專利名稱：鉆井管具精確防磨降扭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆井管具保護(hù)裝置，尤其是一種用于管具防磨降扭的裝置。
背景技術(shù)：
深井、超深井、大位移井、水平井鉆井過程中，下入套管之后還需要繼續(xù)鉆進(jìn)；老井改造中，需要在有套管的井眼中開窗側(cè)鉆。這些情況下，鉆桿轉(zhuǎn)速低，摩擦阻力大，鉆井時間長，鉆桿與套管的磨損都十分嚴(yán)重。管柱的摩阻摩扭問題是大位移井技術(shù)的頭號問題。給鉆井帶來的問題①鉆柱起鉆負(fù)荷很大，下鉆阻力很大；②滑動鉆進(jìn)時加不上鉆壓，鉆速很低；③旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時扭矩很大，導(dǎo)致鉆柱強(qiáng)度破壞；④鉆柱與套管摩擦，套管磨損嚴(yán)重，甚至磨穿套管下入困難，甚至下不到底。套管磨損后，壁厚減薄，抗擠毀能力、抗內(nèi)壓能力、抗腐蝕能力都有所降低，而套管又無法更換，往往導(dǎo)致大量的鉆井事故和油氣井的早期報廢，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，國內(nèi)的管具防磨減阻技術(shù)體現(xiàn)四個方面，一個是鉆桿膠皮護(hù)箍，護(hù)箍原理是固定在鉆桿上同步旋轉(zhuǎn)，耐磨性差、阻力大、壽命短所以起不到很好的隔離作用。二是在鉆桿接頭上焊耐磨帶，它不僅運(yùn)輸不便、費(fèi)用高，并且是硬磨損，在保護(hù)鉆桿的同時對套管造成了很大的磨損。三是非旋轉(zhuǎn)防磨接頭，它的工作原理是外套與套管接觸，心軸隨鉆桿轉(zhuǎn)動，使鉆桿與套管不產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，缺點(diǎn)是價格較高、接頭處存在薄弱環(huán)節(jié)、外徑過大增加了磨損和負(fù)荷、存在硬磨損。四是滾珠式保護(hù)套，設(shè)計(jì)比較合理，防磨減阻效果好，缺點(diǎn)是活動部件多、加工難度大、滾珠易脫落、產(chǎn)生落魚。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供了鉆井管具精確防磨降扭裝置，解決了在進(jìn)行鉆井施工過程中套管及鉆桿的磨損問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過以下方案來實(shí)現(xiàn)的鉆井管具精確防磨降扭裝置，包括上引套、下引套和防磨套，上引套、下引套和防磨套均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，上引套和下引套固定安裝在鉆桿上，并隨鉆桿轉(zhuǎn)動；防磨套套在鉆桿上，置于上引套和下引套之間，防磨套與鉆桿能相對轉(zhuǎn)動。本實(shí)用新型的技術(shù)方案還有防磨套的外徑大于上引套和下引套的外徑，且小于套管的內(nèi)徑。上引套、下引套和防磨套均為分體式；分體式的上引套、下引套和防磨套由兩部分或兩部分以上構(gòu)成。分體式的上引套、下引套和防磨套由兩個半圓環(huán)構(gòu)成，其中上引套和下引套的各自兩部分通過螺栓或其他連接構(gòu)件組成鉸鏈結(jié)構(gòu)連接，并通過緊固螺栓緊固于鉆桿中部管體上；防磨套的兩部分通過螺栓或其他連接構(gòu)件組成鉸鏈結(jié)構(gòu)連接，活動安裝于鉆桿上的相應(yīng)位置上。[0011]分體式的上引套、下引套和防磨套由兩部分以上構(gòu)成，其中上引套和下引套每部分通過螺栓或其他連接構(gòu)件固定在鉆桿上；防磨套各部分之間通過螺栓或其他連接構(gòu)件連
接在一起。上引套和下引套內(nèi)側(cè)有能防止引套滑動移位的螺紋、馬牙紋等結(jié)構(gòu)。上引套和下引套的外側(cè)端部有便于在井下移動的圓錐過渡區(qū)或其他類似過渡區(qū)。防磨套的外側(cè)軸向布置楔形結(jié)構(gòu)，該楔形結(jié)構(gòu)圓周方向均勻分布；楔形結(jié)構(gòu)之間布置軸向或軸向螺旋導(dǎo)流槽；防磨套內(nèi)側(cè)有均勻分布的多組平面或凸面與鉆桿組成楔形導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，多組平面或凸面之間分別布有導(dǎo)流槽；防磨套內(nèi)側(cè)與外側(cè)有孔道徑向溝通。防磨套由一種或多種材料構(gòu)成，采用耐高溫、耐腐蝕、耐磨、自潤性好、具有可鉆性的聚氨酯、尼龍等各種工程塑料以及新型材料，并具有由各種新型材料或低摩阻合金材料制造的楔形液力結(jié)構(gòu)。