防磨接頭的製作方法
2023-12-10 21:17:57 1
防磨接頭的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種防磨接頭，包括接頭本體、防磨套、防磨套夾塊和防磨套安裝座；所述接頭本體中部開有凹槽，防磨套設置接頭本體的凹槽中；防磨套兩端分別設置有子臺階，防磨套夾塊放入防磨套的子臺階上；防磨套兩端分別設置有安裝槽，防磨套安裝座分別設置在安裝槽中，壓住防磨套兩端和防磨套夾塊；防磨套安裝座和防磨套夾塊通過螺釘緊固連接；所述的防磨套、防磨套夾塊、防磨套安裝座可以繞接頭本體自由轉動。本防磨接頭結構簡單，製造低廉，能有效減低鑽柱摩擦扭矩，同時保護鑽杆和套管，防止硬金屬物落入井下，增加井下管柱的壽命，降低鑽井成本。
【專利說明】防磨接頭
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種石油鑽井井下工具，具體涉及套管、鑽柱的保護工具。
【背景技術】
[0002]目前的鑽井方式離不開轉盤鑽井和頂部驅動鑽井口，而這2種鑽井方式都是將地而動力通過鑽具旋轉傳遞給鑽頭，從而破碎巖石.這樣，在有套管井段，鑽具和套管就會產生摩擦，鑽具先期磨損，套管壁變薄甚至磨穿，嚴重情況下套管被擠毀，影響井壁的穩定性，或者使井壁胡塌。如果套管封隔的是高壓油氣層，會產生油氣侵，使鑽井液密度降低，引發井湧事故；若套管封隔的是低壓泊氣層，會產生井漏，汙染儲層。在裸眼井段，鑽具直接和巖層摩擦，不僅磨損鑽具，而且也影響井壁穩定性。鑽具旋轉時，鑽具和套管(或巖層)摩擦，增大了反扭矩，尤其是方鑽杆承受的反組矩非常大，方鑽杆長期期承受過大的反扭矩會發生早期疲勞破壞。
[0003]近年來，隨著鑽井技術的不斷發展，鑽井深度的不斷增加、井眼軌跡的日趨複雜，導致鑽杆與套管之間的摩擦不斷加劇。鑽杆與套管之間的磨損一方面會使鑽杆接頭磨損，造成鑽杆早起失效，鑽柱扭矩過高還容易造成鑽具斷裂事故。另外一方面會使套管嚴重磨損，影響隨後的鑽井、完井及開採作業質量和安全性。
[0004]我國現在的井身結構設計中主要是〈244.6 mm (95/ 8〃)和〈3 39.7mm(133/8〃)技術套管最為典型在這兩層技術套管之下的〈215.9 mm (81/ 2〃)和〈3 Ilmm(121/ 4〃)井段裸眼段很長，起下鑽次數多，旋轉小時數多，而且出現嚴重狗腿的機率大，這些因素都會對技術套管產生嚴重磨損。國內外均有大量的例子，我國典型的技術套管磨損的油井有:車古204井、新851、聖科I井、英科I井、牙哈7井、克參I井、東秋5井、崖城132123井、郝科I井、卻勒I井、、陽霞I井、渤海曹紀甸182221井和潮中132122井。其中陽霞I井因〈244.5mm SM 110TT套管多處嚴重磨損，在試油中用青水替換泥漿而造成套管擠毀，最後該並報廢，損失近億元人民幣。新851井由於技術套管磨損，高壓氣體使油層套管破裂，進而使投術套管破裂導致井口冒氣。渤海曹紀甸12221井和潮中13212井發生3次套管磨穿現象。
[0005]為了減少鑽杆和套管的摩擦磨損，目前所常採用的方法之一是採用非旋轉防磨接頭。該防磨接頭直接連接在鑽柱上，在接頭位置由金屬外滑套和芯軸之間的滑動來避免鑽杆接頭與套管的磨損，同時降低鑽井扭矩。但是類似的現有技術都存在著需要特殊的耐磨層，且採用金屬防磨套對套管的磨損也較大，影響固井質量及安全性。
