CN102493771A - 滚珠减阻器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚珠减阻器，涉及石油钻具减阻装置的设计制造技术领域，包括本体和滚珠，在所述本体的表面开有至少两条沿所述本体的轴向方向延伸并贯通的螺旋槽，所述螺旋槽的横截面为带有缺口的圆形，多个滚珠半封闭在所述螺旋槽内，缺口的宽度小于所述滚珠的直径，凸出于螺旋槽的滚珠顶面高于所述本体的表面，多个滚珠之间相互接触并360度方向上自由活动，每个螺旋槽在所述本体表面均匀分布。本发明结构相对简单，成本低廉，并且强度高，使用寿命长，彻底解决了现有技术中所存在的减阻效果差、结构复杂、强度低和使用寿命差的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻具减阻装置的设计制造技术领域，确切地说涉及一种用于钻井过程中减小井壁与钻柱之间的摩擦阻力的滚珠减阻器。
背景技术
减阻器可在钻井过程中减小井壁与钻柱的摩阻，从而有利于定向井和水平井钻进；现有技术中，减阻器采用的基本都是滚柱减阻器，每个滚柱减阻器有多个滚柱，根据定向井的斜度，一般是3个滚柱为一组，各组间隔120°分布在减阻器周围，在实际使用中，当井眼直径与滚柱减阻器直径相差不大时，滚柱减阻器能发挥较好的减阻作用；但是，被钻的井眼由于井壁不稳定等原因，井眼往往是呈现大小不一的糖葫芦状态，当井眼直径与滚柱减阻器直径相差较大时，由于这种减阻器的滚柱是垂直安装于减阻器的轴向上，所以径向方面没有安放滚柱，在这种情况下，减阻器本体容易与井壁发生直接接触，降低了减阻效果；此外，滚柱减阻器结构复杂，安放滚柱的槽壁距内孔壁的厚度较小，易造成工具的强度降低。
公开号为CN2839547，公开日为2006年11月22日的中国专利文献公开了一种油田钻井完井施工作业用的一种螺旋式滚 珠套管扶正减阻器，它由本体、螺旋带、导流槽、滚珠座、滚珠、螺孔及螺栓组成，在本体中设有3～5 条沿轴向的螺旋带，各螺旋带之间设有流线型导流槽，在螺旋带内侧均布设有多个滚珠座，该座内镶嵌有用优质合金钢制成经热处理的万向特种滚珠，在本体两端还设有螺孔及螺栓，用螺栓将该减阻器固定在套管上。该减阻器解决 了现有技术中存在的扶正器下入套管易受阻，套管居中度达不 到理想效果，导致固井质量达不到设计要求的问题，该减阻器 可广泛用于油田钻井完井施工作业。
但以上述专利文献为代表的现有技术仍然存在以下缺点：
1、结构复杂成本高：多个均匀分布的滚珠座安装在螺旋带上，滚珠安装在滚珠座上，要想提高减阻效果必然需要越多的滚珠越好，相应的就需要越多的滚珠座，但滚珠座越多，就越难在螺旋带上牢靠固定，结构也就越复杂，成本也就越高。
2、使用寿命较短：滚珠的滚动带来减阻效果，由于其采用滚珠在滚珠座内滚动，滚珠座固定在螺旋带上的方式，部件越多，结构越复杂，部件之间的配合也就要求越严格，磨损也就越多，从而滚珠和滚珠座之间经久使用后产生磨损，滚珠脱落导致减阻器整体减阻效果降低，滚珠座与螺旋带之间的牢固性降低甚至滚珠座整体脱落，使减去器的减阻效果降低，这都直接地会影响套管的居中度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种滚珠减阻器，本发明结构相对简单，成本低廉，并且强度高，使用寿命长，彻底解决了现有技术中所存在的减阻效果差、结构复杂、强度低和使用寿命差的技术难题。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种滚珠减阻器，包括本体和滚珠，其特征在于：在所述本体的表面开有至少两条沿所述本体的轴向方向延伸并贯通的螺旋槽，所述螺旋槽的横截面为带有缺口的圆形，多个滚珠半封闭在所述螺旋槽内，缺口的宽度小于所述滚珠的直径，凸出于螺旋槽的滚珠顶面高于所述本体的表面，多个滚珠之间相互接触并360度方向上自由活动，每个螺旋槽在所述本体表面均匀分布。
在所述本体的一端设置有接头，本体的另一端设置有转换接头。
所述螺旋槽贯通设置在所述接头的表面上。
所述螺旋槽同时贯通设置在所述接头和转换接头的表面上。
所述螺旋槽的条数为8条。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、与传统滚柱方式相比，的将减阻器的滚柱换成滚珠，由于滚珠的球形特点，即可360°任意旋转，使得减阻器在任意方向都能灵活运动；另外，减阻器的至少两条螺旋状槽均布在本体表面，使得任何一个径向方向（垂直于减阻器轴向）至少有2个滚珠起减阻作用，避免了减阻器本体与井壁直接接触，提高了减阻效率，使得该减阻器针对不同尺寸井眼的适用性大大提高；滚珠在槽内自由活动，无销轴，不易卡死；
