一种定向钻机球笼式弹簧扶正器的制作方法

1.本发明涉及定向钻机技术领域，具体涉及一种定向钻机球笼式弹簧扶正器。

背景技术：

2.现有扶正器大多为无张力合金扶正器，耐磨耐高温，缺点为遇到松软煤层或煤/岩中空时无法有效起到扶正作用。如授权公告号为cn2493736y的实用新型专利公开了一种用于油田固井使用的可钻式扶正器，包括接箍及若干扶正片，扶正片为若干尼龙材质的弓形片夹固尼龙材质的直片后两端被接箍固定，且弓形片的截面为弧形状。该扶正器在修井时可钻性好，取套管时钻、铣速度快，材料消耗少，能够及时修井，缩短修井周期，降低生产成本，提高经济效益。
3.然而，上述扶正器的两端的接箍是与扶正片的两端固定连接的，且弓形片的弯度在使用状态下由于受到钻孔壁挤压力只会变小，当遇到松软煤层或者煤/岩中空时，弓形片无法保证与钻孔内壁紧密贴合，易导致钻具的弯壳体跟着后面的钻杆旋转，进而导致钻孔精准度差。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种定向钻机球笼式弹簧扶正器，采用环形导向器滑动套设在全部弹簧金属板的平直部的结构设计，钻进时能够利用发生扩张形变的弹簧金属板的弓形部与钻孔内壁紧密贴合且能够通过调整钻机推力的大小来实现弹簧金属板的弯曲程度，方向调整完毕后弹簧金属板的弓形部回位不影响钻进，在各种定向钻进工况下都能够有效避免钻具的弯壳体跟着后面的钻杆旋转，极大地提高了钻进精度。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种定向钻机球笼式弹簧扶正器，包括固定环体和弹簧金属板，弹簧金属板的数量为多个且其一端均匀固定连接在固定环体的一端，每个弹簧金属板均由弓形部和平直部构成，弓形部的一端与固定环体固定连接且另一端连接平直部；定向钻机球笼式弹簧扶正器还包括环形导向器，环形导向器滑动套设在全部弹簧金属板的平直部上。
6.本发明采用固定环体、多个弹簧金属板和环形导向器的球笼式结构设计，其中环形导向器滑动套设在全部弹簧金属板的平直部上，钻进时由于受到钻机推力，钻杆挤压弹簧金属板的平直部并使得弓形部向外发生扩张形变，弓形部形变后支撑钻孔内壁能够有效防止钻具的弯壳体随着钻杆旋转，退钻时回拉钻杆，弹簧金属板的弓形部回位，不影响退钻；本发明整体结构简单，稳定性好，可靠性高，制作工艺简单，增加扶正效果，提高钻进精度，使钻孔轨迹满足设计要求。
7.作为本发明的进一步改进，为了增加弹簧金属板的整体强度和刚度，弹簧金属板的弓形部和平直部的横截面宽度为等宽。
8.作为本发明的进一步改进，为了增加弹簧金属板的回复性能，弹簧金属板的弓形
部和平直部的横截面形状为弧形。
9.作为本发明的进一步改进，环形导向器包括环形本体和导向槽，导向槽的数量与弹簧金属板的数量相一致，导向槽均匀间隔设置在环形本体的内壁上，全部弹簧金属板的平直部分别位于相应的导向槽内。环形导向器采用上述结构后，一方面能够对弹簧金属板的平直部进行整体限位，另一方面弹簧金属板的平直部始终位于导向槽内，能够避免弹簧金属板的整体位置不发生侧偏移和偏转。
10.作为本发明的进一步改进，环形本体和导向槽采用一体冲压成型，或者采用铸造成型，或者采用机加工成型。优选地，采用一体冲压成型，能够有效提高各项性能指标，比如强度、刚度和回复性能。
11.作为本发明的进一步改进，为了增加固定环体的整体强度和耐磨性，固定环体采用钢制件或者合金制件。
12.作为本发明的进一步改进，弹簧金属板的数量优选为2至12个，这样不仅能够保证整体的刚度、强度和回复性能，而且便于加工，制造成本低。
13.作为本发明的进一步改进，为了增加弹簧金属板的整体强度和耐磨性，弹簧金属板采用钢制件或者合金制件。
14.本发明的上述技术方案的有益效果如下：1、本发明采用环形导向器滑动套设在全部弹簧金属板的平直部的结构设计，钻进时能够利用发生扩张形变的弹簧金属板的弓形部与钻孔内壁紧密贴合，方向调整完毕后弹簧金属板的弓形部回位不影响钻进，在各种定向钻进工况下都能够有效避免钻具的弯壳体跟着后面的钻杆旋转，极大地提高了钻进精度。
