试井井下关节式接头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种试井井下关节式接头，包括上接头、主体、关节体、销钉和下接头，还包括关节轴承，主体内沿径向设置有通孔，关节轴承限位且活动设置在通孔中，所述关节轴承包括外圈和设置在外圈中的内圈，内圈和外圈组成滑动摩擦副，上接头上端为工具连接端，下端与主体固定连接，关节体穿过内圈的内孔且与内圈的内孔紧配合，关节体上端设置有与上接头下端配合的外球形体，关节体下端与下接头连接且通过销钉定位。本实用新型适应大斜度井、水平井等特殊井身结构的试井工艺要求，改变原有的结构连接，结构更合理、柔性好、实用性强、安全可靠。
【专利说明】
试井井下关节式接头
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种试井井下关节式接头，属于石油及天然气试井测试井下辅助仪器，是一种用于测试仪器串各段的连接，具有较好的柔性的大斜度井试井施工的试井专用工具，适用于包括大斜度井、水平井、复杂工况井在内的各种试井作业。
【背景技术】
[0002]目前定向井、水平井大规模应用到气田开发中，试井施工常常需要在大斜度井段和方位角、狗腿度突变井段进行，再因技术措施不当、油管接箍变径、管柱变形缩径以及泥浆、地层出砂、井内结蜡等原因，会造成仪器工具串在管柱内遇卡遇阻，通常使用国内外传统的关节式接头进行仪器串工具各段的连接，使仪器工具串在下井过程中有柔性，防止阻卡。
[0003]传统的关节式接头由上接头、销钉、主体、关节体、下接头组成。主体下端内部设有球形面，关节体上方设相配合的球形体，通过主体的内球形面和关节体的外球体面组成滑动摩擦副，达到柔性的目的。但传统的关节式接头还存在以下缺点:
[0004]1、由于主体的内球形面，关节体的外球体面，加工精度不高，尤其主体的内球形面难以达到与关节体相吻合的外球体面，受力点不均匀，在仪器串较重时摩擦力较大，摆动也不灵活。
[0005 ] 2、主体的内球形面与关节体的外球体面间隙大，砂粒进入主体的内球形面与关节体的外球体面之间，摩擦力增大，柔性变差，仪器工具串难以通过大斜度井段和方位角、狗腿度突变井段下到预定深度。
[0006]3、上接头与主体是用销钉固定，拆卸保养不方便，磨损程度难以观察到，随着主体的内球形面与关节体的外球体面之间不断磨损，间隙逐渐增大，载荷能力和抗冲击能力变差，存在关节体上的球形体滑出主体内球形面，关节体与主体分离的潜在风险，有时造成仪器工具串落井事故，不能满足现场施工需要。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于克服现有关节式接头存在的上述问题，提供一种试井井下关节式接头。本实用新型适应大斜度井、水平井等特殊井身结构的试井工艺要求，改变原有的结构连接，结构更合理、柔性好、实用性强、安全可靠。
[0008]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]—种试井井下关节式接头，包括上接头、主体、关节体、销钉和下接头，其特征在于:还包括关节轴承，主体内沿径向设置有通孔，关节轴承限位且活动设置在通孔中，所述关节轴承包括外圈和设置在外圈中的内圈，内圈和外圈组成滑动摩擦副，上接头上端为工具连接端，下端与主体固定连接，关节体穿过内圈的内孔且与内圈的内孔紧配合，关节体上端设置有与上接头下端配合的外球形体，关节体下端与下接头连接且通过销钉定位。
