CN101117884A - 钻具减阻器 - Google Patents

Abstract

一种钻具减阻器，用于在石油天然气水平井、大位移定向井钻井作业过程中减小钻具与井壁的摩擦阻力，属于石油天然气钻井的井下工具制造技术领域，本发明由连接轴、减阻器、连接筒组成，连接轴包括上、下连接轴，分别通过螺纹与连接筒相连，连接筒两侧各设置一个减阻器，减阻器上设置有减阻器凹槽，在转动体沟槽里设置有滚轮，本发明提供了一种由滚轮和转动体结构实现沿井眼轴向和径向两个方向的滚动，解决了现有技术不能两者兼顾并导致钻具严重磨损的问题，由于本发明的滚轮和转动体可以分别实现轴向和径向的转动，所以接触摩擦只是滚动摩擦，这样就使得钻具与井壁的摩擦力减小，达到了在轴向和径向两个方向同时减少摩擦阻力的目的。

Description

钻具减阻器

技术领域：一种钻具减阻器，特别适用于石油天然气水平井、大位移定向井钻井作业过程中减小钻具与井壁的摩擦阻力，属于石油天然气钻井的井下工具制造技术领域。

背景技术：在石油天然气钻井作业中，特别是在水平井、大位移定向井钻井中，水平段、大位移的井段越来越长，而随着水平位移的增长，钻具摩擦阻力就会急剧增大，当摩擦阻力大于钻具屈服压力之后，钻压将无法施加到钻头上，使得钻井作业难以继续进行，这就给钻井作业的正常进行带来不利的影响，为了解决这个问题，在现有技术中使用的减阻短接设置有轴向滑动的滚柱或者滚动的滚珠，也有在一个转动体上设置有滚珠的减阻器，设置有滚柱或者滚珠的短接其最大外径大于钻具的外径，所以当钻具向前移动的时候，与井壁接触的滚柱或者滚珠在轴向上向前滚动或者径向上滚动，可以使目前现场使用的钻具在轴向或者在径向上减少摩擦阻力；现有技术的问题是：由于在短接上设置的滚柱只能做轴向的滚动，或者做径向的滚动，不能两者兼顾，具有转动体和滚珠的工具由于滚珠是自由放在凹槽中的，在钻井液的腐蚀和岩屑的卡阻下很快就不能转动，特别是目前的减阻工具较短，只能用在直井或者套管的减阻，但是，在钻井过程中，特别是在实施气体钻井的水平井、大位移定向井钻井的井段，由于转弯角度较大而且较长，钻具在钻进过程中除了向前移动外，横向的摆动和转动也同时在不断发生，而且钻井介质采用的是气体，由于井壁没有常规钻井液钻井时形成的泥饼降低摩阻系数，使得其摩擦阻力较常规钻井液钻井时大得多，在这种情况下，减阻短接缺少了泥浆的润滑，只能做轴向或者径向滚动的滚柱在长时间的既有横向转动和摆动，也有轴向的运动下，减阻短接上的滚柱总有一个是在与井壁硬磨擦，在这种情况下，不但不能减少钻具与井壁的磨擦，而且很快就会将大于钻具的外径磨的与钻具一样，这样也就起不到防磨减阻的作用，严重的将导致钻具的严重磨损，并导致严重的事故，因而没有得到广泛的应用。

发明内容：本发明的目的是针对现有技术不能在长段定向井或者大斜度井同时在轴向和径向两个方向同时减少摩阻的问题，设计一种具有两组滑动减阻器结构，可以实现沿井眼轴向滚动，同时还与井壁发生相对径向滑动的钻具减阻器。

本发明是这样实现的，本发明由连接轴、减阻器、连接筒组成，连接轴包括上连接轴和下连接轴，分别通过螺纹与连接筒相连，连接筒两侧各设置一个减阻器，减阻器上设置有减阻器凹槽，在减阻器凹槽里设置有减阻轮，减阻轮由销轴固定在减阻器凹槽里，连接筒与上、下连接轴的接触端面为留有滑动间隙，减阻轮可以在凹槽内做轴向转动，减阻器在连接轴上可以做径向转动，实施钻井工程时，将本发明连接在井下钻具适当的位置，当钻具轴向运动时，由于减阻轮的外圆周大于钻具的外圆周，所以与井壁做滑动时，钻具不会接触井壁的，因此也不会磨损钻具，当钻具既有轴向运动，又有径向运动时，轴向的运动由减阻轮做轴向的转动而化解，而径向运动的摩擦力使减阻器在减阻器轴上做径向转动，所以也不会发生硬摩擦。