15.2、本发明中环形导向器采用包括环形本体和导向槽的结构，导向槽的数量与弹簧金属板的数量相一致，导向槽均匀间隔设置在环形本体的内壁上，全部弹簧金属板的平直部分别位于相应的导向槽内，这样，一方面能够对弹簧金属板的平直部进行整体限位，另一方面弹簧金属板的平直部始终位于导向槽内，能够避免弹簧金属板的整体位置不发生侧偏移和偏转。
16.3、本发明中弹簧金属板的弓形部的弯曲程度能够通过调整钻机推力的大小进行变化，以适应不同工况，尤其是遇到松软煤层或者煤/岩中空时，能够通过增大钻机的推力（也即钻杆的推力）使得弹簧金属板的弓形部的弯曲程度增大，进而使得弹簧金属板的弓形部依然能够与钻孔内壁保持紧密贴合，进而避免钻具的弯壳体随着钻杆旋转。
附图说明
17.图1为本发明定向钻机球笼式弹簧扶正器的结构立体示意图；图2为本发明中弹簧金属板的结构立体示意图；图3为本发明中环形导向器的结构主视示意图；图4为本发明中环形导向器的结构立体示意图；图5为本发明在钻进状态下的使用状态图；图6为本发明在退钻状态下的使用状态图。
18.附图标记：100、固定环体；
200、弹簧金属板；210、弓形部；220、平直部；300、环形导向器；310、环形本体；320、导向槽。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-6，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.参阅附图1，一种定向钻机球笼式弹簧扶正器，包括固定环体100和弹簧金属板200，弹簧金属板200的数量为多个且其一端均匀固定连接在固定环体100的一端，如图2所示，每个弹簧金属板200均由弓形部210和平直部220构成，弓形部210的一端与固定环体100固定连接且另一端连接平直部220；同时，定向钻机球笼式弹簧扶正器还包括环形导向器300，环形导向器300滑动套设在全部弹簧金属板200的平直部220上。
21.上述实施例中，定向钻机球笼式弹簧扶正器采用固定环体100、多个弹簧金属板200和环形导向器300的球笼式结构设计，其中环形导向器300滑动套设在全部弹簧金属板200的平直部220上，钻进时由于受到钻机推力，钻杆挤压弹簧金属板200的平直部220并使得弓形部210向外发生扩张形变，弓形部210形变后支撑钻孔内壁能够有效防止钻具的弯壳体随着钻杆旋转，退钻时回拉钻杆，弹簧金属板200的弓形部210回位，不影响退钻；本发明整体结构简单，稳定性好，可靠性高，制作工艺简单，增加扶正效果，提高钻进精度，使钻孔轨迹满足设计要求。此外，弹簧金属板200的弓形部210的弯曲程度能够通过调整钻机推力的大小进行变化，以适应不同工况，尤其是遇到松软煤层或者煤/岩中空时，能够通过增大钻机的推力（也即钻杆的推力）使得弹簧金属板200的弓形部210的弯曲程度增大，进而使得弹簧金属板200的弓形部210依然能够与钻孔内壁保持紧密贴合，进而避免钻具的弯壳体随着钻杆旋转。
22.另外，如图2所示，弹簧金属板200的弓形部210和平直部220的横截面宽度为等宽。采用上述结构后，能够增加弹簧金属板200的整体强度和刚度，当然也可以根据工况的不同，比如松软煤层或者煤/岩中空时，为了进一步增加回复性能，弹簧金属板200的弓形部210和平直部220的横截面也可以采用中间宽两端窄的截面形状。
23.另外，如图2所示，弹簧金属板200的弓形部210和平直部220的横截面形状为弧形。采用上述结构后，能够增加弹簧金属板200的回复性能，同时能够保证弹簧金属板200的抗挤压能力，避免被压溃。
24.另外，如图3和图4所示，环形导向器300包括环形本体310和导向槽320，导向槽320的数量与弹簧金属板200的数量相一致，导向槽320均匀间隔设置在环形本体310的内壁上，全部弹簧金属板200的平直部220分别位于相应的导向槽320内。环形导向器300采用上述结
构后，一方面能够对弹簧金属板200的平直部210进行整体限位，另一方面弹簧金属板200的平直部210始终位于导向槽320内，能够避免弹簧金属板200的整体位置不发生侧偏移和偏转。
25.另外，环形本体310和导向槽320采用一体冲压成型，很显然，环形本体310和导向槽320也可以采用其他成型工艺制得，比如铸造成型，或者采用机加工成型。但优选地，采用一体冲压成型。
