一种具有橡胶‑金属滑动摩擦副的防磨减扭短节的制作方法

本实用新型涉及钻井领域，特别涉及一种具有橡胶-金属滑动摩擦副的防磨减扭短节。

背景技术：

在油气田勘探开发钻井中，由于大斜度井、大位移井的井斜角均在45°以上，故这两种井的斜深大、重力效应突出，容易造成钻井施工时钻柱与套管之间相互摩擦，这使钻柱钻进困难。并且，钻柱与套管之间的相互摩擦会使套管和钻柱的强度降低，甚至造成套管和钻柱的损坏。因此降低钻柱与套管之间的摩擦力是十分必要的，目前可通过将防磨减扭短节与钻柱连接，来使钻柱与套管之间的摩擦力转换为防磨减扭短节内部的摩擦力，进而减少钻柱与套管的磨损。因此提供一种防磨减扭短节是十分必要的。

现有技术提供了一种用于钻井的防磨减扭短节，该防磨减扭短节包括：短节本体、橡胶套、挡圈。其中，短节本体呈筒状结构，短节本体的外壁上沿周向设置有一圈限位台阶，挡圈固定套装在短节本体上，橡胶套可转动地套装在短节本体上，且两端分别与限位台阶和挡圈相抵，橡胶套的外径比短节本体的外径大，并可与套管内壁接触。橡胶套的外壁上沿轴向方向设置有六个螺旋通槽。在下钻或者钻井过程中，该防磨减扭短节的短节本体随着钻柱转动，而橡胶套的外壁与套管的内壁接触，故橡胶套比短节本体转动的速度慢，此时橡胶套与短节本体之间形成滑动摩擦副，且橡胶材质的橡胶套对套管内壁的磨损少，能够起到减震的作用，故该防磨减扭短节能够起到防磨减扭的作用，以保护套管和钻柱。

设计人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供的防磨减扭短节在使用过程中，由于工作液阻力及腐蚀作用，挡圈容易从短节本体上掉落，以导致橡胶套脱离短节本体，而且橡胶套与短节本体之间形成的滑动摩擦副之间的摩擦力大，防磨减扭效果差。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种橡胶套不易脱落，防磨减扭效果好的具有橡胶-金属滑动摩擦副的防磨减扭短节。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种具有橡胶-金属滑动摩擦副的防磨减扭短节，包括：呈筒状结构的短节本体；外壁上沿轴向均匀设置有多个螺旋通槽的橡胶套，所述橡胶套的外径比所述短节本体的外径大，外壁与套管的内壁接触。

所述短节本体的外壁上设置有一圈限位凹槽；所述限位凹槽内涂覆有低阻耐磨金属涂层，所述橡胶套可转动地套装在所述限位凹槽内。

所述防磨减扭短节还包括：通过螺纹连接的方式套装在所述短节本体下端的固定接头，所述固定接头的内壁上设置有第一环形台阶；通过螺纹连接的方式套设在所述固定接头内的环形垫块，上下两端分别与所述短节本体的下端和所述第一环形台阶的上端相抵。

具体地，作为优选，所述短节本体的下端设置为倒角结构。

具体地，作为优选，所述限位凹槽的上下两端分别设置有外径大于所述短节本体外径的上环形挡块和下环形挡块；所述橡胶套的上下两端分别与所述上环形挡块和所述下环形挡块相抵；所述固定接头的上端与所述下环形挡块的下端相抵。

具体地，作为优选，所述低阻耐磨金属涂层的厚度为0.05-1.5mm。

具体地，作为优选，所述橡胶套的壁内设置有钢制骨架。

具体地，作为优选，所述橡胶套的上下两端均设置有倒角；所述倒角的角度为15°-30°。

具体地，作为优选，所述螺旋通槽的数目为八个；所述螺旋通槽的宽度为3-5mm，深度为2-6mm。

具体地，作为优选，所述短节本体上端的内壁上设置有第二环形台阶；所述固定接头下端的外壁上设置有第三环形台阶。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例提供的防磨减扭短节，通过设置限位凹槽，可防止橡胶套脱离短节本体。通过设置环形垫块，可以防止短节本体与固定接头分离，且对短节本体与固定接头之间的扭转力或其他力进行传递，以提高整个防磨减扭短节的稳定性。通过在限位凹槽的侧壁上设置低阻耐磨金属涂层，可降低橡胶套与短节本体之间的摩擦力，便于橡胶套与短节本体之间形成滑动摩擦副，以使该短节起到优异的防磨减扭作用。可见，本实用新型实施例提供的防磨减扭短节的橡胶套不易脱落，防磨减扭效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的防磨减扭短节的半剖示意图；

图2是本实用新型实施例提供的橡胶套的横截面示意图。

其中，附图标记分别表示：

1 短节本体，

2 橡胶套，

201 螺旋通槽，

3 低阻耐磨金属涂层，

4 固定接头，

5 环形垫块，

6 上环形挡块，

7 下环形挡块。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种具有橡胶-金属滑动摩擦副的防磨减扭短节，如附图1及附图2所示，该防磨减扭短节包括：呈筒状结构的短节本体1。外壁上沿轴向均匀设置有多个螺旋通槽201的橡胶套2，橡胶套2的外径比短节本体1的外径大，外壁与套管的内壁接触。短节本体1的外壁上设置有一圈限位凹槽。限位凹槽内涂覆有低阻耐磨金属涂层3，橡胶套2可转动地套装在限位凹槽内。该防磨减扭短节还包括：通过螺纹连接的方式套装在短节本体1下端的固定接头4，固定接头4的内壁上设置有第一环形台阶。通过螺纹连接的方式套设在固定接头4内的环形垫块5，上下两端分别与短节本体1的下端和第一环形台阶的上端相抵。

