CN104453735B - 钻井用管柱接头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻井用管柱接头，包括：外筒；第一管接头，设置于外筒的上端，第一管接头沿外筒的轴线方向能够相对于外筒移动；第二管接头，设置于外筒的下端，第一管接头转动后能够通过外筒带动第二管接头转动；管状内芯，设置于外筒内，管状内芯包括第一内芯和第二内芯，第一内芯的上端与第一管接头的内壁密封连接，第一内芯的下端与第二内芯的上端密封连接，第二内芯的下端与第二管接头的内壁密封连接。设置能够相对于外筒移动的第一管接头，可以通过第一管接头相对于外筒的轴向移动来对钻井用管柱接头进行轴向行程补偿，保护钻井用管柱接头的螺纹受交变拉、压应力的影响，进而能够达到提高螺纹寿命和可靠性的目的。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工装置领域，具体是一种钻井用管柱接头。
背景技术
根据钻井作业工艺规程，钻井作业中对于管柱和井口的对中性有着较高的要求。但在实际作业过程中，井口对中性的调整工艺复杂，劳动强度大且效果不佳。如果转盘以上管柱(钻杆或套管)与井口的对中性差，则易导致接头螺纹失效，甚至疲劳失效。同时在频繁的螺纹连接过程中，螺纹会受到交变拉、压应力的作用，致使螺纹的寿命和可靠性较低。
发明内容
为了克服现有技术中螺纹的寿命和可靠性较低.的不足，本发明提供了一种钻井用管柱接头，以达到提高螺纹寿命和可靠性的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钻井用管柱接头，包括：外筒；第一管接头，设置于外筒的上端，第一管接头沿外筒的轴线方向能够相对于外筒移动；第二管接头，设置于外筒的下端，第一管接头转动后能够通过外筒带动第二管接头转动；管状内芯，设置于外筒内，管状内芯包括第一内芯和第二内芯，第一内芯的上端与第一管接头的内壁密封连接，第一内芯的下端与第二内芯的上端密封连接，第二内芯的下端与第二管接头的内壁密封连接。
进一步地，第一管接头的下端的外周面分布有多个第一凸台，外筒与第一凸台对应处开设有沿外筒的轴线方向设置的条形通孔，钻井用管柱接头还包括与条形通孔卡接配合的第一挡块，第一挡块设置在条形通孔内并与对应的第一凸台固定连接，且第一挡块能够在第一管接头的带动下沿条形通孔滑动。
进一步地，钻井用管柱接头还包括第一端盖，第一端盖与第一管接头固定连接，第一端盖套设在外筒和第一管接头之间，且第一端盖的内表面到第一管接头轴线的距离小于第一凸台的顶面到第一管接头轴线的距离，第一管接头在沿外筒的轴线方向向上移动的过程中，第一凸台与第一端盖相接触。
进一步地，第一管接头与第一端盖之间设置有间隙，第一管接头能够沿外筒的径向相对于外筒摆动。
进一步地，第一内芯的上端设置在第一管接头内，第一内芯的上端的外表面为球缺形，钻井用管柱接头还包括固定于第一管接头内的第一球座、上密封座和上压紧螺母，第一球座的上端与第一管接头的内壁密封连接，第一球座的下端为球缺配合端，球缺配合端的形状与球缺形相匹配，球缺配合端能够相对于球缺形的上部滑动，球缺形的下部与上密封座抵接，上压紧螺母将上密封座压紧于第一管接头内。
进一步地，第二管接头能够沿外筒的轴线方向相对于外筒移动。
进一步地，第二管接头的下端的外周面分布有多个第二凸台，外筒与第二凸台对应处开设有沿外筒的轴线方向设置的条形通孔，钻井用管柱接头还包括与条形通孔卡接配合的第二挡块，第二挡块设置在条形通孔内并与对应的第二凸台固定连接，且第二挡块能够在第二管接头的带动下沿条形通孔滑动。
进一步地，钻井用管柱接头还包括第二端盖，第二端盖与第二管接头固定连接，第二端盖套设在外筒和第二管接头之间，且第二端盖的内表面到第二管接头轴线的距离小于第二凸台的顶面到第二管接头轴线的距离，第二管接头在沿外筒的轴线方向向下移动的过程中，第二凸台与第二端盖相接触。
进一步地，第二管接头与第二端盖之间存在间隙，且第二管接头能够沿外筒的径向相对于外筒摆动。