[0010]所述上接头上端设公扣与试井工具的母扣连接，中部设扁方，下端公扣与主体的母扣相连接。
[0011]所述主体的通孔包括下端锥形孔、锥形孔上方的圆形台阶孔、圆形台阶孔上方的圆柱形孔和圆柱形孔上方的母扣孔，下端锥形孔外端孔径大于内端孔径，关节轴承限位且活动设置在圆柱形孔中。
[0012]所述锥形孔的锥面与主体中心线的夹角为20°，锥形孔最小孔径的上方为圆形台阶孔，圆形台阶孔直径大于关节轴承内圈的最大外径，高度大于关节轴承内圈摆幅20°时的最大高度;圆柱形孔内径大于关节轴承外圈外径，小于母扣孔的直径，圆柱形孔深度大于关节轴承的整体高度。
[0013]所述关节体上端的外球形体直径大于主体锥形孔的最小直径，关节体的外球形体下部设置有圆柱形段，圆柱形段直径与关节轴承的内孔匹配，内圈的内孔与圆柱形段紧配合，关节体下端设公扣，扣型与下接头的上端母扣相匹配。
[0014]所述关节轴承的内圈外壁呈外球面状，外圈内壁呈内球面状，外圈的内球面和内圈的外球面组成滑动摩擦副。
[0015]所述关节轴承的内圈上端面与关节体外球形体的台阶相接，内圈最小外径大于锥形孔的最小孔径，外圈外径小于主体圆柱形孔的孔径，关节轴承的外圈下端面与主体圆柱形孔底部相接。
[0016]所述销钉为一圆柱体，直径与下接头、关节体的销钉孔一致，长度与下接头的最大外径一致。
[0017]所述下接头两端部设螺纹孔，上端螺纹孔小于下端螺纹孔，下接头外径与主体外径一致，中间设扁方。
[0018]所述主体外表下端面和下接头外表上端面均设置成倒圆角。
[0019]所述上接头的下端面与主体圆柱形孔底面的距离大于关节轴承的外圈下端面与关节体上端外球形体球面顶的距离。
[0020]采用本实用新型的优点在于:
[0021 ] 1、关节式关节接头整体为不锈钢制成，设计新颖，结构紧凑，加工容易，有较大的载荷能力和抗冲击能力，并具有抗井下流体腐蚀、耐磨损、自调心的特点，使用简便，安全可靠，适合于大斜度井的试井工艺特殊工况，值得推广应用。
[0022]2、关节轴承安装在关节体和主体之间，不磨损关节体和主体，关节轴承若出现损坏，关节体也不会从主体分离。
[0023]3、砂粒无法进入外圈的内球面和内圈的外球面组成滑动摩擦副内，关节体在摆幅20°范围内摆动灵活，关节式关节接头连接在工具串各段之间，使仪器工具串在起下过程中柔性好，减小仪器工具串与管壁间的摩擦力，能改变受力方向，分解受阻、卡形成的合力，使在较小通径的大斜度井内起下仪器工具串不致因管柱某处有挠度而发生遇卡，确保仪器工具能安全顺利通过大斜度段，有效防止井下落物事故的发生，从而保证试井工作的顺利进行，既可提高试井工作的成功率，也可大大节省试井成本，可为油气田创造良好的经济效益。
[0024]4、主体与上接头不用销钉锁紧，用丝扣固定，拆卸、维护保养方便，发现关节轴承有损坏时能及时更换，使用寿命长。
[0025]综上，本实用新型结构合理简单，制造容易，操作简便，工作可靠，提高工作效率和钢丝试井施工安全性，收到了很好的效果，适用于各种井况。可以在石油试井行业全面推广，提高试井的综合经济效益，能够有效提高试井施工质量及施工效率，宜于推广，应用前景广阔。
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型结构不意图。
[0027]图中标记为:1、上接头;2、主体;3、关节体;4、关节轴承;5、销钉;6、下接头。