26.另外，固定环体100采用钢制件，这样能够保证固定环体100具有足够强度的同时具有耐磨性，当然固定环体100并不限于采用钢制件，也可以采用其他类型，比如合金制件等。
27.另外，如图1所示，弹簧金属板200的数量为4个，弹簧金属板200的作用是钻进时能够利用发生扩张形变的弹簧金属板200的弓形部210与钻孔内壁紧密贴合，方向调整完毕后弹簧金属板200的弓形部210回位不影响钻进，很显然，弹簧金属板200并不限于为4个，比如2个、3个、5个、12个等，但最低不能少于2个。
28.此外，弹簧金属板200采用钢制件，这样能够保证弹簧金属板200具有足够的强度和耐磨性，当然其并不限于采用钢制件，也可以采用其他类型，比如合金制件等。
29.如图5所示，为钻进状态下的使用状态图，此时，普通钻机给钻杆施加的推力将钻杆与弹簧金属板200的平直部220贴合挤压，弹簧金属板200的弓形部210受挤压张开并与钻孔内壁紧密贴合，钻进过程中钻具的弯壳体不受钻杆旋转力影响而保持钻进方向。如图6所示，为退钻状态下的使用状态图，当钻头钻进轨迹与设计轨迹发生偏差时，钻杆回拉使得钻杆与弹簧金属板200的平直部220分离，之后弹簧金属板200在其弓形部210的回弹力作用下回弹并与钻孔内壁分离，以便于通过旋转钻杆带动弯管机构控制钻头的转向角度，使钻头的钻进轨迹控制在设计轨迹合理范围内。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种定向钻机球笼式弹簧扶正器，包括固定环体(100)和弹簧金属板(200)，所述弹簧金属板(200)的数量为多个且其一端均匀固定连接在所述固定环体(100)的一端，其特征在于：每个弹簧金属板(200)均由弓形部(210)和平直部(220)构成，所述弓形部(210)的一端与所述固定环体(100)固定连接且另一端连接所述平直部(220)；所述定向钻机球笼式弹簧扶正器还包括环形导向器(300)，所述环形导向器(300)滑动套设在全部弹簧金属板(200)的平直部(220)上。2.如权利要求1所述的定向钻机球笼式弹簧扶正器，其特征在于：所述弹簧金属板(200)的弓形部(210)和平直部(220)的横截面宽度为等宽。3.如权利要求2所述的定向钻机球笼式弹簧扶正器，其特征在于：所述弹簧金属板(200)的弓形部(210)和平直部(220)的横截面形状为弧形。4.如权利要求1至3任一项所述的定向钻机球笼式弹簧扶正器，其特征在于：所述环形导向器(300)包括环形本体(310)和导向槽(320)，所述导向槽(320)的数量与所述弹簧金属板(200)的数量相一致，所述导向槽(320)均匀间隔设置在所述环形本体(310)的内壁上，全部弹簧金属板(200)的平直部(220)分别位于相应的导向槽(320)内。5.如权利要求4所述的定向钻机球笼式弹簧扶正器，其特征在于：所述环形本体(310)和所述导向槽(320)采用一体冲压成型，或者采用铸造成型，或者采用机加工成型。6.如权利要求1所述的定向钻机球笼式弹簧扶正器，其特征在于：所述固定环体(100)采用钢制件或者合金制件。7.如权利要求1所述的定向钻机球笼式弹簧扶正器，其特征在于：所述弹簧金属板(200)的数量为2至12个。8.如权利要求1所述的定向钻机球笼式弹簧扶正器，其特征在于：所述弹簧金属板(200)采用钢制件或者合金制件。

技术总结

本发明提供一种定向钻机球笼式弹簧扶正器，属于定向钻机技术领域，包括固定环体和弹簧金属板，弹簧金属板的数量为多个且其一端均匀固定连接在固定环体的一端，每个弹簧金属板均由弓形部和平直部构成，弓形部的一端与固定环体固定连接且另一端连接平直部；定向钻机球笼式弹簧扶正器还包括环形导向器，环形导向器滑动套设在全部弹簧金属板的平直部上。本发明采用环形导向器滑动套设在全部弹簧金属板的平直部的结构设计，钻进时能够利用发生扩张形变的弹簧金属板的弓形部与钻孔内壁紧密贴合，方向调整完毕后弹簧金属板的弓形部回位不影响钻进，在各种定向钻进工况下都能够有效避免钻具的弯壳体跟着后面的钻杆旋转，极大地提高了钻进精度。了钻进精度。了钻进精度。