楔形結(jié)構(gòu)在防磨套的內(nèi)外兩側(cè)軸向或非軸向布置，該楔形結(jié)構(gòu)圓周方向均勻或非均勻分布；每兩個或多個楔形結(jié)構(gòu)之間布置軸向或非軸向?qū)Я鞑?。本?shí)用新型的工作原理是管具防磨降扭分析軟件根據(jù)鉆井時井下管柱受力實(shí)際情況，結(jié)合鉆井的各種參數(shù)(鉆井參數(shù)、井眼軌跡、巖屑參數(shù)等)，采用科學(xué)合理的力學(xué)計(jì)算方式，對井下情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定管具的受力狀況、接觸點(diǎn)和扭矩分布，針對分布情況，給出防磨降扭具體實(shí)施方案，并確?？梢杂米钌俚钠鞑模瑢芫邔?shí)現(xiàn)最好的保護(hù)。按照非旋轉(zhuǎn)鉆桿保護(hù)器的思路，提出楔形液力構(gòu)造，在鉆桿與防磨套、防磨套與套管之間形成液力軸承，將相互旋轉(zhuǎn)摩擦的物體實(shí)現(xiàn)了有效的隔離，從而能減輕甚至徹底消除了磨損、摩阻現(xiàn)象的發(fā)生，在受力復(fù)雜且空間有限的條件下，確保套管和鉆桿及其接頭在井下的安全耐用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是管具防磨降扭分析軟件能對井下情況做全面分析，確定鉆柱受力狀況和扭矩分布，出具實(shí)施方案，結(jié)構(gòu)簡單，安裝靈活方便；采用高機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫、低磨阻、抗磨蝕材料，能夠承受更大的側(cè)向載荷和更高的溫度，延長產(chǎn)品壽命，改進(jìn)經(jīng)濟(jì)價值；使用可鉆性材料，當(dāng)護(hù)箍破損產(chǎn)生落物時，可直接用鉆頭磨掉，處理更加容易；防磨套內(nèi)壁采用獨(dú)特的鉆井液流體軸承，有效減磨和減扭；防磨套外部采用楔形、直槽或螺旋槽組合構(gòu)造，既有效減磨和減扭，又避免由于直徑過大導(dǎo)致的卡鉆事故。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例中管具旋轉(zhuǎn)保護(hù)器的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的上引套的俯視局剖結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的防磨套的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為上引套，2為防磨套，3為下引套，4為螺栓，5為開口銷，6為螺栓，7為緊固螺栓，8為螺紋，9為楔形結(jié)構(gòu)，10為導(dǎo)流槽。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。鉆井管具精確防磨降扭裝置，上引套I、下引套3和防磨套2，上引套I、下引套3和防磨套2均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，上引套I和下引套3固定安裝在鉆桿上，并隨鉆桿轉(zhuǎn)動，防磨套2套在鉆桿上，置于上引套I和下引套3之間，防磨套2與鉆桿能相對轉(zhuǎn)動。[0025]防磨套2的外徑大于上引套I和下引套3的外徑，且小于套管的內(nèi)徑。上引套I、下引套3和防磨套2均為分體式，由兩個半圓環(huán)構(gòu)成，其中上引套I和下引套3的各自兩部分通過螺栓4組成鉸鏈結(jié)構(gòu)連接，并加開口銷，通過緊固螺栓7緊固于鉆桿中部管體上；防磨套2的兩部分通過螺栓6組成鉸鏈結(jié)構(gòu)連接，并加開口銷5，活動安裝于鉆桿上的相應(yīng)位置。上引套I和下引套3內(nèi)側(cè)有能防止引套滑動移位的螺紋8、馬牙紋結(jié)構(gòu)。防磨套2的外側(cè)軸向布置楔形結(jié)構(gòu)9，該楔形結(jié)構(gòu)9圓周方向均勻分布；楔形結(jié)構(gòu)9之間布置軸向或軸向螺旋導(dǎo)流槽10 ;防磨套2內(nèi)側(cè)有均勻分布的多組平面與鉆桿組成楔形結(jié)構(gòu)9，多組平面之間分別布有導(dǎo)流槽10 ;防磨套2內(nèi)側(cè)與外側(cè)有孔道徑向溝通。防磨套2采用耐高溫、耐腐蝕、耐磨、自潤滑性好、具有可鉆性的聚氨酯、尼龍等各種工程塑料以及新型材料，并具有由各種新型材料或低摩阻合金材料制造的楔形液力結(jié) 構(gòu)。使用時先將下引套3固定安裝在鉆桿上，然后將防磨套2裝在鉆桿上，再將上引套I固定安裝在鉆桿上，這樣能起到鉆桿與套管間的隔離作用，防磨套2與套管間無相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而消除了磨損、磨阻現(xiàn)象的發(fā)生，確保套管和鉆桿及其接頭在井下的安全耐用。鉆井管具精確防磨降扭裝置通過專用軟件使用，導(dǎo)入或輸入計(jì)算所需各種數(shù)據(jù)，軟件通過計(jì)算分析，給出附和當(dāng)前鉆井狀況的具體防磨降扭方案。方案以可視化界面顯示給用戶，方便用戶進(jìn)行查詢、參考，對用戶的防磨降扭進(jìn)行指導(dǎo)。