进一步地，第二内芯的下端设置在第二管接头内，第二内芯的下端的外表面为球缺形，钻井用管柱接头还包括固定于第二管接头内的第二球座、下密封座和下压紧螺母，第二球座的下端与第二管接头的内壁密封连接，第二球座的上端为球缺配合端，球缺配合端的形状与球缺形相匹配，球缺配合端能够相对于球缺形的下部滑动，球缺端的上部与下密封座抵接，下压紧螺母将下密封座压紧于第二管接头的内壁内。
进一步地，钻井用管柱接头还包括弹性复位原件，弹性复位原件设置在第一管接头和第二管接头之间，弹性复位原件的两端分别与第一管接头和第二管接头连接。
进一步地，第一内芯的下端插接于第二内芯的上端内，第一内芯的下端与第二内芯的上端密封连接。
本发明的有益效果是，设置能够相对于外筒移动的第一管接头，可以通过第一管接头相对于外筒的轴向移动来对钻井用管柱接头进行轴向行程补偿，保护钻井用管柱接头的螺纹受交变拉、压应力的影响，进而能够达到提高螺纹寿命和可靠性的目的。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为根据本发明钻井用管柱接头的剖视结构示意图；
图2为图1中A部的放大图。
图中附图标记：10、外筒；11、条形通孔；20、第一管接头；21、第一凸台；30、第二管接头；31、第二凸台；41、第一内芯；42、第二内芯；50、弹性复位原件；61、第一端盖；62、第二端盖；71、第一球座；72、第二球座；81、第一挡块；82、第二挡块；91、第一密封圈；92、第二密封圈；93、密封环组件；94、上密封座；95、上压紧螺母；96、下密封座；97、下压紧螺母。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种钻井用管柱接头，包括外筒10、第一管接头20、第二管接头30和管状内芯。其中，第一管接头20设置于外筒10的上端，第一管接头20沿外筒10的轴线方向能够相对于外筒10移动。第二管接头30设置于外筒10的下端，第一管接头20转动后能够通过外筒10带动第二管接头30转动。管状内芯设置于外筒10内，管状内芯包括第一内芯41和第二内芯42，第一内芯41的上端与第一管接头20的内壁密封连接，第一内芯41的下端与第二内芯42的上端密封连接，第二内芯42的下端与第二管接头30的内壁密封连接。
设置能够相对于外筒10移动的第一管接头20，可以通过第一管接头20相对于外筒10的轴向移动来对钻井用管柱接头进行轴向行程补偿，保护钻井用管柱接头的螺纹受交变拉、压应力的影响，进而能够达到提高螺纹寿命和可靠性的目的。
需要说明的是，本发明实施例中第一内芯41的下端插接于第二内芯42的上端内，第一内芯41的下端设置有多个环状密封槽，如图2所示，上述密封槽内安装有用于对第一内芯41和第二内芯42进行密封连接的密封环组件93。并且第一管接头20、第一内芯41、第二内芯42和第二管接头30依次连接后在内部形成用于液体流过的密封通道。
将第一内芯41和第二内芯42设置成上述结构，目的是通过第一内芯41和第二内芯42连接第一管接头20和第二管接头30。以使第一管接头20内的流体能够顺利通过密封通道进入到第二管接头30中并传输到与第二管接头30连接的部件中，完成流体的传输操作。
优选地，钻井用管柱接头还包括弹性复位原件50，弹性复位原件50设置在第一管接头20和第二管接头30之间，弹性复位原件50的两端分别与第一管接头20和第二管接头30连接。
设置弹性复位原件50可以通过弹性复位原件50的弹性作用实现第一管接头20相对于外筒10的轴向运动，从而能够实现保护螺纹的目的。其中，本发明实施例中的弹性复位原件50是套设在第二内芯42外周面上的弹簧，弹簧的两端分别于第一管接头20和第二管接头30固定连接。
优选地，上述第一内芯41能够在第一管接头20的带动下相对于第二内芯42沿外筒10的轴向滑动。
由于第一管接头20可以沿轴线方向相对于外筒10上下移动，设置可相对于第二内芯42滑动的第一内芯41，能够使第一管接头20在移动时不会与第二管接头30断开连接，从而保证流体传输的可靠性。当然，上述第一内芯41和第二内芯42可以更换为可伸缩的软管结构，凡是可以保证在第一管接头20和第二管接头30之间形成密封通道的结构均应在本发明的保护范围之内。
