.进一步的，在容纳孔201的底部开设有排渣通孔203。排渣通孔203连通容纳孔201与中间孔103，使得容纳孔201内的异物能通过排渣通孔203进入中间孔103内，避免了容纳孔201内的异物聚集影响滚轮300转动。
49.进一步的，井下工具扶正机构010还包括连接在轮架100端部套设的限位套500，载轮片200的端部位于限位套500内。具体的，在轮架100的端部设置有外螺纹，在限位套500的内表面设置有内螺纹，限位套500与轮架100的端部螺纹连接。载轮片200的端部位于限位套500内，从而限制载轮片200从安装槽101脱离。
50.进一步的，当井下工具扶正机构010工作于2.3英寸的井道时，载轮片200被配置为当期径向向外运动至极限时，滚轮300径向最外侧与轮架100的轴线之间的距离为2.82cm。当井下工具扶正机构010工作于2.7英寸的井道时，载轮片200被配置为当期径向向外运动至极限时，滚轮300径向最外侧与轮架100的轴线之间的距离为3.325cm。当井下工具扶正机构010工作于3.5英寸的井道时，载轮片200被配置为当期径向向外运动至极限时，滚轮300径向最外侧与轮架100的轴线之间的距离为4.345cm。当井下工具扶正机构010工作于4.5英寸的井道时，载轮片200被配置为当期径向向外运动至极限时，滚轮300径向最外侧与轮架100的轴线之间的距离为5.615cm。
51.实施例2：
52.图6为本实施例提供的柱塞020的结构示意图。请参照图6，柱塞020包括实施例1记载的井下工具扶正机构010，以及两个柱塞机构600。具体的，柱塞机构600与限位套500螺纹连接，从而形成柱塞020。柱塞机构600可以采用垫片式柱塞机构，也可以采用鱼骨式柱塞机构。在本实施例中，柱塞机构600为垫片式柱塞机构，但是垫片的外表面设置有多个鱼骨凸起。在本实施例中，柱塞020的重心位于井下扶正机构010的轴向中部。
53.实施例提供的柱塞020，由于具备井下工具扶正机构010，因此其能够在井斜段和
水平段内下行至更大的深度。另外，由于该柱塞020的重心位于井下扶正机构010的轴向中部，因此能够确保柱塞020在井道中运动的过程中保持平衡，使得井下扶正机构010始终对柱塞保持有效支撑，避免柱塞机构600与井道内壁发生过大的摩擦。
54.综上，本实用新型的实施例提供的井下工具扶正机构，其用于与井下工具连接。当井下工具在井道内运动时，井下工具扶正机构的滚轮与井道内壁接触。相比于井下工具直接与井道内壁接触产生的滑动摩擦，滚轮与井道内壁的滚动摩擦的摩擦力更小，从而能够帮助井下工具在井斜段和水平段内下行至更大的深度。另外，井下工具扶正机构的滚轮与井道内壁接触时，井下工具与井道内壁之间会形成环状间隙，该环状间隙的存在使得井下工具与附着在井管道内壁的异物的接触面积减小，从而进一步使得井下工具在井斜段和水平段内下行至更大的深度。
55.本实用新型的实施例提供的柱塞，由于具备上述的井下工具扶正机构，因此其能够在井斜段和水平段内下行至更大的深度。另外，由于该柱塞的重心位于井下扶正机构的轴向中部，因此能够确保柱塞在井道中运动的过程中保持平衡，使得井下扶正机构始终对柱塞保持有效支撑，避免柱塞机构与井道内壁发生过大的摩擦。
56.以上所述仅为本技术的部分实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。