一种深水钻井隔水管与钻杆防磨减磨保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋油气开发装备技术领域，特别是一种深水钻井隔水管与钻杆防磨减磨保护装置。
【背景技术】
[0002]深水钻井与陆地钻井的最大差别是钻井平台与海底之间存在一个特殊的装置，SP隔水管。隔水管是指连接海底防喷器与海面钻井平台的关键设备，是从海上钻井平台下到海底的一个连接通道，在钻井作业时，隔水管的主要功能是隔绝海水，形成钻井液的循环通道，建立钻具进入地层的通道，串接附加管线等作用。由此可以看出，隔水管一旦事故将无法进行正常的深水钻井作业。然而，在深水钻井中，隔水管处于海水中，受到了海洋环境载荷的作用。易发生弯曲变形以及产生涡激振动。此外，隔水管内部存在钻杆，钻杆以一定的转速进行钻井作业。当隔水管发生弯曲变形和涡激振动时，隔水管内壁将与钻杆接头以及外壁发生接触磨损。若长时间接触磨损，隔水管壁厚变薄，这将大大降低隔水管的强度，导致隔水管发生断裂事故。此外，钻杆接头处外径增大以及接头外壁焊有粗糙的环形加硬层，均加剧了隔水管与钻柱的磨损。
[0003]钻柱磨损问题在钻井领域中逐渐受到了重视，譬如，中国专利申请号:201310731497.X公开了一种提高套管井内钻杆接头抗磨性能的方法及抗磨接头，其方法是在接头本体上增设防磨套以提高钻杆接头的强度；防磨套是在聚四氟乙烯中加入二硫化钼、碳粉以及锡青铜压制成形，可耐250°C高温，摩擦系数小于0.1 ;防磨套内孔与接头本体外圆间隙配合，接头本体上安装防磨套的部位设有防磨涂层，防磨涂层通过激光熔覆技术均匀涂在接头本体上安装防磨套的部位。在工艺实施难度上来讲，其防磨套的制作工艺复杂，成本高；从防磨效果上来讲，防磨套与外部的摩擦仍属滑动摩擦，其所起到的防磨效果仍然无法达到最佳状态。又如，中国专利申请号:200810044266.0公开了及一种用于泥浆介质深井超深井，接箍外壳安装在扶正器接头本体处，外表面开有介质流道和楔形压力槽，间隔均布于接箍外壳上；内部装有一对滚动轴承，并直接过盈地安装于接头本体；滚动轴承、套筒和自润滑密封圈组分别对称的安装在接箍外壳两端的内表面；两滚动轴承间的中部填充腔及轴承与接头本体间的顶部填充腔内填充石墨。该发明解决的技术问题是钻具与井壁之间的磨损，而且主要针对于陆地钻井，然而对于深水钻井领域来讲，其钻具内部的隔水管与钻杆之间的磨损仍然无法得到有效解决。
[0004]针对隔水管与钻杆接触磨损问题，国内外均未有相关的装置以及方法降低或者减缓隔水管的磨损。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种深水钻井隔水管与钻杆防磨减磨保护装置，本发明结构简单、设计新颖，可适应不同环境，能有效降低深水钻井作业中隔水管与钻杆在经过的所有通道可能发生接触和摩擦，或作为隔水管或钻杆单独作业中各自增强与保护装置。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种深水钻井隔水管与钻杆防磨减磨保护装置，包括安装在钻杆上的钻杆磨损保护装置和安装在隔水管上的隔水管磨损保护装置，所述的钻杆磨损保护装置包括钻杆连接短节、外滚珠、上预紧外圈和下预紧外圈，钻杆连接短节的上部具有外螺纹，并与钻杆下接头配合连接，钻杆连接短节的下部具有内螺纹，并与钻杆上接头配合连接，钻杆连接短节的中部外侧壁上沿周向开设有半圆形凹槽，该半圆形凹槽内安装有多个外滚珠，半圆形凹槽两侧的钻杆连接短节的