石油钻井用球式减磨减扭减阻工具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种石油钻井用球式减磨减扭减阻工具。包括中间管体和两端加工的上接头和下接头，中间管体外周边设有至少一组包角为360°的螺旋状弧形槽；套筒套装在中间管体外围，套筒上设有与中间管体上的螺旋状弧形槽一一对应的螺旋状带孔；中间管体上的螺旋状弧形槽与套筒上的螺旋状带孔共同构成钢球跑道的螺旋槽；钢球放置在螺旋槽内，钢球的外径略小于螺旋槽的内径，且略大于套筒外周边的螺旋状带孔宽度；在套筒的螺旋状带孔的某一部位设有钢球安装孔，钢球安装孔的直径大于钢球的直径。它不仅能够将钻柱旋转、上提、下放三个方向的运动由滑动摩擦改变为滚动摩擦，而且无论接头处于任何状态，均可保证有钢球与井眼低边或套管下内壁接触目的。
【专利说明】石油钻井用球式减磨减扭减阻工具
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油勘探开发工具领域的一种钻具接头工具，主要针对定向井、套管开窗侧钻井、水平井、分支井和大位移井的一种石油钻井用球式减磨减扭减阻工具。
【背景技术】
[0002]世界范围内定向井、套管开窗侧钻井、水平井、分支井和大位移井钻井数量呈现出持续快速增长的势头，这一类能够降低开发成本、提高开发效率的斜井都要面对以下三个技术挑战，一是套管的防磨问题，二是钻柱与井眼之间的高摩阻问题，三是钻柱与井眼之间的高扭矩问题。上述三个问题解决不好，不仅会导致钻井作业无法正常进行，影响钻井作业效率，而且严重时会直接造成井下复杂甚至钻井故障的发生，会直接威胁到人身、设备、井眼或环境。
[0003]尽管国内外多家公司已经成功研制出了各种各样的减磨、减扭、减阻工具，但多数工具只具有减磨与/或减扭的单一作用或两个作用，很少工具同时具备减磨减扭减阻三种作用，国内外仅有一种工具同时具有前述三种作用，但其结构复杂，容易出现井下失效，工具配件落井，因此，非常有必要研究开发结构更为简单、便于现场操作、能连续长时间在井下工作、能适应大角度井段并同时具有减磨减扭减阻三种作用的新型工具，以进一步提高定向井、套管开窗侧钻井、水平井、分支井和大位移井钻井综合技术能力和技术水平。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种结构更为简单、便于现场操作、能连续长时间在井下工作、能适应大角度井段并同时具有减磨减扭减阻三种作用的石油钻井用球式减磨减扭减阻工具。
[0005]本发明的技术方案包括:中间管体和两端加工的上接头和下接头，中间管体外周边设有至少一组包角为360°的螺旋状弧形槽；套筒套装在中间管体外围，套筒上设有与中间管体上的螺旋状弧形槽一一对应的螺旋状带孔；中间管体上的螺旋状弧形槽与套筒上的螺旋状带孔共同构成钢球跑道的螺旋槽；钢球放置在螺旋槽内，钢球的外径略小于螺旋槽的内径，且略大于套筒外周边的螺旋状带孔宽度；在套筒的螺旋状带孔的某一部位设有钢球安装孔，钢球安装孔的直径大于钢球的直径。
[0006]上述方案进一步包括:所述的中间筒体为上接头和下接头对接后组成的中间体，套筒与上接头或下接头之间采用平扣连接。
[0007]所述钢球安装孔设有堵头。