本发明的有益效果和优点是：在钻井过程中，只有减阻器及设置在减阻器上的减阻轮与井壁进行接触，由于减阻轮和减阻器可以分别实现轴向和径向的转动，所以接触摩擦只是滚动摩擦，在相同的条件下，滚动摩擦力远小于滑动摩擦力，这样就使得钻具与井壁的摩擦力大幅度减小，达到了在轴向和径向两个方向同时减少摩擦阻力的目的，从而保证了钻井作业的顺利进行，避免了复杂情况的出现。

附图说明：

图1为本发明正面局部剖视结构图。

图2为本发明图1中减阻器4的横切面剖视结构图。

图3为本发明组装结构立体示意图。

具体实施方法：下面结合附图给出本发明的实施例：本发明由连接部件和滚动部件组成，连接部件包括上、下连接轴1和9、连接筒7，滚动部件由两个减阻器4和8构成；上、下连接轴1和9的两个外端分别与钻具连接，上、下连接轴1和9的两个内端设置有减阻器轴12和13，减阻器4和8的横切面为人字形结构，在人字形结构的三个高点上设置有凹槽14，减阻器4和8是套在减阻器轴12和13上的，减阻器4和8的内孔直经大于减阻器轴12和13的外径，因此减阻器4和8可以在减阻器轴12和13上自由转动，连接筒7的两端内孔有丝扣，上、下连接轴1和9的内端分别旋入连接筒7两端的丝扣实现连接；在减阻器4和8三个高点上设置的凹槽14中都设置有减阻轮3，减阻轮3由销轴5固定在凹槽14内，销轴5由两个弹性挡圈11固定，在减阻轮3与销轴5的滑动面上设置有密封圈10；安装时，先将减阻轮3放置在凹槽14中，将销轴5从减阻器4的一端穿过减阻轮3，然后穿入减阻器4的另一端，然后在减阻器4两端的孔中紧靠销轴5两端的端面各设置一个弹性挡圈11，使销轴5不能从两端的任何一端退出；按照这个方式完成全部减阻轮3的安装工作，然后将安装完毕减阻轮3的两个减阻器4和8分别套在连接轴1和9的减阻器轴12和13上，然后将套好减阻器4和8的连接轴1和9分别旋入连接筒7两端的丝扣中，使其连接成一体；为了密封的目的，在减阻器轴12和13的两端设置有密封圈2和6，旋紧后，本发明就安装完毕，安装完毕的两个减阻器4和8的最大外圆周大于钻具的外圆周；为了转动的目的，在连接筒7与连接轴1和9、以及两个减阻器4和8接触的每个端面是留有转动间隙的，所以安装以后的两个减阻器4和8可以在减阻器轴12和13上径向转动；在实施定向井或者大斜度井钻井施工时，将本发明连接在钻具适当的位置，当钻具轴向运动时，由于两个减阻器4和8的最大外圆周大于钻具的外圆周，所以与井壁做滑动时，钻具是不会接触井壁的，因此也不会磨损钻具，当钻具既有轴向运动，又有径向运动时，轴向的运动由减阻轮3做轴向的转动而化解，而径向运动的摩擦力使减阻器4和8分别在减阻器轴12和13上做径向转动，所以也不会发生硬摩擦，由于本发明设置了两个减阻器4和8，因此在实施定向井钻井的转弯处具有较好的减摩和减阻效果，可以达到在轴向和径向两个方向同时减少摩擦阻力的目的。

Claims (4)

1.种钻具减阻器，由连接部件和滚动部件组成，其特征在于：所述连接部件包括上下连接轴和连接筒，连接轴的两个内端设置有减阻器轴，连接筒的两端内孔有丝扣，滚动部件包括两个减阻器，减阻器套在减阻器轴上。

2.根据权利要求1所述的钻具减阻器，其特征在于：在所述连接筒与连接轴、减阻器的每个端面都留有转动间隙。

3.根据权利要求1所述的钻具减阻器，其特征在于：所述减阻器的内孔经大于减阻器轴的外径。

4.根据权利要求1所述的钻具减阻器，其特征在于：所述减阻器的横切面为人字形结构，在人字形结构的三个高点上设置有凹槽，凹槽中设置有减阻轮。

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