CN110424900B - 一种钻杆减扭接头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻杆减扭接头，属于钻井工具领域，包括接头本体、减震减阻摩擦副外套和外壳；接头本体上设置有安装环槽，由第一半筒和第二半筒配合形成的减震减阻摩擦副外套设置在安装环槽中套设于接头本体外侧；外壳设置在减震减阻摩擦副外套的外环，并与减震减阻摩擦副外套周向限位连接；外壳的外径大于接头本体的最大外径。内部设置低阻衬套来实现润滑减阻，中间再安装由弹性材料制成的减震减阻摩擦副外套进行减震减阻，而且减震减阻摩擦副外套采用第一半筒和第二半筒拼合而成可以便于安装配合，为外壳提供安装基础。在第一半筒和第二半筒拼合之后外筒只需要进行的花键连接即可，安装方便，且整体的外壳提高了连接的牢固程度。
Description
技术领域
本发明涉及钻井工具领域，具体而言，涉及一种钻杆减扭接头。
背景技术
目前，大位移井和深井钻井时，钻杆柱与套管摩擦而产生的摩阻扭矩，这是制约钻井延伸长度和安全的关键问题之一。高摩阻、大扭矩使钻井设备选型受限，成本大幅度增加；钻杆接头与套管长时间的摩擦会磨穿套管，安全风险较大，甚至会导致全井报废。目前降低摩阻扭矩和套管磨损的最直接和最常用的手段是钻杆柱接头附近或接头之间安装降摩减扭工具，将钻杆接头与套管间的摩擦转换为钻杆与降摩减扭工具或其内部的摩擦，来减小摩擦阻力和套管磨损。应用最多，效果较好是进口工具，价格昂贵。主要有两种：一种是分体式聚酯或橡胶护套，效果较好，但是强度较低，不能满足高负荷井的钻井要求；另一种是短节结构，也具有较好的效果，但与国产钻杆配套使用范围受限。国产工具应用也较多，但只能较低扭矩，不能降低摩阻，效果有限，尤其在深井和复杂轨迹井中效果较差，有时甚至起反作用。
发明内容
本发明提供了一种钻杆减扭接头，旨在解决现有技术中钻杆减扭接头存在的上述问题。
本发明是这样实现的：
一种钻杆减扭接头，包括接头本体、减震减阻摩擦副外套和外壳；
所述接头本体上设置有安装环槽，由第一半筒和第二半筒配合形成的所述减震减阻摩擦副外套设置在所述安装环槽中，套设于所述接头本体外侧；
所述外壳设置在所述减震减阻摩擦副外套的外侧，并与所述减震减阻摩擦副外套周向限位连接；
所述外壳的外径大于所述接头本体的最大外径。
在本发明的一种实施例中，还具有由第一半环和第二半环拼合构成的固定挡环；所述减震减阻摩擦副外套一端与所述安装环槽的端面贴合，另一端与所述安装环槽的另一端面之间形成端部间隙；所述固定挡环与所述接头本体可拆卸连接，用于填充所述端部间隙。
在本发明的一种实施例中，所述固定挡环远离所述减震减阻摩擦副外套的一侧延伸到所述接头本体在所述安装环槽外的表面形成安装环，所述安装环上设置有的安装通孔，所述接头本体上设置有与所述安装通孔对应的安装螺纹孔。
在本发明的一种实施例中，所述第一半筒具有朝向所述第二半筒的第一连接侧，所述第一连接侧设置有第一连接件，所述第二半筒设置有与所述第一连接件配合的第二连接件；
所述第一连接件包括多个锁环，所述锁环中间具有锁孔，所述第二连接件包括多个与所述第二半筒轴向平行的锁销，所述锁销具有能够插入所述锁孔的插头。
在本发明的一种实施例中，所述第一半筒的材料为塑料或橡胶，所述第二半筒的侧料为塑料或橡胶。
在本发明的一种实施例中，所述第一半筒内嵌设第一固定钢板，所述锁环焊接在所述第一连接侧的所述第一固定钢板上，所述第二半筒内嵌设第二固定钢板，所述锁销焊接在第二连接侧所述第二固定钢板上。
在本发明的一种实施例中，所述减震减阻摩擦副外套的外环设置有外花键，所述外壳的内环设置有与所述外花键对应的内花键。
在本发明的一种实施例中，所述接头本体被所述安装环槽分离为轴向上位于所述安装环槽两侧的第一轴段和第二轴段，所述第一轴段或所述第二轴段的最大外径小于或等于所述减震减阻摩擦副外套的最小外径。
在本发明的一种实施例中，所述减震减阻摩擦副外套和所述安装环槽的槽底之间还夹设有低阻衬套。
在本发明的一种实施例中，所述低阻衬套的材质包括碳纤维和/或石墨。
本发明的有益效果是：通过本发明提供的钻杆减扭接接头，内部设置低阻衬套来实现润滑减阻，中间再安装由弹性材料制成的减震减阻摩擦副外套进行减震减阻，而且减震减阻摩擦副外套采用第一半筒和第二半筒拼合而成可以便于安装配合，为外壳提供安装基础。在第一半筒和第二半筒拼合之后外筒只需要进行的花键连接即可，安装方便，且整体的外壳提高了连接的牢固程度。与减震减阻摩擦副外套可拆卸设置的外壳直接用于外部接触可以提高钻井减扭接头的整体寿命，降低维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施方式提供的接头本体的结构示意图；
图2是本发明实施方式提供的接头本体上安装低阻衬套后的结构示意图；
图3是本发明实施方式提供的减震减阻摩擦副外套的结构示意图；
图4是本发明实施方式提供的第一半筒和第二半筒未配合状态的结构示意图；
图5是在图2的基础上安装减震减阻摩擦副外套后的第一视角的结构示意图；
图6是在图2的基础上安装减震减阻摩擦副外套后的第二视角的结构示意图；
图7是在图5的基础上安装外壳后的结构示意图；
图8是本发明实施方式提供的钻杆减扭接头的第三视角的结构示意图；