[0006]為了解決現有技術中的上述不足，本發明提出了一種新的解決方案。
【發明內容】
[0007]本發明克服現有技術的不足，提供一種能有效保護井下管柱，又可以降低鑽井過程中鑽柱旋轉摩擦阻力的裝置，且該裝置滿足井下作業要求，使用壽命長。
[0008]為達上述發明目的，本發明所採用的技術方案是:提供了一種防磨接頭，包括接頭本體、防磨套、防磨套夾塊和防磨套安裝座；所述接頭本體中部開有凹槽，防磨套設置接頭本體的凹槽中；
防磨套兩端分別設置有子臺階，防磨套夾塊放入防磨套的子臺階上；防磨套兩端分別設置有安裝槽，防磨套安裝座分別設置在安裝槽中，壓住防磨套兩端和防磨套夾塊；防磨套安裝座和防磨套夾塊通過螺釘緊固連接；所述的防磨套、防磨套夾塊、防磨套安裝座可以繞接頭本體自由轉動。
[0009]所述的凹槽的兩個端面敷焊有耐磨鎳基合金層。
[0010]所述的接頭本體的兩端分別設置有標準的鑽杆內螺紋和外螺紋。
[0011]所述的防磨套外圓開有兩道以上弧形槽。
[0012]螺釘與防磨套安裝座永久性固定連接。
[0013]所述的防磨套由兩半扣合而成，其水平剖面成齒輪狀。
[0014]所述的防磨套採用高鉻鑄鐵或錳鋼合金製造，防磨套表面敷焊有低硬度鎳基合金層、鎢鈷系列硬質合金、ARNCO 100XT或ARNC0200XT。
[0015]所述的防磨套採用非金屬耐磨材料製造；所述非金屬耐磨材料為鑄石、碳化矽、氧化鋁或氧化鋯陶瓷。
[0016]綜上所述，本發明所提供的防磨接頭具有如下優點:結構簡單，製造低廉，能有效減低鑽柱摩擦扭矩，同時保護鑽杆和套管，防止硬金屬物落入井下，增加井下管柱的壽命，降低鑽井成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的結構圖；
圖2是接頭本體I的結構圖；
圖3是本發明A-A首I]視圖；
圖4是本發明B-B首I]視圖。
[0018]圖5中顯示了採用上述不同材料作為耐磨層時，各材料耐磨性能的比較。
[0019]其中，1、接頭本體；2、防磨套；21、安裝槽；22、子臺階；23、弧形槽；3、防磨套夾塊；
4、防磨套安裝座；5、凹槽。
【具體實施方式】
[0020]如圖1至圖4所示，該防磨接頭，包括接頭本體1、防磨套2、防磨套夾塊3和防磨套安裝座4 ;所述接頭本體I中部開有凹槽5，防磨套2設置接頭本體I的凹槽5中；
防磨套2兩端分別設置有子臺階22，防磨套夾塊3放入防磨套2的子臺階上22 ;防磨套2兩端分別設置有安裝槽21，防磨套安裝座4分別設置在安裝槽21中，壓住防磨套2兩端和防磨套夾塊3 ;防磨套安裝座4和防磨套夾塊3通過螺釘緊固連接；所述的防磨套2、防磨套夾塊3、防磨套安裝座4可以繞接頭本體I自由轉動。
[0021]所述的凹槽5的兩個端面敷焊有耐磨鎳基合金層。
[0022]所述的接頭本體I的兩端分別設置有標準的鑽杆內螺紋和外螺紋。
[0023]所述的防磨套2外圓開有兩道以上弧形槽23。例如六道。所述的防磨套2由兩半扣合而成，其水平剖面成齒輪狀。[0024]螺釘與防磨套安裝座4永久性固定連接。例如通過點焊將螺釘與防磨套安裝座4永久性固定連接。