【具体实施方式】
[0028]实施例1
[0029]—种试井井下关节式接头，包括上接头1、主体2、关节体3、销钉5和下接头6，还包括关节轴承4，主体2内沿径向设置有通孔，关节轴承4限位且活动设置在通孔中，所述关节轴承4包括外圈和设置在外圈中的内圈，内圈和外圈组成滑动摩擦副，上接头I上端为工具连接端，下端与主体2固定连接，关节体3穿过内圈的内孔且与内圈的内孔紧配合，关节体3上端设置有与上接头I下端配合的外球形体，关节体3下端与下接头6连接且通过销钉5定位。
[0030]本实施例中，所述上接头I上端设公扣与试井工具的母扣连接，中部设扁方，下端公扣与主体2的母扣相连接。
[0031]本实施例中，所述主体2的通孔包括下端锥形孔、锥形孔上方的圆形台阶孔、圆形台阶孔上方的圆柱形孔和圆柱形孔上方的母扣孔，下端锥形孔外端孔径大于内端孔径，关节轴承4限位且活动设置在圆柱形孔中。
[0032]本实施例中，所述锥形孔的锥面与主体2中心线的夹角为20°，锥形孔最小孔径的上方为圆形台阶孔，圆形台阶孔直径大于关节轴承4内圈的最大外径，高度大于关节轴承4内圈摆幅20°时的最大高度;圆柱形孔内径大于关节轴承4外圈外径，小于母扣孔的直径，圆柱形孔深度大于关节轴承4的整体高度。
[0033]本实施例中，所述关节体3上端的外球形体直径大于主体2锥形孔的最小直径，关节体3的外球形体下部设置有圆柱形段，圆柱形段直径与关节轴承4的内孔匹配，内圈的内孔与圆柱形段紧配合，关节体3下端设公扣，扣型与下接头6的上端母扣相匹配。
[0034]本实施例中，所述关节轴承4的内圈外壁呈外球面状，外圈内壁呈内球面状，外圈的内球面和内圈的外球面组成滑动摩擦副。
[0035]本实施例中，所述关节轴承4的内圈上端面与关节体3外球形体的台阶相接，内圈最小外径大于锥形孔的最小孔径，外圈外径小于主体2圆柱形孔的孔径，关节轴承4的外圈下端面与主体2圆柱形孔底部相接。
[0036]本实施例中，所述销钉5为一圆柱体，直径与下接头6、关节体3的销钉孔一致，长度与下接头6的最大外径一致。
[0037]本实施例中，所述下接头6两端部设螺纹孔，上端螺纹孔小于下端螺纹孔，下接头6外径与主体2外径一致，中间设扁方。
[0038]本实施例中，所述主体2外表下端面和下接头6外表上端面均设置成倒圆角。
[0039]本实施例中，所述上接头I的下端面与主体2的圆柱形孔底面的距离大于关节轴承4的外圈下端面与关节体3上端外球形体球面顶的距离。
[0040]本实用新型是一种用于试井施工的柔性工具。本工具设计的目的在于提供一种适应大斜度井特殊井身结构的试井工具，是一种具有柔性功能的石油试井辅助工具，安全可靠、结构合理、拆卸维护保养方便，载荷能力和抗冲击能力大，耐腐蚀和耐磨损性好的关节式关节接头，用于测试仪器串各段的连接，使仪器串具有较好的柔性，在起下仪器过程中不致因管柱某处有挠度而发生卡阻。
[0041 ]基于关节轴承4是由一个有外球面的内圈和一个有内球面的外圈组成。夕卜圈的内球面和内圈的外球面组成滑动摩擦副，有较大的载荷能力和抗冲击能力，并具有抗腐蚀、耐磨损、自调心的特点，将关节轴承4内圈与关节体紧配，关节体3的螺杆从主体2锥度孔穿出，上接头I与主体2紧固连接，关节体3与下接头6连接并用销钉5锁紧，用于较长的机械式仪器工具串下入有挠度的井中时防止遇卡遇阻。