如图1所示，上述第一管接头20的下端外周面分布有多个第一凸台21，外筒10与第一凸台21对应处开设有沿外筒10的轴线方向设置的条形通孔11，钻井用管柱接头还包括与条形通孔11卡接配合的第一挡块81，第一挡块81设置在条形通孔11内并与对应的第一凸台21固定连接，且第一挡块81能够在第一管接头20的带动下沿条形通孔11滑动。
设置第一挡块81和条形通孔11，在第一管接头20转动时，第一挡块81由于与第一凸台21固定连接，所以第一挡块81会与第一管接头20一起转动，从而带动外筒10转动，进而通过外筒10将扭矩传递至第二管接头30上并使第二管接头30一起转动。其中，本发明实施例中可以传递扭矩的大小为75KN.m。
优选地，钻井用管柱接头还包括第一端盖61，第一端盖61与第一管接头20固定连接，第一端盖61套设在外筒10和第一管接头20之间，且第一端盖61的内表面到第一管接头20轴线的距离小于第一凸台21的顶面到第一管接头20轴线的距离，并且第一管接头20在沿外筒10的轴线方向向上移动的过程中，第一凸台21与第一端盖61相接触。
将第一凸台21设置成上述结构，目的是在第一管接头20向上运动时，由第一凸台21与第一端盖61相接触，从而通过第一凸台21来实现第一管接头20的轴线限位，其中，该结构允许承受的最大轴向载荷为4500KN。
需要说明的是，本发明实施例中的第一凸台21的个数为3-6个，沿第一管接头20的外周面间隔均布。每个第一凸台21上均加工有键槽，键槽底部设置有螺纹孔。上述第一挡块81置于键槽中并通过螺栓83固定。相对应的，外筒10上端部设置有与第一凸台21的位置和数量均相同的条形通孔11。
优选地，本发明实施例中的第一管接头20与第一端盖61之间设置有间隙，第一管接头20能够沿外筒10的径向相对于外筒10摆动。
使第一管接头20相对于外筒10可摆动，目的是为了在第一管接头20连接的顶部驱动钻井装置主轴与井口对中性较差时，第一管接头20能够作为柔性接头发挥其摆动的特性，实现钻井用管柱接头的柔性连接。其中，上述第一管接头20的最大摆动角的大小为5°。
进一步地，第一内芯41的上端设置在第一管接头20内，第一内芯41的上端的外表面为球缺形，钻井用管柱接头还包括固定于第一管接头20内的第一球座71、上密封座94和上压紧螺母95，第一球座71的上端与第一管接头20的内壁通过第一密封圈91密封连接，第一球座71的下端为球缺配合端，球缺配合端的形状与球缺形相匹配，球缺配合端能够相对于球缺形的上部滑动，球缺形的下部与上密封座94抵接，上压紧螺母95将上密封座94压紧于第一管接头20内。需要说明的是，上述球缺形通过上密封座94与第一管接头20的内壁密封连接。
设置第一球座71与第一内芯41的上端球缺表面滑动配合，目的是在第一管接头20摆动时，使第一内芯41和第一球座71相互配合密封，防止流体通过摆动间隙泄露。其次，第一球座71、上密封座94和上压紧螺母95还具有定位作用，将第一内芯41的上端固定在第一管接头20内。需要说明的是，上述上密封座94的作用是对第一内芯41球缺状的下部进行密封。
本发明实施例中不仅仅第一管接头20能够相对于外筒10运动，第二管接头30也能够沿外筒10的轴线方向相对于外筒10移动。具体如下：
第二管接头30的下端外周面分布有多个第二凸台31，外筒10与第二凸台31对应处开设有沿外筒10的轴线方向设置的条形通孔11，钻井用管柱接头还包括与条形通孔11卡接配合的第二挡块82，第二挡块82设置在条形通孔11内并与对应的第二凸台31固定连接，且第二挡块82能够在第二管接头30的带动下沿条形通孔11滑动。
设置第二挡块82和条形通孔11，在第一管接头20转动时，第一挡块81由于与第一凸台21固定连接，所以第一挡块81会与第一管接头20一起转动，从而带动外筒10转动，进而通过外筒10和第二挡块82将扭矩传递至第二管接头30上并使第二管接头30一起转动。其中，本发明实施例中可以传递扭矩的大小为75KN.m。
优选地，钻井用管柱接头还包括第二端盖62，第二端盖62与第二管接头30固定连接，第二端盖62套设在外筒10和第二管接头30之间，且第二端盖62的内表面到第二管接头30轴线的距离小于第二凸台31的顶面到第二管接头30轴线的距离，第二管接头30在沿外筒10的轴线方向向下移动的过程中，第二凸台31与第二端盖62相接触。