[0008]所述钢球跑道的螺旋槽的数量为1-5条，每条钢球数量不少于三个。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:1、工具上、下两端为普通钻杆扣，上接头留有打大钳的长度以便实现工具的上、卸扣操作，使用时，可将工具直接在钻杆单根之间，通过控制工具的长度，实现不对立柱摆放造成影响。2、工具中间体和套筒共同构成的包角为360°钢球跑道螺旋槽，并可避免钢球脱落。3、采用包角为360°呈螺旋状分布的钢球作为减磨减扭减阻的主要元件，不仅能够将钻柱旋转、上提、下放三个方向的运动由滑动摩擦改变为滚动摩擦，而且，无论接头处于任何状态，均可保证有钢球与井眼低边或套管下内壁接触，从而达到减磨减扭减阻的目的。4、工具的最大外径大于钻杆接头的外径，装配后轴向钢球有效直径大于工具的最大外径。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的一种石油钻井用球式减磨减扭减阻工具结构示意图。
[0011]图中标记:1.上端螺纹；2.上接头；3.套筒；4.下接头；5.螺旋槽；6.钢球；
7.钢球安装孔；8.钢球安装孔堵头；9.内通孔；10.下端螺纹。
【具体实施方式】
[0012]现结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的描述。
[0013]实施例1，参照附图1，石油钻井用球式减磨减扭减阻工具，包括上接头2和下接头4，套筒3和钢球6。下接头4上设有一组包角为360°的螺旋状弧形槽，套筒3套装在下接头4外围，套筒3上设有一组与下接头4上的螺旋状弧形槽对应分布的螺旋状带孔，共同构成钢球跑道螺旋槽5。钢球5放置在螺旋槽5内，钢球6的外径略小于螺旋槽5的内径，且略大于套筒3外侧的带孔宽度。上接头2与套筒4之间采用平扣连接成一体，套筒的螺旋状带孔的端部(也可以是中间任意部位)上设有钢球安装孔7，钢球安装孔7上焊接有安装孔堵头8，钢球6数量10个。上端螺纹I加工在上接头2的上部，可实现与上部钻杆的直接连接；下端螺纹10加工在下接头4的下部，可实现与下部钻杆的直接连接；套筒3上的内凹槽与下接头4上的外凹槽共同构成螺旋槽5，钢球6通过钢球安装孔7逐个装入螺旋槽5中，装完后采用焊接方式将钢球安装孔堵头8装于钢球安装孔7上；上接头2与套筒4之间采用平扣连接成一体，防止套筒4沿轴向窜动；内通孔9为钻井液通道，不影响正常的钻井循环。
[0014]实施例2，借鉴实施例1的基础上，上下接头和中间筒体采用一体结构，在中间筒体和套筒之间设置2条平行的包角为360°钢球跑道螺旋槽。
[0015]实施例3，借鉴实施例1的基础上，上接头和套筒之间设置I条的包角为360°钢球跑道螺旋槽。
【权利要求】
1.一种石油钻井用球式减磨减扭减阻工具，包括中间管体和两端加工的上接头和下接头，其特征在于:中间管体外周边设有至少一组包角为360°的螺旋状弧形槽；套筒套装在中间管体外围，套筒上设有与中间管体上的螺旋状弧形槽一一对应的螺旋状带孔；中间管体上的螺旋状弧形槽与套筒上的螺旋状带孔共同构成钢球跑道的螺旋槽；钢球放置在螺旋槽内，钢球的外径略小于螺旋槽的内径，且略大于套筒外周边的螺旋状带孔宽度；在套筒的螺旋状带孔的某一部位设有钢球安装孔，钢球安装孔的直径大于钢球的直径。
2.根据权利要求1所述的石油钻井用球式减磨减扭减阻工具，其特征在于:所述的中间筒体为上接头和下接头对接后组成的中间体，套筒与上接头或下接头之间采用平扣连接。
3.根据权利要求1或2所述的石油钻井用球式减磨减扭减阻工具，其特征在于:所述钢球安装孔设有堵头。
4.根据权利要求1或2所述的石油钻井用球式减磨减扭减阻工具，其特征在于:所述钢球跑道 螺旋槽的数量为1-5条,每条钢球数量不少于三个。
【文档编号】E21B17/04GK103899255SQ201210580005
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】温林荣, 吴仲华, 庄伟 , 宁仁磊, 任红, 左灵, 孙艳军, 刘峰, 于文涛, 王朝平 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院