權(quán)利要求1.鉆井管具精確防磨降扭裝置，包括上引套、下引套和防磨套，其特征在于上引套、下引套和防磨套均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，上引套和下引套固定安裝在鉆桿上，并隨鉆桿轉(zhuǎn)動；防磨套套在鉆桿上，置于上引套和下引套之間，防磨套與鉆桿能相對轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井管具精確防磨降扭裝置，其特征在于防磨套的外徑大于上引套和下引套的外徑，且小于套管的內(nèi)徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井管具精確防磨降扭裝置，其特征在于上引套、下引套和防磨套均為分體式；分體式的上引套、下引套和防磨套由兩部分或兩部分以上構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井管具精確防磨降扭裝置，其特征在于分體式的上引套、下引套和防磨套由兩個半圓環(huán)構(gòu)成，其中上引套和下引套的各自兩部分通過螺栓或其他連接構(gòu)件組成鉸鏈結(jié)構(gòu)連接，并通過緊固螺栓緊固于鉆桿中部管體上；防磨套的兩部分通過螺栓或其他連接構(gòu)件組成鉸鏈結(jié)構(gòu)連接，安裝于鉆桿上的相應(yīng)位置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井管具精確防磨降扭裝置，其特征在于分體式的上引套、下引套和防磨套由兩部分以上構(gòu)成，其中上引套和下引套每部分通過螺栓或其他連接構(gòu)件固定在鉆桿上；防磨套各部分之間通過螺栓或其他連接構(gòu)件連接在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井管具精確防磨降扭裝置，其特征在于上引套和下引套內(nèi)側(cè)有能防止引套滑動移位的螺紋、馬牙紋結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井管具精確防磨降扭裝置，其特征在于防磨套由一種或多種材料構(gòu)成，聚氨酯、尼龍各種工程塑料，并具有低摩阻合金材料制造的楔形液力結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉆井管具精確防磨降扭裝置，其特征在于防磨套的外側(cè)軸向布置楔形結(jié)構(gòu)，該楔形結(jié)構(gòu)圓周方向均勻分布；楔形結(jié)構(gòu)之間布置軸向或軸向螺旋導(dǎo)流槽；防磨套內(nèi)側(cè)有均勻分布的多組平面或凸面，與鉆桿組成楔形導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，多組平面或凸面之間分別布有導(dǎo)流槽；防磨套內(nèi)側(cè)與外側(cè)有孔道徑向溝通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉆井管具精確防磨降扭裝置，其特征在于楔形結(jié)構(gòu)在防磨套的內(nèi)外兩側(cè)軸向或非軸向布置，該楔形結(jié)構(gòu)圓周方向均勻或非均勻分布；每兩個或多個楔形結(jié)構(gòu)之間布置軸向或非軸向?qū)Я鞑邸?br> 專利摘要本實(shí)用新型提供一種鉆井管具精確防磨降扭裝置，包括上引套、下引套和防磨套，上引套、下引套和防磨套均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，上引套和下引套固定安裝在鉆桿上，并隨鉆桿轉(zhuǎn)動；防磨套套在鉆桿上，置于上引套和下引套之間，防磨套與鉆桿能相對轉(zhuǎn)動，具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝靈活，方便耐高溫、低磨阻、抗磨蝕材料，能夠承受更大的側(cè)向載荷和更高的溫度，延長產(chǎn)品壽命等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E21B17/10GK202467696SQ20112050116
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者劉新華, 孫正義, 彭吉友, 薄和秋, 馬安彪 申請人:東營市勝軟石油技術(shù)開發(fā)有限公司