将第二凸台31设置成上述结构，目的是在第二管接头30向上运动时，由第二凸台31与第二端盖62相接触，从而通过第二凸台31来实现第二管接头30的轴线限位，其中，该结构允许承受的最大轴向载荷也为4500KN。
具体地，本发明实施例中的第二凸台31的个数为3-6个，沿第二管接头30的外周面间隔均布，每个第二凸台31上均加工有键槽，键槽底部设置有螺纹孔。上述第二挡块82置于键槽中并通过螺栓83固定。相对应的，外筒10上端部设置有与第二凸台31的位置和数量均相同的条形通孔11。
第二管接头30与第二端盖62之间存在间隙，且第二管接头30能够沿外筒10的径向相对于外筒10摆动。使第二管接头30相对于外筒10可摆动，目的是为了在与第二管接头30连接的顶部驱动钻井装置主轴与井口对中性较差时，第二管接头30能够作为柔性接头发挥其摆动的特性，实现钻井用管柱接头的柔性连接。其中，上述第二管接头30的最大摆动角的大小为5°。
需要说明的是，上述第一管接头20和第二管接头30的运动彼此独立。即当第一管接头20运动时，第二管接头30可以与第一管接头20的运动方向相同、相反或者保持静止不动。
本发明实施例中的第二内芯42的下端设置在第二管接头30内，第二内芯42的下端的外表面为球缺形，钻井用管柱接头还包括固定于第二管接头30内的第二球座72、下密封座96和下压紧螺母97，第二球座72的下端与第二管接头30的内壁通过第二密封圈92密封连接，第二球座72的上端为球缺配合端，球缺配合端的形状与球缺形相匹配，球缺配合端能够相对于球缺形的下部滑动，球缺端的上部与下密封座96抵接，下压紧螺母97将下密封座96压紧于第二管接头30的内壁内。
设置第二球座72与第二内芯42滑动配合，目的是在第一管接头20摆动时，通过第二内芯42和第二球座72相互配合密封，防止流体通过摆动间隙泄露。其次，第二球座72、下密封座96和下压紧螺母97还具有定位作用，将第二内芯42的下端固定在第二管接头30内。上述下密封座96的作用是对第二内芯42球缺状的上部进行密封。需要说明的是，上述第一内芯41和第二内芯42可以彼此相对移动，第一内芯41和第二内芯42的相对位移最大值为254mm。
进一步地，本发明实施例中的第一管接头20的上端部设置有第一连接螺纹，该第一连接螺纹结构与顶驱的螺纹结构一致。第二管接头30的下端部设置有第二连接螺纹，上述第二连接螺纹的结构与钻杆或者其他连接件的螺纹接头一致。
而且，上述第一管接头20和第二管接头30相互独立，如果有其中一个损坏，可以单独更换，无需整体报废，具有较高的经济价值。从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：设置能够相对于外筒移动的第一管接头，可以通过第一管接头相对于外筒的轴向移动来对钻井用管柱接头进行轴向行程补偿，保护钻井用管柱接头的螺纹受交变拉、压应力的影响，进而能够达到提高螺纹寿命和可靠性的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种钻井用管柱接头，其特征在于，包括：
外筒(10)；
第一管接头(20)，设置于外筒(10)的上端，第一管接头(20)沿外筒(10)的轴线方向能够相对于外筒(10)移动，第二管接头(30)能够沿外筒(10)的轴线方向相对于外筒(10)移动；
第二管接头(30)，设置于外筒(10)的下端，第一管接头(20)转动后能够通过外筒(10)带动第二管接头(30)转动；
管状内芯，设置于外筒(10)内，所述管状内芯包括第一内芯(41)和第二内芯(42)，第一内芯(41)的上端与第一管接头(20)的内壁密封连接，第一内芯(41)的下端与第二内芯(42)的上端密封连接，第二内芯(42)的下端与第二管接头(30)的内壁密封连接。
2.根据权利要求1所述的钻井用管柱接头，其特征在于，第一管接头(20)的下端的外周面分布有多个第一凸台(21)，外筒(10)与第一凸台(21)对应处开设有沿外筒(10)的轴线方向设置的条形通孔(11)，所述钻井用管柱接头还包括与条形通孔(11)卡接配合的第一挡块(81)，第一挡块(81)设置在条形通孔(11)内并与对应的第一凸台(21)固定连接，且第一挡块(81)能够在第一管接头(20)的带动下沿条形通孔(11)滑动。
