CN102828701A - 耐磨弱研磨性仿生钻杆接头 - Google Patents

耐磨弱研磨性仿生钻杆接头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨弱研磨性仿生钻杆接头，是在钻杆接头的仿生耐磨带上设置有数个规律排列的凹坑非光滑结构单元，每个凹坑非光滑结构单元中设置有凸包型非光滑结构单元，凹坑非光滑结构单元的深度与凸包非光滑结构单元整个高度相等，凹坑非光滑结构单元的孔径小于凸包非光滑结构单元的直径0.001~0.1mm，凹坑非光滑结构单元的顶部为凹坑棱面圆弧过度，与低摩擦系数高耐磨凸包非光滑结构单元通过过盈配合的方式结合在一起，形成耐磨非光滑结构表面，结合后的凸包非光滑结构单元的顶面与钻杆接头的表面平齐；本发明具有延长钻杆寿命，减小对套管磨损，防粘能力强，提高钻杆耐磨性等特点，能有效减小井下事故发生几率，提高钻井质量，节约钻井成本。

Description

耐磨弱研磨性仿生钻杆接头
技术领域
本发明属于仿生耦合技术领域，涉及用于石油、煤炭等勘探钻进，尤其涉及仿生学的非光滑表面及材料、非光滑形态和结构三元耦元，特别涉及一种耐磨弱研磨性的仿生钻杆接头，广泛用于各种钻杆。
背景技术
目前，国内外普遍采用在钻杆接头的某个位置覆焊一层特殊的耐磨带来提高耐磨性和减轻对套管的磨损。然而，耐磨层与钻杆接头本体间材质特性差异大，焊接后二者结合力差，受环境和人为因素影响较大，容易形成裂纹。在钻进中耐磨带材料容易发生局部脱落，导致钻杆接头上部和套管内壁磨损加剧。从节能方面考虑，由于耐磨带高出接头外径一定尺寸，增加泥浆的沿程损失，压耗增加。从套管保护方面看，因炭化钨对套管壁磨损较大，故要求耐磨带中炭化钨（耐磨材料）成份含量要在一定范围内，而且其寿命也远远不能满足钻井提速的需求。
目前对蜣螂腹部表面非光滑特性研究表明，其体表的微小凸凹不平，使土壤中水膜不易连续，弱化水化层，减小实际触土面积和摩擦系数，从而降低了土壤对其体表的黏附阻力和摩擦力。解决目前钻杆接头耐磨带耐磨性不强研磨性不弱的难题，将仿生耦合理论应用到钻杆接头耐磨带设计中，采用防碰技术和互不磨损理念实现耐磨带的强耐磨性和弱研磨性的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种耐磨弱研磨性仿生钻杆接头。
本发明是在钻杆接头的仿生耐磨带上设置有数个规律排列的凹坑非光滑结构单元，每个凹坑非光滑结构单元中设置有凸包型非光滑结构单元，凹坑非光滑结构单元的深度与凸包非光滑结构单元整个高度相等，凹坑非光滑结构单元的孔径小于凸包非光滑结构单元的直径0.001~0.1mm，凹坑非光滑结构单元的顶部为凹坑棱面圆弧过度，与低摩擦系数高耐磨凸包非光滑结构单元通过过盈配合的方式结合在一起，形成耐磨非光滑结构表面，结合后的凸包非光滑结构单元的顶面与钻杆接头的表面平齐，凹坑非光滑结构单元的排布区域为普通接头敷焊仿生耐磨带的区域。
所述凹坑非光滑结构单元形状有两种，一种是棱面有圆弧过度，另一种是棱面无过度；凸包非光滑结构单元的形状有四种。
本发明在钻杆接头表面结合若干由低摩擦系数高耐磨材料组成的结构单元，能够形成非光滑表面，在设计中要达到接头材料、形态及结构的三元耦合效果，结构单元是通过过盈配合的工艺方式与接头表面结合，且要求结构单元的顶面要与接头表面平齐（可以近似看做是孕镶于接头表面），这样使两者结于一体的，使强度得到更好的保证。而且，由于仿生非光滑结构单元与接头表面共同形成了仿生非光滑表面，仿生非光滑结构自身具有的低摩擦系数等原因，能有效提高接头表面的耐磨性，并保证对套管的低研磨性。
本发明的有益效果：本发明具有延长钻杆寿命，减小对套管磨损，防粘能力强，提高钻杆耐磨性等特点，能有效减小井下事故发生几率，提高钻井质量，节约钻井成本。
附图说明
图1是本发明实施例的立体示意图。
图2是本发明实施例的主视图。
图3是本发明实施例的剖面图。
图4是图3中A处的局部放大图。
图5是本发明凸包非光滑结构单元的B—B向剖视图。
图6是本发明凸包非光滑结构单元的C—C向剖视图。
具体实施方式
请参阅图1、图2、图3和图4所示，本实施例是在钻杆接头1的仿生耐磨带2上设置有数个规律排列的凹坑非光滑结构单元3，每个凹坑非光滑结构单元3中设置有凸包型非光滑结构单元5，凹坑非光滑结构单元3的深度与凸包非光滑结构单元5整个高度相等，凹坑非光滑结构单元3的孔径小于凸包非光滑结构单元5的直径0.001~0.1mm，凹坑非光滑结构单元3的顶部为凹坑棱面圆弧过度4，与低摩擦系数高耐磨凸包非光滑结构单元5通过过盈配合的方式结合在一起，形成耐磨非光滑结构表面，结合后的凸包非光滑结构单元5的顶面与钻杆接头1的表面平齐，凹坑非光滑结构单元3的排布区域为普通接头敷焊仿生耐磨带2的区域。
请参阅图5和图6所示，凹坑非光滑结构单元3形状有两种，一种是棱面有圆弧过度，另一种是棱面无过度；凸包非光滑结构单元5的形状有四种。

Claims (2)

1.一种耐磨弱研磨性仿生钻杆接头，特征在于：是在钻杆接头（1）的仿生耐磨带（2）上设置有数个规律排列的凹坑非光滑结构单元（3），每个凹坑非光滑结构单元（3）中设置有凸包型非光滑结构单元（5），凹坑非光滑结构单元（3）的深度与凸包非光滑结构单元（5）整个高度相等，凹坑非光滑结构单元（3）的孔径小于凸包非光滑结构单元（5）的直径，凹坑非光滑结构单元（3）的顶部为凹坑棱面圆弧过度（4），与低摩擦系数高耐磨凸包非光滑结构单元（5）通过过盈配合的方式结合在一起，形成耐磨非光滑结构表面，结合后的凸包非光滑结构单元（5）的顶面与钻杆接头（1）的表面平齐。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨弱研磨性仿生钻杆接头，特征在于：所述凹坑非光滑结构单元（3）的孔径小于凸包非光滑结构单元（5）的直径0.001~0.1mm。
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