[0025]所述的防磨套2採用高鉻鑄鐵或錳鋼合金製造，防磨套2表面敷焊有低硬度鎳基合金層、鎢鈷系列硬質合金、ARNCO 100XT或ARNC0200XT。如鎢鈷系列硬質合金中的碳化鎢等。由於碳化鎢顆粒的高硬度具有良好的耐磨特性對鑽杆接頭起到了很好的保護作用。圖5中顯示了採用上述不同材料作為耐磨層時，各材料耐磨性能的比較。
[0026]所述的防磨套2採用非金屬耐磨材料製造；所述非金屬耐磨材料為鑄石、碳化矽、氧化招或氧化錯陶瓷。
[0027]將組裝好的防磨接頭由標準的鑽杆內螺紋和外螺紋連接到鑽柱中，隨同鑽柱一起旋轉運動，當鑽杆與套管壁發生接觸時，就由尺寸較大的防磨套2接觸到套管，由於非金屬防磨套低摩擦係數、自潤滑性能好並且低硬度，與金屬的摩擦係數極小，且防磨套2自身能繞接頭本體I自由轉動，就相當於在接頭本體I和套管之間加入了一個軸承環，極大地降低了鑽井過程中鑽柱旋轉的摩擦阻力。同時由於非金屬防磨套與金屬接觸時具有極好的耐磨性。因此對井下管柱鑽杆和套管幾乎不磨損，室內試驗及現場試驗證明(如圖5所示數據)，其磨損幾乎為零。其使用壽命大大增加。
[0028]本發明的主要思想，是在鑽井作業中在鑽具組合安裝此工具，便於保護井下管柱及降低鑽柱的摩擦扭矩。通過下面對實施例的描述，將更加有助於公眾理解本發明，但不能也不應當將 申請人:所給出的具體的實施例視為對本發明技術方案的限制，任何對部件或技術特徵的定義進行改變和/或對整體結構作形式的而非實質的變換都應視為本發明的技術方案所限定的保護範圍。
【權利要求】
1.防磨接頭，其特徵在於:包括接頭本體(I)、防磨套(2)、防磨套夾塊(3)和防磨套安裝座(4);所述接頭本體(I)中部開有凹槽(5)，防磨套(2)設置接頭本體(I)的凹槽(5)中； 防磨套(2)兩端分別設置有子臺階(22)，防磨套夾塊(3)放入防磨套(2)的子臺階上(22);防磨套(2)兩端分別設置有安裝槽(21)，防磨套安裝座(4)分別設置在安裝槽(21)中，壓住防磨套(2)兩端和防磨套夾塊(3);防磨套安裝座(4)和防磨套夾塊(3)通過螺釘緊固連接；所述的防磨套(2)、防磨套夾塊(3)、防磨套安裝座(4)可以繞接頭本體(I)自由轉動。
2.根據權利要求1所述的防磨接頭，其特徵在於:所述的凹槽(5)的兩個端面敷焊有耐磨鎳基合金層。
3.根據權利要求1所述的防磨接頭，其特徵在於:所述的接頭本體(I)的兩端分別設置有標準的鑽杆內螺紋和外螺紋。
4.根據權利要求1所述的防磨接頭，其特徵在於:所述的防磨套(2)外圓開有兩道以上弧形槽(23)。
5.根據權利要求1所述的防磨接頭，其特徵在於:螺釘與防磨套安裝座(4)永久性固定連接。
6.根據權利要求1所述的防磨接頭，其特徵在於:所述的防磨套(2)由兩半扣合而成，其水平剖面成齒輪狀。
7.根據權利要求1所述的防磨接頭，其特徵在於:所述的防磨套(2)採用高鉻鑄鐵或錳鋼合金製造，防磨套(2)表面敷焊有低硬度鎳基合金層、鎢鈷系列硬質合金、ARNCO 100XT或 ARNC0200XT。
8.根據權利要求1所述的防磨接頭，其特徵在於:所述的防磨套(2)採用非金屬耐磨材料製造；所述非金屬耐磨材料為鑄石、碳化矽、氧化鋁或氧化鋯陶瓷。
【文檔編號】E21B17/02GK103670291SQ201310635695
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】吳華, 王建東, 彭文玥 申請人:成都恩承油氣有限公司