同时，对于不同尺寸的井眼，钻井过程中，井壁与滚珠减阻器之间进行任意接触的径向（垂直于减阻器轴向）均有滚珠减阻，而本体与井壁的距离由于滚珠的作用又增加了，从而能够有效地减小了钻井摩擦阻力，另外，提高了本体的强度，最终有效地提高了钻具钻进的效率。
2、与公开号为CN2839547专利文献为代表的现有技术相比，一方面，本发明只有本体、螺旋槽和滚珠三个部件，减少了螺旋带、滚珠座这些部件，因而结构简单成本低；滚珠是半封闭在螺旋槽中的，螺旋槽的横截面为带有缺口的圆形，因而滚珠的顶面由缺口凸出，但缺口的宽度小于所述滚珠的直径，因而滚珠是不会从缺口脱出的，因而经久耐用，使用寿命长，且滚珠的顶面是高于本体的表面的，与CN2839547专利文献相比，本体与井壁之间的距离增加了，因此能进一步减少阻力，增加套管的居中度；再一方面，螺旋槽至少为两条，并且是均匀分布的，那么螺旋槽的任何一个径向方向（垂直于减阻器轴向）至少有2个滚珠起减阻作用，这样就进一步保证了居中度。
3、本发明中，采用在所述本体的一端设置有接头，本体的另一端设置有转换接头，使用时，先将滚珠从本体的一端塞进半封闭的螺旋槽中，然后将接头和转换接头与本体固定连接，这样就能保证滚珠不会从本体的两端滑出。
4、在接头或/和转换接头上也设置螺旋槽，这样就能增加滚珠的个数，进一步提高减阻效果。
5、螺旋槽的条数越多，减阻效果当然也就越好，但相应的成本会增加，经技术人员测试，设置8条螺旋槽是一个最佳平衡点。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本发明的结构示意图
图2为滚珠位于螺旋槽中的横截面示意图
图中标记：
1、接头，2、滚珠，3、本体，4、转换接头，5、螺旋槽，6、缺口。
具体实施方式
实施例1
作为本发明的一较佳实施方式，本发明包括本体和滚珠，在所述本体的表面开有至少两条沿所述本体的轴向方向延伸并贯通的螺旋槽，所述螺旋槽的横截面为带有缺口的圆形，多个滚珠半封闭在所述螺旋槽内，缺口的宽度小于所述滚珠的直径，凸出于螺旋槽的滚珠顶面高于所述本体的表面，多个滚珠之间相互接触并360度方向上自由活动，每个螺旋槽在所述本体表面均匀分布。
实施例2
作为本发明的最佳实施方式，在实施例1的基础上，在所述本体的一端设置有接头，本体的另一端设置有转换接头。所述螺旋槽贯通设置在所述接头的表面上。所述螺旋槽同时贯通设置在所述接头和转换接头的表面上。所述螺旋槽的条数为8条。
实现过程：滚珠2被安放在本体3表面的螺旋槽内，由于滚珠球顶与本体3之间的距离较之以往的大，使得本体3与井壁的距离也增大，降低了本体3与井壁发生直接接触的可能性，有效地减小了两者间的摩擦阻力；当定向井或水平井钻进与减阻器直径相差不大的井眼时，由于滚珠2较之滚柱有更灵活的运动性，提高了减阻效果；当定向井或水平井钻进与减阻器直径相差较大的井眼时，由于螺旋槽将滚珠2均布在本体3表面，使得减阻器任何一个径向方向（垂直于减阻器轴向）至少有2个滚珠起到减阻作用，从而不论井壁与本体3之间在任何径向方向接触，减阻器均能起到良好的减阻作用；而滚珠2在槽内可以任意活动，没有了销轴，降低了卡死的可能性，保证了钻进安全顺利地进行。接头1通过螺纹或焊接与本体3连接，转换接头4通过螺纹或焊接与本体3连接。
Claims (4)
1.一种滚珠减阻器，包括本体和滚珠，其特征在于：在所述本体的表面开有至少两条沿所述本体的轴向方向延伸并贯通的螺旋槽，所述螺旋槽的横截面为带有缺口的圆形，多个滚珠半封闭在所述螺旋槽内，缺口的宽度小于所述滚珠的直径，凸出于螺旋槽的滚珠顶面高于所述本体的表面，多个滚珠之间相互接触并360度方向上自由活动，每个螺旋槽在所述本体表面均匀分布。
2.根据权利要求1所述的滚珠减阻器，其特征在于：在所述本体的一端设置有接头，本体的另一端设置有转换接头。
3.根据权利要求1所述的滚珠减阻器，其特征在于：所述螺旋槽贯通设置在所述接头的表面上。
4.根据权利要求1所述的滚珠减阻器，其特征在于：所述螺旋槽的条数为8条。
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Country Status (1)
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- 2011-11-30 CN CN2011103886148A patent/CN102493771A/zh active Pending
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