防磨接头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种防磨接头，包括接头本体、防磨套、防磨套夹块和防磨套安装座；所述接头本体中部开有凹槽，防磨套设置接头本体的凹槽中；防磨套两端分别设置有子台阶，防磨套夹块放入防磨套的子台阶上；防磨套两端分别设置有安装槽，防磨套安装座分别设置在安装槽中，压住防磨套两端和防磨套夹块；防磨套安装座和防磨套夹块通过螺钉紧固连接；所述的防磨套、防磨套夹块、防磨套安装座可以绕接头本体自由转动。本防磨接头结构简单，制造低廉，能有效减低钻柱摩擦扭矩，同时保护钻杆和套管，防止硬金属物落入井下，增加井下管柱的寿命，降低钻井成本。
【专利说明】防磨接头
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种石油钻井井下工具，具体涉及套管、钻柱的保护工具。
【背景技术】
[0002]目前的钻井方式离不开转盘钻井和顶部驱动钻井口，而这2种钻井方式都是将地而动力通过钻具旋转传递给钻头，从而破碎岩石.这样，在有套管井段，钻具和套管就会产生摩擦，钻具先期磨损，套管壁变薄甚至磨穿，严重情况下套管被挤毁，影响井壁的稳定性，或者使井壁胡塌。如果套管封隔的是高压油气层，会产生油气侵，使钻井液密度降低，引发井涌事故；若套管封隔的是低压泊气层，会产生井漏，污染储层。在裸眼井段，钻具直接和岩层摩擦，不仅磨损钻具，而且也影响井壁稳定性。钻具旋转时，钻具和套管(或岩层)摩擦，增大了反扭矩，尤其是方钻杆承受的反组矩非常大，方钻杆长期期承受过大的反扭矩会发生早期疲劳破坏。
[0003]近年来，随着钻井技术的不断发展，钻井深度的不断增加、井眼轨迹的日趋复杂，导致钻杆与套管之间的摩擦不断加剧。钻杆与套管之间的磨损一方面会使钻杆接头磨损，造成钻杆早起失效，钻柱扭矩过高还容易造成钻具断裂事故。另外一方面会使套管严重磨损，影响随后的钻井、完井及开采作业质量和安全性。
[0004]我国现在的井身结构设计中主要是〈244.6 mm (95/ 8〃)和〈3 39.7mm(133/8〃)技术套管最为典型在这两层技术套管之下的〈215.9 mm (81/ 2〃)和〈3 Ilmm(121/ 4〃)井段裸眼段很长，起下钻次数多，旋转小时数多，而且出现严重狗腿的几率大，这些因素都会对技术套管产生严重磨损。国内外均有大量的例子，我国典型的技术套管磨损的油井有:车古204井、新851、圣科I井、英科I井、牙哈7井、克参I井、东秋5井、崖城132123井、郝科I井、却勒I井、、阳霞I井、渤海曹纪甸182221井和潮中132122井。其中阳霞I井因〈244.5mm SM 110TT套管多处严重磨损，在试油中用青水替换泥浆而造成套管挤毁，最后该并报废，损失近亿元人民币。新851井由于技术套管磨损，高压气体使油层套管破裂，进而使投术套管破裂导致井口冒气。渤海曹纪甸12221井和潮中13212井发生3次套管磨穿现象。
[0005]为了减少钻杆和套管的摩擦磨损，目前所常采用的方法之一是采用非旋转防磨接头。该防磨接头直接连接在钻柱上，在接头位置由金属外滑套和芯轴之间的滑动来避免钻杆接头与套管的磨损，同时降低钻井扭矩。但是类似的现有技术都存在着需要特殊的耐磨层，且采用金属防磨套对套管的磨损也较大，影响固井质量及安全性。
[0006]为了解决现有技术中的上述不足，本发明提出了一种新的解决方案。
【发明内容】
[0007]本发明克服现有技术的不足，提供一种能有效保护井下管柱，又可以降低钻井过程中钻柱旋转摩擦阻力的装置，且该装置满足井下作业要求，使用寿命长。
[0008]为达上述发明目的，本发明所采用的技术方案是:提供了一种防磨接头，包括接头本体、防磨套、防磨套夹块和防磨套安装座；所述接头本体中部开有凹槽，防磨套设置接头本体的凹槽中；
防磨套两端分别设置有子台阶，防磨套夹块放入防磨套的子台阶上；防磨套两端分别设置有安装槽，防磨套安装座分别设置在安装槽中，压住防磨套两端和防磨套夹块；防磨套安装座和防磨套夹块通过螺钉紧固连接；所述的防磨套、防磨套夹块、防磨套安装座可以绕接头本体自由转动。
[0009]所述的凹槽的两个端面敷焊有耐磨镍基合金层。
[0010]所述的接头本体的两端分别设置有标准的钻杆内螺纹和外螺纹。
[0011]所述的防磨套外圆开有两道以上弧形槽。
[0012]螺钉与防磨套安装座永久性固定连接。
[0013]所述的防磨套由两半扣合而成，其水平剖面成齿轮状。
[0014]所述的防磨套采用高铬铸铁或锰钢合金制造，防磨套表面敷焊有低硬度镍基合金层、钨钴系列硬质合金、ARNCO 100XT或ARNC0200XT。
[0015]所述的防磨套采用非金属耐磨材料制造；所述非金属耐磨材料为铸石、碳化硅、氧化铝或氧化锆陶瓷。
[0016]综上所述，本发明所提供的防磨接头具有如下优点:结构简单，制造低廉，能有效减低钻柱摩擦扭矩，同时保护钻杆和套管，防止硬金属物落入井下，增加井下管柱的寿命，降低钻井成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的结构图；
