CN109505582A - 一种滚轮柔性短节 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚轮柔性短节，涉及石油工业井下工具领域，包括上接头、球形接头、球形螺栓和下接头；所述上接头和下接头上均设置有多个滚轮，所述滚轮沿圆周固定角度均匀分布；所述上接头下部与所述球形接头可拆卸连接，所述球形接头与所述下接头通过所述球形螺栓活动连接，使下接头上端可沿所述球形接头下端在0‑15°范围内自由偏转；能够有效减小仪器串与管壁间的摩擦力，有效减小了仪器串刚性长度，增加了仪器连接处的摆动幅度，减小了与管壁间的摩擦力，明显提高了仪器串的通过性能。
Description
技术领域
本发明涉及石油工业井下工具测试工装领域，特别是一种滚轮柔性短节。
背景技术
页岩气井在开采过程中需要掌握生产动态实现高效开发，尽可能将压力计下放至管柱末端，有利于深化认识储层动、静态特征，准确掌握储层渗透率、地层压力等渗流特征参数等，为气藏开发提供依据。同时，随着气井生产进入中后期，地层压力、产气量降低，地层水不能及时、有效排出，导致井筒积液。如果积液严重，将导致气井水淹，被迫关井。需要钢丝作业投捞配合柱塞气举等排水采气增产措施，保证气井产能。
页岩气井与常规直井相比，钢丝作业难度大，工程风险大，主要体现为：
(1)受井眼轨迹限制，造斜段井斜角变化大，部分井眼方位变化也较大，常规工具串难以通过大斜度段及方位角突变段。
(2)目前页岩气井主要采用23/8＂油管完井，管柱通径小限制了工具选择范围，限制了工具串的配重及可通过长度。
(3)由于井斜角增大，工具串与管壁接触面积增大，井壁摩擦力也相应增大。同时，页岩气井采用大规模加砂压裂，投产后地层岩屑、大通径桥塞碎片及砂粒等返至井筒内，易导致下放及起出困难。
现有技术一般采用扶正器对钢丝作业进行扶正，以解决上述问题，但现有的扶正器都存在一些缺陷，主要包括：1、常见的一种滚轮扶正器本体上有滚轮槽，滚轮槽内安装有滚轮，通过滚轮与管柱内壁接触，降低工具和管柱内壁的摩擦力，但扶正块直径不能变化，扶正精度不高，扶正器的扶正工作时磨损严重；2、也有弹性扶正器，主要采用弹簧的原理设计，通过弹簧片支撑，弹簧片具有复位力，起到扶正作用，但起下过程中会产生极大的轴向摩擦阻力支撑力有限。且两种扶正器都存在刚性长度长，通过性能不够高的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种滚轮柔性短节，能够有效减小仪器串与管壁间的摩擦力，有效减小了仪器串刚性长度，增加了仪器连接处的摆动幅度，减小了与管壁间的摩擦力，明显提高了仪器串的通过性能。
为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种滚轮柔性短节，包括上接头、球形接头、球形螺栓和下接头；所述上接头和下接头上均设置有多个滚轮，所述滚轮沿圆周固定角度均匀分布；所述上接头下部与所述球形接头可拆卸连接，所述球形接头与所述下接头通过所述球形螺栓活动连接，使下接头上端可沿所述球形接头下端在0-15°范围内自由偏转。
滚轮可将滑动转化为滚动，减少磨损，并起到扶正的作用，滚轮的大小以及其安装后的支撑半径都需要根据短节直径以及井下的参数(套管或油管的内径)来确定，作为本领域的技术人员，这是常规手段，不存在公开不充分的问题。上接头下部与所述球形接头可拆卸连接，使短节的装配更方便，且避免部件损坏后导致整体短节报废，增加成本。
下接头上端可沿所述球形接头下端在0-15°范围内自由偏转，明显提高了仪器串的通过性能。且自由偏转的角度可以根据井下施工的需要进行调整，只要改变开口的侧壁与所述短节轴心的夹角即可。这里只要能满足使下接头上端可沿所述球形接头下端在0-15°范围内自由偏转的具体现有结构都属于本申请保护的范围。