外表面分别设有连接螺纹，上预紧外圈与半圆形凹槽上侧的设有连接螺纹配合连接，下预紧外圈与半圆形凹槽下侧的设有连接螺纹配合连接，上预紧外圈和下预紧外圈将外滚珠限制在半圆形凹槽内；所述的隔水管磨损保护装置包括隔水管连接短节、上内拧紧螺盖、上滚珠固定环、上内滚珠、下内拧紧螺盖、下滚珠固定环和下内滚珠，隔水管连接短节为中空的圆柱结构，隔水管连接短节的上下两端面分别与隔水管下接头和隔水管上接头固定连接，隔水管连接短节内壁上部和下部分别设置有螺纹，中部为光滑柱面，上滚珠固定环和下滚珠固定环配合安装在光滑柱面内，上内拧紧螺盖与隔水管连接短节内壁上部的螺纹配合连接，下内拧紧螺盖与隔水管连接短节内壁下部的螺纹配合连接，上内拧紧螺盖的下表面、上滚珠固定环的上表面、下滚珠固定环的下表面和下内拧紧螺盖的上表面分别设置有弧形槽，多个上内滚珠设置于上内拧紧螺盖的下表面与上滚珠固定环的上表面所形成的腔体内，多个下内滚珠设置于下滚珠固定环的下表面与下内拧紧螺盖的上表面所形成的腔体内。
[0007]所述的上预紧外圈的下表面为圆弧面结构，下预紧外圈的上表面也为圆弧面结构。
[0008]所述的隔水管磨损保护装置还包括卡紧挡环，卡紧挡环设置于上滚珠固定环和下滚珠固定环之间，卡紧挡环的外壁与隔水管连接短节内壁的光滑柱面紧密配合，上滚珠固定环的下端面插入卡紧挡环的上端面，下滚珠固定环的上端面插入卡紧挡环的下端面。
[0009]所述的隔水管连接短节端面同一圆周上沿轴线方向间隔均匀地开设有多个螺栓孔，隔水管下接头和隔水管上接头通过螺栓穿过螺栓孔分别与隔水管连接短节的上下端面固定连接。
[0010]相邻两个螺栓孔之间均设置有辅助管线孔，多个辅助管线孔的轴线与多个螺栓孔的轴线位于同一圆柱面上。
[0011]本发明具有以下优点:
1、本发明的深水钻井隔水管与钻杆防磨减磨保护装置结构简单、设计新颖，当钻杆以一定转速和前进速度通过隔水管，且海洋环境载荷使隔水管弯曲和偏移时，通过钻杆磨损保护装置和隔水管磨损保护装置，使得钻杆与隔水管之间的接触为滚珠与滚珠接触，摩擦为滚珠与滚珠之间的相对滚动，能有效的降低他们之间的接触与摩擦磨损，可有效防止或减缓隔水管内壁与钻杆外壁之间的磨损。
[0012]2、钻杆磨损保护装置和隔水管磨损保护装置内的滚珠不仅可以沿保护装置主体的环形槽滚动，而且可以沿着保护装置主体的轴向滚动，对钻杆与隔水管任何方向的相对摩擦均起到保护作用。
【附图说明】
[0013]图1为钻杆磨损保护装置与隔水管磨损保护装置所在钻井平台示意图；
图2钻杆磨损保护装置与钻杆接头的连接示意图；
图3为钻杆磨损保护装置的立体结构示意图；
图4为钻杆磨损保护装置的剖视结构示意图；
图5为隔水管保护装置与隔水管接头的连接示意图；
图6为隔水管保护装置的立体结构示意图；
图7为隔水管保护装置的剖视结构示意图；
图中:1-钻杆磨损保护装置，2-钻杆下接头，3-钻杆上接头，4-钻杆连接短节，5-外滚珠，6-上预紧外圈，7-下预紧外圈，8-隔水管磨损保护装置，9-隔水管下接头，10-隔水管上接头，11-隔水管连接短节，12-上内拧紧螺盖，13-上滚珠固定环，14-上内滚珠，15-卡紧挡环，16-下内拧紧螺盖，17-下滚珠固定环，18-下内滚珠，19-螺栓孔，20-辅助管线孔，21-钻井平台，22-钻杆，23-隔水管。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0015]如图1所示，一种深水钻井隔水管与钻杆防磨减磨保护装置，包括安装在钻杆上的钻杆磨损保护装置I和