[发明专利]稳定器

说明书

本发明涉及一种稳定器。该稳定器包括柱状本体，在柱状本体上构造有径向向外凸出的扶正区，在扶正区内间隔开地构造有径向向外凸出的多个扶正棱，在任一个扶正棱的顶面上间隔开地设有多个弧面扶正块。使用本发明的稳定器可以极大地降低稳定器与井壁之间的摩擦阻力，从而有助于提高钻头钻速和钻井效率。

技术领域

本发明涉及石油勘探开发领域，特别涉及一种稳定器，其安装在钻杆上。

背景技术

在进行石油钻井施工时，需要在钻杆上设置稳定器。在钻进过程中，稳定器与井壁接触，以确保钻头沿着预定方向向底层深处钻进。

目前，最常用的稳定器是刮刀型稳定器。在这种稳定器的表面上设置有多个扶正棱。在钻井过程中，扶正棱与井壁接触。然而，扶正棱与井壁相接触会切削井壁，从而产生很大的摩擦阻力。在旋转钻井过程中，这种摩擦阻力会不利地影响钻头钻速和钻井效率。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种稳定器。使用本发明的稳定器可以极大地降低稳定器与井壁之间的摩擦阻力，从而有助于提高钻头钻速和钻井效率。

根据本发明的稳定器包括柱状本体，在柱状本体上构造有径向向外凸出的扶正区，在扶正区内间隔开地构造有径向向外凸出的多个扶正棱，在任一个扶正棱的顶面上间隔开地设有多个弧面扶正块。

在使用根据本发明的稳定器时，仅扶正棱上的弧面扶正块与井壁接触，扶正棱本身并不与井壁接触。在钻头转动时，扶正块的弧面表面使得扶正块与井壁之间形成平滑的滑动接触，避免了扶正块或扶正棱切削井壁。由此，极大地降低了稳定器与井壁之间的摩擦阻力，进而保证了钻头钻速和钻井效率。

在一个实施例中，多个扶正棱相互平行并且平行于柱状本体的轴向而延伸。

在一个实施例中，多个扶正棱相互平行并且螺旋式延伸。在钻井过程中，稳定器会与钻头同步地转动，因此螺旋式延伸的扶正棱有助于进一步降低稳定器与井壁之间的摩擦阻力。此外，螺旋式延伸的多个扶正棱之间形成了螺旋式的排屑槽。在钻井过程中，井筒内的旋流的钻井液可顺畅地流过螺旋式的排屑槽，从而将排屑槽内的钻井碎屑带走，同时给弧面扶正块润滑和降温。

在一个实施例中，任一个扶正棱的顶面包括凸出的弧面区和处于弧面区两侧的倒角区，多个弧面扶正块设在弧面区内。在一个优选的实施例中，弧面扶正块的数量为3个到4个。更优选地，在一个扶正棱上，多个弧面扶正块沿弧面区的延伸方向间隔开地设置。弧面扶正块的高度与扶正棱的弧面区的宽度之比在3:5到4:5之间。相邻弧面扶正块之间的距离与弧面扶正块的等效半径之比在1:1到1:2之间。这意味着每个弧面扶正块都以类似于孤立支撑物的方式显著凸出到扶正棱的表面之外。在钻井泥浆的润滑作用下，这种尺寸的弧面扶正块能够显著降低稳定器与井壁之间的摩擦阻力。

在一个实施例中，弧面扶正块的表面为球形或椭球形。当弧面扶正块的表面为椭球形时，优选将椭球形的弧面的长轴垂直于相应扶正棱的延伸方向。这样，在钻井过程中，弧面扶正块与井壁的接触方式为：弧面扶正块半径较小的端部首先与井壁接触，然后接触面积顺应椭球的形状平滑过渡地增加。显然，这种接触方式降低了弧面扶正块与井壁的接触面积，从而减小了稳定器与井壁之间的摩擦阻力。此外，这种接触方式能提高钻杆的稳定性，减小晃动，而且钻杆仍然会受到足够的来自井壁的推靠力，从而有助于使钻头沿预定方向钻进。

在一个实施例中，在任一个扶正棱上，从其顶面向其内部开设有多个安装孔。在任一个安装孔内安装有一个柱形的扶正体，扶正体的顶面为弧面并且凸出到扶正棱顶面之外而形成弧面扶正块。这样，弧面扶正块并不是简单地设置在扶正棱顶面上的部件，而是牢固地嵌入在扶正棱内部的扶正体的一部分。由此，极大地提高了弧面扶正块的稳定性。

在一个实施例中，弧面扶正块的材质为硬质合金。例如，可以为碳化钨合金。

在一个实施例中，柱状本体的内部构造有轴向贯通的通道。这样，可以将稳定器作为作为一个短节安装在钻杆上。