專利名稱：一種復(fù)合式防磨減扭工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于石油、天然氣和地質(zhì)鉆井作業(yè)的特殊井下工 具，特別適合應(yīng)用在鉆直井、水平井和大位移定向井中減小井下摩阻和扭 矩的復(fù)合式防磨減扭工具。
背景技術(shù)：
在石油天然氣及地質(zhì)鉆井中，鉆桿與套管之間的接觸摩擦問題日 益嚴(yán)重，特別是在鉆深井、超深井和大位移定向井的過程中，鉆桿要 與先下入的技術(shù)套管發(fā)生接觸摩擦并帶有碰撞行為，井越深鉆井周期 越長，摩擦的后果越嚴(yán)重，當(dāng)摩擦阻力大于鉆具屈服壓力后，鉆壓將 無法施加到鉆頭上，使得鉆井作業(yè)難以繼續(xù)進行。套管磨薄或磨穿后 將嚴(yán)重影響油井壽命。
近年來該問題日益獲得重視。套管磨損發(fā)生在地下，在多年前很 少有人意識到油井壽命短的主要原因之一是套管在鉆井過程中就發(fā)生 了嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。近年來國內(nèi)外意識到了該問題的嚴(yán)重性，從理論 和實驗兩方面進行了深入的研究，并提出應(yīng)在鉆井過程中就保護套管 的理念，并形成了以潤滑添加劑和防磨工具為主的兩種套管防磨保護 技術(shù)。實踐證明同時使用兩種技術(shù)是比較好的選擇，并且單獨使用防 磨工具的防磨效果要明顯優(yōu)于單獨使用潤滑添加劑的防磨效果。
目前，國產(chǎn)防磨工具尚存在許多問題。國外防磨工具發(fā)展較早，也 較成熟，但受知識產(chǎn)權(quán)和材質(zhì)的限制，國內(nèi)尚無法低成本使用國外的 防磨工具。國內(nèi)主要發(fā)展了三種形式的防磨工具， 一種是純橡膠式， 一種是鋼套式，還有一種是利用滾動軸承。目前國產(chǎn)橡膠式防磨工具 的主要優(yōu)點是防磨效果好，缺點是壽命短，易撕裂，且壓耗大；目前 國產(chǎn)鋼套式防磨工具的主要優(yōu)點是壽命長，缺點是防磨效果差，且容 易卡死；另外一些利用滾動軸承來降低摩擦和減小扭矩，這種工具存
在活動部件，使用壽命較短，并且制造工藝復(fù)雜，造價昂貴。國產(chǎn)防 磨工具的技術(shù)現(xiàn)狀阻礙了防磨技術(shù)的推廣應(yīng)用，隨著深井和大位移井 鉆探工作量的增加，套管防磨問題日益迫切。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為了有效降低鉆井過程中鉆桿對套管的磨損和撞擊，降低鉆桿在套管內(nèi)壁或井壁上的扭矩傳遞損失，提高鉆具使用壽命， 特提供一種復(fù)合式防磨減扭工具。
為了達到上述目的，本實用新型解決此問題所采用的技術(shù)方案是一 種復(fù)合式防磨減扭工具，是由防磨套、本體和擋圈組成，其結(jié)構(gòu)特征是 防磨套由金屬層和橡膠層組成，防磨套靠本體軸肩和擋圈固定在本體中部， 防磨套內(nèi)部與本體之間有0. 1 10mm的間隙；擋圈用螺紋與本體緊固在一 起；防磨套外部有六條棱，每條棱中部均有一過流孔，防磨套內(nèi)部有六條 半圓形直槽分別與六個過流孔連通，防磨套兩端圓角半徑為5 15mm。
防磨套的金屬層和橡膠層具有三種組合形式，組合一是金屬層兩端有 凸緣，橡膠層粘接在凸緣間的凹槽內(nèi)，金屬層兩端的凸緣，可以降低擋圈 對防磨套的摩損速度；組合二是內(nèi)部為金屬層，外部粘接一層橡膠層；組 合三是金屬層內(nèi)部和外部均粘接一層橡膠層。橡膠層用的是聚四氟乙烯與 聚氨酯的合成橡膠；金屬層表面噴焊一層具有較高耐磨性、較低硬度且具 有一定自潤滑作用的鎳基合金材料。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)對比，其有益效果是1)該工具的防磨套由橡 膠層和金屬層組成，橡膠層摩擦系數(shù)低、耐磨性好，對套管和鉆桿的磨損 小，^且具有減震作用；2)金屬層與橡膠層結(jié)合的結(jié)構(gòu)可以有效防止橡膠 撕裂，并且金屬層表面噴焊一層具有較高耐磨性、較低硬度且具有一定自 潤滑作用的鎳基合金材料，可以有效降低鉆桿在套管內(nèi)壁或井壁上的扭矩 傳遞損失；3)防磨套內(nèi)孔有六個半圓形直槽與流孔連通，可以防止防磨套 卡死，另外防磨套兩端圓角較大，在起下鉆時可以有效減小防磨套與套管 之間的摩擦。