[0042]本实用新型工作原理:通过将关节轴承4内圈套装在关节体3至关节轴承4内圈上端平面与外球形体的小台阶面相接，然后将关节体3的下端从主体2锥度孔穿出，关节轴承4外圈与主体2内圆形孔滑配，上接头I与在主体2锁紧，关节体3丝扣与下接头6连接，并用销钉5定位。构成关节体3最大摆动幅度20°柔性好的关节式关节接头，有效避免仪器串在大斜度段井段发生阻卡的现象。
[0043]实施例2
[0044]本实施例结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0045]如图1所示，本实用新型包括上接头I;主体2;关节体3;关节轴承4;销钉5;下接头6。
[0046]上接头I上端设公扣与其他试井工具的母扣连接，中间设扁方，下端公扣与主体2的母扣一致，并相连接。
[0047]主体2设通孔，上端设母扣，螺纹与上接头I公扣一致;下端设锥形孔，锥面与中心线的夹角为20°，锥形孔最小孔径的内部上方为一圆形台阶，直径大于关节轴承4内圈下凸出部分的最大外径，高度大于关节轴承4内圈摆幅20°时下凸出部分的最大高度；圆形台阶的上端设圆柱形孔，内径略大于关节轴承4的外圈外径，略小于上端母扣的直径；圆柱形孔深度大于关节轴承4的整体高度，让关节轴承4在主体2与上接头I锁紧情况下，有上下活动的间隙;主体2内螺纹与上接头I外螺纹一致;外径与上接头I外径一致，中间设扁方。
[0048]关节体3上端设外球形体，便于仪器工具串遇阻后球面与上接头I下端接触面顶紧时，关节体在主体2内转动灵活，外球形体直径大于主体2锥度孔的最小直径，当在关节轴承4出现损坏时，关节体3不至于滑出主体2，关节体3外球形体下部设圆柱形，直径与关节轴承4的内孔吻合，下端设公扣，扣型与下接头6的上端母扣相吻合。
[0049 ]关节轴承4是由一个有外球面的内圈和一个有内球面的外圈组成。外圈的内球面和内圈的外球面组成滑动摩擦副，内孔与关节体3圆柱形段紧配合，上端面与关节体3外球形体的台阶相接；内圈最小外径大于锥度孔的最小孔径;外圈外径略小于主体2下内孔径，下端面与主体2内下圆孔底部相接。
[0050]销钉5为一圆柱体，直径与下接头、关节体3的销钉孔一致，长度与下接头的最大外径一致。
[0051]下接头6两端部设螺纹孔，上端为小螺纹孔，下端为大螺纹孔，小螺纹孔丝扣与关节体3的公扣相吻合，大螺纹孔丝扣与其他工具公扣相吻合，外径与主体2外径一致，中间设扁方O
[0052]关节体3靠近末端垂直中心线处和下接头6上部垂直中心线处均设一销孔，孔径略大于销钉5直径。
[0053]主体2外表下端面和下接头6外表上端面均成倒圆角，防止与管柱台阶相碰撞，减小仪器串与管壁间的摩擦力。
[0054]上接头I与主体2相连，上接头I的下端面与主体2的下圆孔底面的距离大于关节轴承4的外圈下端面与关节体球面顶的距离。
[0055]本实用新型的装配过程如下:
[0056]1、将关节轴承4内孔套接在关节体3上，使关节轴承4内圈上端平面与外球形体下台阶面紧配合。
[0057]2、将关节体3的下端从主体2螺孔穿入，锥形孔穿出，关节轴承4外圈下端平面与主体2内下圆孔底部相接，外圈圆柱面与主体3内圆柱面套装，达到滑配。
[0058]3、上接头I公螺纹拧入主体2上端的母螺纹并锁紧。
[0059]4、关节体3公扣拧入下接头6上部母扣，并调准关节体3和下接头6销孔，使三孔中心线在一条直线上。
[0060]5、用销钉5穿入关节体3和下接头6销孔，并铆紧定位。形成关节体3最大摆动幅度20°柔性好的试井井下关节式接头。