进一步的是，所述球形螺栓包括上部的球头和下部的连接部；所述上接头下部与球形接头螺纹连接，在所述球形接头内部形成与所述球头匹配的球头座，所述球形接头下端设置与所述球头座连通的喇叭形的开口，所述开口的侧壁与所述短节轴心的夹角为10-20°，所述球形螺栓的球头置于所述球头座内，且所述球形螺栓的连接部穿过开口与所述下接头可拆卸连接。使使短节的装配更方便，且避免部件损坏后导致整体短节报废，增加成本。
进一步的是，所述上接头下部设置外螺纹，底部为半球形凹槽，所述球形接头呈U型，其上部内表面设置与所述外螺纹匹配的内螺纹，下部与所述半球形凹槽形成所述球头座。
进一步的是，所述上接头下部与球形接头还通过第一销钉锁定。进一步保障上接头与球形接头的连接稳固性，防止在井下发生工具脱落。
进一步的是，所述下接头上部与所述连接部螺纹连接，且所述下接头的上端设置成与所述球形接头底部匹配的弧形凹槽形状。使下接头上部更顺畅的沿球形接头底部自由偏转，且能起到一定的保护作用。
进一步的是，所述下接头上部与所述连接部还通过第二销钉锁定。进一步保障上接头与球形接头的连接稳固性，防止在井下发生工具脱落。
进一步的是，所述上接头和下接头上均设置有4个滚轮，所述滚轮沿圆周90°角度均匀分布。
进一步的是，所述滚轮内部固定设置轴套，所述轴套通过第三销钉分别锁定在所述上接头和下接头上。
进一步的是，所述球头的顶部设置内六方凹槽，便于实用六方扳手对球形螺栓进行拧紧。
本发明的有益效果是：
1、与现有技术相比，本发明的短节能够有效减小仪器串与管壁间的摩擦力，有效减小了刚性长度，增加了摆动幅度，减小了短节与管壁间的摩擦力，明显提高了仪器串的通过性能。
2、与现有技术相比，本发明的短节可以增加工具连接间的摆动幅度，缩短仪器串的刚性长度，有效提高通过大斜度段的能力。
3、本发明的短节在井下作业的应用提升作业能力，实现了大斜度井钢丝试井作业技术的突破。
4、本发明的短节提高试井施工的质量，而且井下作业的安全性也有所提高。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明短节的一种实施例结构示意图；
图2为图1中沿A-A方向和B-B方向的剖面示意图；
图3为上接头的结构示意图；
图4为球形接头的结构示意图；
图5为上接头与球形接头连接形成球头座的结构示意图；
图6为球形螺钉的结构示意图；
图7为下接头的结构示意图；
图中：1、上接头；11、半球形凹槽；13、外螺纹；2、球形接头；21、内螺纹；22、开口；23、球头座；3、球形螺栓；31、球头；32、连接部；33、内六方凹槽；4、下接头；5、第一销钉；6、第二销钉；7、滚轮；8、第三销钉；9、轴套。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但并不是对本发明保护范围的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于井下作业时工具在井中的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-7所示，一种滚轮柔性短节，包括上接头1、球形接头2、球形螺栓3和下接头4；所述上接头1和下接头4上均设置有多个滚轮7，所述滚轮7沿圆周固定角度均匀分布；所述上接头1下部与所述球形接头2可拆卸连接，所述球形接头2与所述下接头4通过所述球形螺栓3活动连接，使下接头4上端可沿所述球形接头2下端在0-15°范围内自由偏转。
作为一种优化方案，所述球形螺栓3包括上部的球头31和下部的连接部32；所述上接头1下部与球形接头2螺纹连接，在所述球形接头2内部形成与所述球头31匹配的球头座23，所述球形接头2下端设置与所述球头座23连通的喇叭形的开口22，所述开口22的侧壁与所述短节轴心的夹角为10-20°，所述球形螺栓3的球头31置于所述球头座23内，且所述球形螺栓3的连接部32穿过开口22与所述下接头4可拆卸连接。