图2是接头本体I的结构图；
图3是本发明A-A首I]视图；
图4是本发明B-B首I]视图。
[0018]图5中显示了采用上述不同材料作为耐磨层时，各材料耐磨性能的比较。
[0019]其中，1、接头本体；2、防磨套；21、安装槽；22、子台阶；23、弧形槽；3、防磨套夹块；
4、防磨套安装座；5、凹槽。
【具体实施方式】
[0020]如图1至图4所示，该防磨接头，包括接头本体1、防磨套2、防磨套夹块3和防磨套安装座4 ;所述接头本体I中部开有凹槽5，防磨套2设置接头本体I的凹槽5中；
防磨套2两端分别设置有子台阶22，防磨套夹块3放入防磨套2的子台阶上22 ;防磨套2两端分别设置有安装槽21，防磨套安装座4分别设置在安装槽21中，压住防磨套2两端和防磨套夹块3 ;防磨套安装座4和防磨套夹块3通过螺钉紧固连接；所述的防磨套2、防磨套夹块3、防磨套安装座4可以绕接头本体I自由转动。
[0021]所述的凹槽5的两个端面敷焊有耐磨镍基合金层。
[0022]所述的接头本体I的两端分别设置有标准的钻杆内螺纹和外螺纹。
[0023]所述的防磨套2外圆开有两道以上弧形槽23。例如六道。所述的防磨套2由两半扣合而成，其水平剖面成齿轮状。[0024]螺钉与防磨套安装座4永久性固定连接。例如通过点焊将螺钉与防磨套安装座4永久性固定连接。
[0025]所述的防磨套2采用高铬铸铁或锰钢合金制造，防磨套2表面敷焊有低硬度镍基合金层、钨钴系列硬质合金、ARNCO 100XT或ARNC0200XT。如钨钴系列硬质合金中的碳化钨等。由于碳化钨颗粒的高硬度具有良好的耐磨特性对钻杆接头起到了很好的保护作用。图5中显示了采用上述不同材料作为耐磨层时，各材料耐磨性能的比较。
[0026]所述的防磨套2采用非金属耐磨材料制造；所述非金属耐磨材料为铸石、碳化硅、氧化招或氧化错陶瓷。
[0027]将组装好的防磨接头由标准的钻杆内螺纹和外螺纹连接到钻柱中，随同钻柱一起旋转运动，当钻杆与套管壁发生接触时，就由尺寸较大的防磨套2接触到套管，由于非金属防磨套低摩擦系数、自润滑性能好并且低硬度，与金属的摩擦系数极小，且防磨套2自身能绕接头本体I自由转动，就相当于在接头本体I和套管之间加入了一个轴承环，极大地降低了钻井过程中钻柱旋转的摩擦阻力。同时由于非金属防磨套与金属接触时具有极好的耐磨性。因此对井下管柱钻杆和套管几乎不磨损，室内试验及现场试验证明(如图5所示数据)，其磨损几乎为零。其使用寿命大大增加。
[0028]本发明的主要思想，是在钻井作业中在钻具组合安装此工具，便于保护井下管柱及降低钻柱的摩擦扭矩。通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将 申请人:所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。
【权利要求】
1.防磨接头，其特征在于:包括接头本体(I)、防磨套(2)、防磨套夹块(3)和防磨套安装座(4);所述接头本体(I)中部开有凹槽(5)，防磨套(2)设置接头本体(I)的凹槽(5)中； 防磨套(2)两端分别设置有子台阶(22)，防磨套夹块(3)放入防磨套(2)的子台阶上(22);防磨套(2)两端分别设置有安装槽(21)，防磨套安装座(4)分别设置在安装槽(21)中，压住防磨套(2)两端和防磨套夹块(3);防磨套安装座(4)和防磨套夹块(3)通过螺钉紧固连接；所述的防磨套(2)、防磨套夹块(3)、防磨套安装座(4)可以绕接头本体(I)自由转动。
2.根据权利要求1所述的防磨接头，其特征在于:所述的凹槽(5)的两个端面敷焊有耐磨镍基合金层。
3.根据权利要求1所述的防磨接头，其特征在于:所述的接头本体(I)的两端分别设置有标准的钻杆内螺纹和外螺纹。
4.根据权利要求1所述的防磨接头，其特征在于:所述的防磨套(2)外圆开有两道以上弧形槽(23)。
5.根据权利要求1所述的防磨接头，其特征在于:螺钉与防磨套安装座(4)永久性固定连接。
6.根据权利要求1所述的防磨接头，其特征在于:所述的防磨套(2)由两半扣合而成，其水平剖面成齿轮状。
7.根据权利要求1所述的防磨接头，其特征在于:所述的防磨套(2)采用高铬铸铁或锰钢合金制造，防磨套(2)表面敷焊有低硬度镍基合金层、钨钴系列硬质合金、ARNCO 100XT或 ARNC0200XT。
8.根据权利要求1所述的防磨接头，其特征在于:所述的防磨套(2)采用非金属耐磨材料制造；所述非金属耐磨材料为铸石、碳化硅、氧化铝或氧化锆陶瓷。
【文档编号】E21B17/02GK103670291SQ201310635695
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】吴华, 王建东, 彭文玥 申请人:成都恩承油气有限公司