3.根据权利要求2所述的钻井用管柱接头，其特征在于，所述钻井用管柱接头还包括第一端盖(61)，第一端盖(61)与第一管接头(20)固定连接，第一端盖(61)套设在外筒(10)和第一管接头(20)之间，且第一端盖(61)的内表面到第一管接头(20)轴线的距离小于第一凸台(21)的顶面到第一管接头(20)轴线的距离，第一管接头(20)在沿外筒(10)的轴线方向向上移动的过程中，第一凸台(21)与第一端盖(61)相接触。
4.根据权利要求3所述的钻井用管柱接头，其特征在于，第一管接头(20)与第一端盖(61)之间设置有间隙，第一管接头(20)能够沿外筒(10)的径向相对于外筒(10)摆动。
5.根据权利要求1所述的钻井用管柱接头，其特征在于，第一内芯(41)的上端设置在第一管接头(20)内，第一内芯(41)的上端的外表面为球缺形，所述钻井用管柱接头还包括固定于第一管接头(20)内的第一球座(71)、上密封座(94)和上压紧螺母(95)，第一球座(71)的上端与第一管接头(20)的内壁密封连接，第一球座(71)的下端为球缺配合端，所述球缺配合端的形状与所述球缺形相匹配，所述球缺配合端能够相对于所述球缺形的上部滑动，所述球缺形的下部与上密封座(94)抵接，上压紧螺母(95)将上密封座(94)压紧于第一管接头(20)内。
6.根据权利要求1所述的钻井用管柱接头，其特征在于，第二管接头(30)的下端的外周面分布有多个第二凸台(31)，外筒(10)与第二凸台(31)对应处开设有沿外筒(10)的轴线方向设置的条形通孔(11)，所述钻井用管柱接头还包括与条形通孔(11)卡接配合的第二挡块(82)，第二挡块(82)设置在条形通孔(11)内并与对应的第二凸台(31)固定连接，且第二挡块(82)能够在第二管接头(30)的带动下沿条形通孔(11)滑动。
7.根据权利要求6所述的钻井用管柱接头，其特征在于，所述钻井用管柱接头还包括第二端盖(62)，第二端盖(62)与第二管接头(30)固定连接，第二端盖(62)套设在外筒(10)和第二管接头(30)之间，且第二端盖(62)的内表面到第二管接头(30)轴线的距离小于第二凸台(31)的顶面到第二管接头(30)轴线的距离，第二管接头(30)在沿外筒(10)的轴线方向向下移动的过程中，第二凸台(31)与第二端盖(62)相接触。
8.根据权利要求7所述的钻井用管柱接头，其特征在于，第二管接头(30)与第二端盖(62)之间存在间隙，且第二管接头(30)能够沿外筒(10)的径向相对于外筒(10)摆动。
9.根据权利要求6所述的钻井用管柱接头，其特征在于，第二内芯(42)的下端设置在第二管接头(30)内，第二内芯(42)的下端的外表面为球缺形，所述钻井用管柱接头还包括固定于第二管接头(30)内的第二球座(72)、下密封座(96)和下压紧螺母(97)，第二球座(72)的下端与第二管接头(30)的内壁密封连接，第二球座(72)的上端为球缺配合端，所述球缺配合端的形状与所述球缺形相匹配，所述球缺配合端能够相对于所述球缺形的下部滑动，所述球缺形的上部与下密封座(96)抵接，下压紧螺母(97)将下密封座(96)压紧于第二管接头(30)的内壁内。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的钻井用管柱接头，其特征在于，所述钻井用管柱接头还包括弹性复位原件(50)，弹性复位原件(50)设置在第一管接头(20)和第二管接头(30)之间，弹性复位原件(50)的两端分别与第一管接头(20)和第二管接头(30)连接。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的钻井用管柱接头，其特征在于，第一内芯(41)的下端插接于第二内芯(42)的上端内，第一内芯(41)的下端与第二内芯(42)的上端密封连接。
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