作为一种优化方案，所述上接头1下部设置外螺纹13，底部为半球形凹槽11，所述球形接头2呈U型，其上部内表面设置与所述外螺纹13匹配的内螺纹21，下部与所述半球形凹槽11形成所述球头座23。
作为一种优化方案，所述上接头1下部与球形接头2还通过第一销钉5锁定。
作为一种优化方案，所述下接头4上部与所述连接部螺纹连接，且所述下接头4的上端设置成与所述球形接头2底部匹配的弧形凹槽形状。
作为一种优化方案，所述下接头4上部与所述连接部32还通过第二销钉6锁定。
作为一种优化方案，所述上接头1和下接头4上均设置有4个滚轮7，所述滚轮7沿圆周90°角度均匀分布。
作为一种优化方案，所述滚轮7内部固定设置轴套9，所述轴套9通过第三销钉8分别锁定在所述上接头1和下接头4上。
作为一种优化方案，所述球头31的顶部设置内六方凹槽33。
下面以上述实施例为例，对本发明短节的工作原理说明如下：
本发明的短节在使用时，先将球形螺栓3的连接部32穿过球形接头2的开口22，使球头31位于球形接头2内，然后将球形接头2与所述上接头1连接，并通过第一销钉5锁定，然后将连接部32与下接头4螺纹连接，并用第二销钉6锁定，由于开口22是喇叭形的，并设置了开口22的侧壁与所述短节轴心的夹角，这样下接头4就可沿球形接头2在一定角度内自由摆动，提高短节的通过性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种滚轮柔性短节，其特征在于，包括上接头(1)、球形接头(2)、球形螺栓(3)和下接头(4)；所述上接头(1)和下接头(4)上均设置有多个滚轮(7)，所述滚轮(7)沿圆周固定角度均匀分布；所述上接头(1)下部与所述球形接头(2)可拆卸连接，所述球形接头(2)与所述下接头(4)通过所述球形螺栓(3)活动连接，使下接头(4)上端可沿所述球形接头(2)下端在0-15°范围内自由偏转。
2.根据权利要求1所述的柔性短节，其特征在于，所述球形螺栓(3)包括上部的球头(31)和下部的连接部(32)；所述上接头(1)下部与球形接头(2)螺纹连接，在所述球形接头(2)内部形成与所述球头(31)匹配的球头座(23)，所述球形接头(2)下端设置与所述球头座(23)连通的喇叭形的开口(22)，所述开口(22)的侧壁与所述短节轴心的夹角为10-20°，所述球形螺栓(3)的球头(31)置于所述球头座(23)内，且所述球形螺栓(3)的连接部(32)穿过开口(22)与所述下接头(4)可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的柔性短节，其特征在于，所述上接头(1)下部设置外螺纹(13)，底部为半球形凹槽(11)，所述球形接头(2)呈U型，其上部内表面设置与所述外螺纹(13)匹配的内螺纹(21)，下部与所述半球形凹槽(11)形成所述球头座(23)。
4.根据权利要求3所述的柔性短节，其特征在于，所述上接头(1)下部与球形接头(2)还通过第一销钉(5)锁定。
5.根据权利要求2所述的柔性短节，其特征在于，所述下接头(4)上部与所述连接部螺纹连接，且所述下接头(4)的上端设置成与所述球形接头(2)底部匹配的弧形凹槽形状。
6.根据权利要求5所述的柔性短节，其特征在于，所述下接头(4)上部与所述连接部(32)还通过第二销钉(6)锁定。
7.根据权利要求1-6的任一项所述的柔性短节，其特征在于，所述上接头(1)和下接头(4)上均设置有4个滚轮(7)，所述滚轮(7)沿圆周90°角度均匀分布。
8.根据权利要求7所述的柔性短节，其特征在于，所述滚轮(7)内部固定设置轴套(9)，所述轴套(9)通过第三销钉(8)分别锁定在所述上接头(1)和下接头(4)上。
9.根据权利要求5所述的柔性短节，其特征在于，所述球头(31)的顶部设置内六方凹槽(33)。
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