[0061]6、将试井井下关节式接头依次连接在加重杆、震击器、电子压力温度计等组成的仪器串工具串之间，起到缩短刚性长度、增加挠度、减小摩擦作用，使仪器、工具在下井过程中有较好的柔性，不致因管柱柱某处有挠度而发生卡阻现象。
【主权项】
1.一种试井井下关节式接头，包括上接头(I)、主体(2)、关节体(3)、销钉(5)和下接头(6)，其特征在于:还包括关节轴承(4)，主体(2)内沿径向设置有通孔，关节轴承(4)限位且活动设置在通孔中，所述关节轴承(4)包括外圈和设置在外圈中的内圈，内圈和外圈组成滑动摩擦副，上接头(I)上端为工具连接端，下端与主体(2)固定连接，关节体(3)穿过内圈的内孔且与内圈的内孔紧配合，关节体(3)上端设置有与上接头(I)下端配合的外球形体，关节体(3)下端与下接头(6)连接且通过销钉(5 )定位。2.根据权利要求1所述的试井井下关节式接头，其特征在于:所述上接头(I)上端设公扣与试井工具的母扣连接，中部设扁方，下端公扣与主体(2)的母扣相连接。3.根据权利要求1所述的试井井下关节式接头，其特征在于:所述主体(2)的通孔包括下端锥形孔、锥形孔上方的圆形台阶孔、圆形台阶孔上方的圆柱形孔和圆柱形孔上方的母扣孔，下端锥形孔外端孔径大于内端孔径，关节轴承(4)限位且活动设置在圆柱形孔中。4.根据权利要求3所述的试井井下关节式接头，其特征在于:所述锥形孔的锥面与主体(2)中心线的夹角为20°，锥形孔最小孔径的上方为圆形台阶孔，圆形台阶孔直径大于关节轴承(4)内圈的最大外径，高度大于关节轴承(4)内圈摆幅20°时的最大高度；圆柱形孔内径大于关节轴承(4)外圈外径，小于母扣孔的直径，圆柱形孔深度大于关节轴承(4)的整体高度。5.根据权利要求1所述的试井井下关节式接头，其特征在于:所述关节体(3)上端的外球形体直径大于主体(2)锥形孔的最小直径，关节体(3)的外球形体下部设置有圆柱形段，圆柱形段直径与关节轴承(4)的内孔匹配，内圈的内孔与圆柱形段紧配合，关节体(3)下端设公扣，扣型与下接头(6)的上端母扣相匹配。6.根据权利要求1所述的试井井下关节式接头，其特征在于:所述关节轴承(4)的内圈外壁呈外球面状，外圈内壁呈内球面状，外圈的内球面和内圈的外球面组成滑动摩擦副。7.根据权利要求1所述的试井井下关节式接头，其特征在于:所述关节轴承(4)的内圈上端面与关节体(3)外球形体的台阶相接，内圈最小外径大于锥形孔的最小孔径，外圈外径小于主体(2)圆柱形孔的孔径，关节轴承(4)的外圈下端面与主体(2)圆柱形孔底部相接。8.根据权利要求1所述的试井井下关节式接头，其特征在于:所述销钉(5)为一圆柱体，直径与下接头(6)、关节体(3)的销钉(5)孔一致，长度与下接头(6)的最大外径一致。9.根据权利要求1所述的试井井下关节式接头，其特征在于:所述下接头(6)两端部设螺纹孔，上端螺纹孔小于下端螺纹孔，下接头(6)外径与主体(2)外径一致，中间设扁方。10.根据权利要求1所述的试井井下关节式接头，其特征在于:所述上接头(I)的下端面与主体(2)圆柱形孔底面的距离大于关节轴承(4)的外圈下端面与关节体(3)上端外球形体球面顶的距离。
【文档编号】E21B47/00GK205605201SQ201620237659
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】汪敏, 王玉根, 江涛, 程地碧, 殷志润, 唐夔华, 汪琛又, 江飞, 张琰, 代小川, 唐翔宇, 郑永
【申请人】中国石油集团川庆钻探工程有限公司