以下就本实用新型实施例提供的防磨减扭短节的工作原理给予描述:

在下钻或者钻井过程中，首先将该防磨减扭短节的两端分别与钻柱连接，然后控制钻机将钻柱下入井内。钻柱带动短节本体1及固定接头4转动，由于橡胶套2的外壁与套管的内壁相接触，摩擦力较大，而与橡胶套2内壁接触的限位凹槽上涂覆有低阻耐磨金属涂层3，故橡胶套2与限位凹槽之间的摩擦力较小，因而橡胶套2的转速比短节本体1及固定接头4的转速慢，此时橡胶套2与短节本体1之间发生相对转动，即橡胶套2与短节本体1之间形成橡胶-金属滑动摩擦副，且相比于现有技术中两者的相对转速较大，故使用该防磨减扭短节可以使钻柱与套管之间的摩擦力转换为橡胶套2与短节本体1之间的摩擦力，并起到优异的防磨减扭作用。

通过设置固定接头4增加了该防磨减扭短节的长度，以增加该防磨减扭短节所能承受的力的强度。

设置通过螺纹连接的方式套设在固定接头4内，并与短节本体1的下端和第一环形台阶的上端相抵的环形垫块5，可起到稳定的紧固作用，防止短节本体1和固定接头4分离，而且短节本体1可以将扭转力或者其他力通过环形垫块5传递给固定接头4，即环形垫块5起到分担承载传递力的作用，进而提高整个防磨减扭短节的稳定性。

由于橡胶套2可转动地套装在限位凹槽内，故橡胶套2不易脱离短节本体1。并且橡胶套2外壁上的螺旋通槽201可以使井液流通，避免产生压差，减少下行阻力，在井液流通时还给予橡胶套2转动力的作用，以避免橡胶套2偏磨或卡堵在套管内。

短节本体1一般为金属材质，在其限位凹槽的侧壁上设置的低阻耐磨金属涂层3与其连接力好，相比于陶瓷涂层不易脱落。

本实用新型实施例提供的防磨减扭短节，通过设置限位凹槽，可防止橡胶套2脱离短节本体1。通过设置环形垫块5，可以防止短节本体1与固定接头4分离，且对短节本体1与固定接头4之间的扭转力或其他力进行传递，以提高整个防磨减扭短节的稳定性。通过在限位凹槽的侧壁上设置低阻耐磨金属涂层3，可降低橡胶套2与短节本体1之间的摩擦力，便于橡胶套2与短节本体1之间形成滑动摩擦副，以使该短节起到优异的防磨减扭作用。可见，本实用新型实施例提供的防磨减扭短节的橡胶套2不易脱落，防磨减扭效果好。

如附图1所示，短节本体1的下端设置为倒角结构，便于橡胶套2从下至上套装在限位凹槽内，如此设置还增大了短节本体1与固定接头4的连接面积，提高了两者之间的连接力、以及整个防磨减扭短节的稳定性。

如附图1所示，为了进一步地防止橡胶套2脱离限位凹槽，限位凹槽的上下两端分别设置有外径大于短节本体1外径的上环形挡块6和下环形挡块7；橡胶套2的上下两端分别与上环形挡块6和下环形挡块7相抵；固定接头4的上端与下环形挡块7的下端相抵。

其中，上环形挡块6和下环形挡块7通过焊接的方式固定套装在短节本体1上，以避免在井液阻力或腐蚀的作用下脱离短节本体1。

设置在限位凹槽侧壁上的低阻耐磨金属涂层3的厚度为0.05-1.5mm，例如可以为0.05mm、0.1mm、0.4mm、0.8mm、1.2mm、1.4mm、1.5mm等，如此设置该低阻耐磨金属涂层3的厚度，以在不影响橡胶套2能够套装在限位凹槽内的前提下，降低橡胶套2与短节本体1之间的摩擦力。其中，低阻耐磨金属涂层3为镍基合金层。

橡胶套2的壁内设置有钢制骨架，以增加该橡胶套2的强度，避免橡胶套2在扭转力的作用下损坏，延长其使用寿命。

橡胶套2的上下两端均设置有倒角，倒角的角度为15°-30°，如此设置减少了该橡胶套2在井内下行的阻力。

在橡胶套2的外壁上沿轴向设置多个螺旋通槽201，以便于井液流通，减少防磨减扭短节下行的阻力，在井液流通螺旋通槽201时还可以推动橡胶套2转动，以便于橡胶套2卡堵或偏磨。除此之外，井液还可以进入橡胶套2与限位凹槽之间，以起到润滑及防磨减扭的作用。

其中，螺旋通槽201的数目可以有多个，在基于减少下行阻力，以及简化制作工艺的基础上，优选螺旋通槽201的数目为八个。

螺旋通槽201的宽度为3-5mm，例如3mm、4mm、5mm，深度为2-6mm，例如为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm。宽度即螺旋通槽201的两个侧壁之间的间距，深度即螺旋通槽201的底壁与橡胶套2的外壁所在的圆形轮廓之间的间距。如此设置螺旋通槽201便于流通的井液能够给予螺旋通槽201侧壁推力作用，并能够使橡胶套2转动，以避免橡胶套2偏磨或者卡在套管内不能随着钻柱下行。

如附图1所示，短节本体1上端的内壁上设置有第二环形台阶，以便于对与短节本体1上端连接的钻柱进行限位。钻柱通过螺纹连接的方式套设在短节本体1内，并与第二环形台阶的上端相抵。

固定接头4下端的外壁上设置有第三环形台阶，以便于对与固定接头4下端连接的钻柱进行限位。钻柱以螺纹连接的方式套装在固定接头4上，并与第三环形台阶的下端相抵。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。