圖1是本實用新型復(fù)合式防磨減扭工具結(jié)構(gòu)一的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是結(jié)構(gòu)一的防磨套由截面A~~A得出的截面示意圖； 圖3是本實用新型復(fù)合式防磨減扭工具結(jié)構(gòu)二的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是結(jié)構(gòu)二的防磨套由截面B"~B得出的截面示意圖5是本實用新型復(fù)合式防磨減扭工具結(jié)構(gòu)三的結(jié)構(gòu)示意圖6是結(jié)構(gòu)三的防磨套由截面C~€得出的截面示意圖。
圖中l(wèi).橡膠層，2.金屬層，3.擋圈，4.本體，5.過流孔，6.本體軸肩。具體實施方法
按照圖1—圖6所示，本實用新型一種復(fù)合式防磨減扭工具，是由防 磨套、本體4和擋圈3組成。其結(jié)構(gòu)特征是防磨套由金屬層2和摩擦系 數(shù)低、耐磨性好的橡膠層1組成，防磨套靠本體軸肩6和擋圈3固定在本 體4中部，防磨套內(nèi)部與本體4之間有0.1 10mm的間隙；擋圈3用螺紋 與本體4緊固在一起；防磨套外部有六條棱，每條棱中部均有一過流孔5， 防磨套內(nèi)部有六條半圓形直槽分別與六個過流孔5連通，防磨套兩端圓角 半徑為5 15mm。
防磨套的金屬層2和橡膠層1具有三種組合形式，組合一是金屬層2 兩端有凸緣，橡膠層1粘接在凸緣間的凹槽內(nèi)，金屬層2兩端的凸緣，可 以降低擋圈3對防磨套的摩損速度；組合二是內(nèi)部為金屬層2，外部粘接 一層橡膠層1;組合三是金屬層2內(nèi)部和外部均粘接一層橡膠層1。橡膠層 1用的是聚四氟乙烯與聚氨酯的合成橡膠；金屬層2表面噴焊一層具有較 高耐磨性、較低硬度且具有一定自潤滑作用的鎳基合金，以減小鉆桿與防 磨套的摩擦。
本實用新型的橡膠層1摩擦系數(shù)低、耐磨性好，在起下鉆或鉆進作業(yè) 中防磨套與套管的相對轉(zhuǎn)速低于鉆桿的相對轉(zhuǎn)速且橡膠層1始終與套管內(nèi) 壁接觸，因而減少了對套管內(nèi)壁的磨損，并且橡膠層l可以起到減震作用； 金屬層2與橡膠層1結(jié)合的結(jié)構(gòu)可以有效防止橡膠撕裂；金屬層2表面噴 焊一層具有較高耐磨性、較低硬度且具有一定自潤滑作用的鎳基合金材料， 可以有效降低鉆桿與防磨套的摩擦及鉆桿的扭矩傳遞損失。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合式防磨減扭工具，由防磨套、本體(4)和擋圈(3)組成，其特征是防磨套由金屬層(2)和橡膠層(1)組成，防磨套靠本體軸肩(6)和擋圈(3)固定在本體(4)中部，防磨套內(nèi)部與本體(4)之間有0.1～10mm的間隙；擋圈(3)用螺紋與本體(4)緊固在一起；防磨套外部有六條棱，每條棱中部均有一過流孔(5)，防磨套內(nèi)部有六條半圓形直槽分別與六個過流孔(5)連通，防磨套兩端圓角半徑為5～15mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式防磨減扭工具，其特征是防磨套 金屬層(2)和橡膠層(1)的組合形式是，金屬層(2)的兩端有凸緣， 橡膠層(1)粘接在凸緣間的凹槽內(nèi)；或是內(nèi)部為金屬層(2)，外部粘 接一層橡膠層(1);或是金屬層(2)內(nèi)部和外部均粘接一層橡膠層(1)， 三種組合形式中的一種。
專利摘要本實用新型是一種用于石油、天然氣和地質(zhì)鉆井中的復(fù)合式防磨減扭工具。它能降低鉆桿對套管的磨損和撞擊及鉆桿在套管內(nèi)壁或井壁上的扭矩傳遞損失。其技術(shù)方案是防磨套由金屬層和橡膠層組成，金屬層和橡膠層有三種組合形式；防磨套靠本體軸肩和擋圈固定在本體中部，防磨套內(nèi)部與本體之間有一定間隙；擋圈用螺紋與本體緊固在一起；防磨套外部有六條棱，每條棱中部均有一過流孔，防磨套內(nèi)部有六條半圓形直槽分別與六個過流孔連通，防磨套兩端圓角較大。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，所用橡膠材料具有耐磨性好、摩擦系數(shù)低等特性，可用于鉆直井、水平井和大位移定向井中的造斜作業(yè)和彎曲井眼中，使套管有效地得到保護。
文檔編號E21B17/10GK201363103SQ20092007865
公開日2009年12月16日 申請日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者劉少胡, 石昌帥, 祝效華, 華 童 申請人:西南石油大學(xué)