图9是图8中I-I向的剖视图；
图10是本发明实施方式提供的钻杆减扭接头的第二视角的结构示意图；
图11是图10中II-II向的剖视图。
图标：001-钻杆减扭接头；100-接头本体；200-减震减阻摩擦副外套；300-外壳；110-第一轴段；150-第二轴段；130-第三轴段；170-安装环槽；201-外花键；301-内花键；230-第一半筒；250-第二半筒；231-锁环；251-锁销；171-端部间隙；400-固定挡环；410-第一半环；430-第二半环；450-安装环；451-安装通孔；111-安装螺纹孔；500-低阻衬套；151-预留槽；401-压槽。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，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设备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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
本实施例提供了一种钻杆减扭接头001，请参阅图8-11，这种钻杆减扭接头001包括接头本体100、减震减阻摩擦副外套200和外壳300；
请参阅图1，接头本体100包括一体成型并串联设置的第一轴段110、第三轴段130和第二轴段150，第三轴段130的外径小于第一轴段110及第二轴段150，因此第三轴段130的外侧与第一轴段110端部、第二轴段150端部形成安装环槽170，而由第一半筒230和第二半筒250拼合而成的减震减阻摩擦副外套200设置在安装环槽170中套设于接头本体100的第三轴段130的外侧，减震减阻摩擦副外套200采用弹性材料设计能够起到减阻减震的作用，但是容易摩擦损耗，因此不适合直接接触外部工作壁。
外壳300设置在减震减阻摩擦副外套200的外环，并与减震减阻摩擦副外套200周向限位连接，具体的，减震减阻摩擦副外套200与外壳300之间采用花键配合的方式实现周向限位连接，减震减阻摩擦副外套200的外环设置有外花键201，外壳300的内环设置有与外花键201对应的内花键301。由于外壳300的外径大于接头本体100的最大外径，因此外壳300直接接触外部的工作壁实现减扭。外壳300采用抗磨材料制作，能够提高使用寿命，降低维护成本。
请参阅图3、图4、图5和图6，在本发明中，外壳300使用整体加工的筒状外壳300，以保证外壳300固定的稳定性，避免受到径向力导致破坏脱落。其中，第一轴段110或第二轴段150的最大外径小于或等于减震减阻摩擦副外套200的最小外径。即，与减震减阻摩擦副外套200配合的外壳300的最小内径大于第一轴段110或第二轴段150的最大外径，这样即可使得外套可以从第一轴段110或第二轴段150穿过再与减震减阻摩擦副外套200周向限位连接。在本实施例中，第一轴段110的最大外径小于的外壳300的最小内径，而第二轴段150靠近第一轴段110的端面与外壳300远离第一轴段110的端面接触配合，使得外壳300与减震减阻摩擦副外套200配合后不能再向第二轴段150的外侧轴向移动，以此相对固定外壳300的轴向位置。
减震减阻摩擦副外套200的具体结构为：第一半筒230的材料为弹性的塑料或橡胶，或其他弹性材料，在第一半筒230内嵌设第一固定钢板。第一半筒230具有朝向第二半筒250的第一连接侧，第一固定钢板伸出第一连接侧用于设置有第一连接件，
相应的，第二半筒250的材料为弹性的塑料或橡胶，或其他弹性材料，在第二半筒250内嵌设第二固定钢板。第二半筒250具有朝向第一半筒230的第二连接侧，第二固定钢板伸出第二连接侧用于设置有第二连接件，第一连接件与第二连接件配合即可实现第一半筒230和第二半筒250的固定连接；
在本实施例中，第一连接件包括多个锁环231，锁环231的外侧直接焊接到第一固定钢板伸出第一连接侧的位置，锁环231中间具有锁孔，第二连接件包括多个与第二半筒250轴向平行的锁销251，锁销251的大径段的外侧直接焊接到第二固定钢板伸出第二连接侧的位置，锁销251具有能够插入锁孔的插头，即锁销251的小径段。锁销251的插头插入锁孔之后，即可防止第一半筒230径向上相对远离第二半筒250。
请参阅图5和图7，具体的，由于第一半筒230和第二半筒250需要在安装环槽170内实现组装，且第一半筒230和第二半筒250在组装时需要进行轴向平移，因此，安装环槽170的轴向长度必然大于减震减阻摩擦副外套200的轴向长度，在安装好减震减阻摩擦副外套200之后，在安装环槽170内还会形成安装环槽170的一个侧壁与减震减阻摩擦副外套200外侧壁之间的端部间隙171，使得减震减阻摩擦副外套200能够在一定范围内进行轴向位移，另外本实施例中的外壳300也从第一轴段110套入，而套入后也需要固定件对外壳300靠近第一轴段110的端面进行固定。因此，钻杆减扭接头001还包括用于填充端部间隙171并固定减震减阻摩擦副外套200、外壳300的固定挡环400。
固定挡环400由第一半环410和第二半环430拼合而成，本实施例中的固定挡环400的第一半环410和第二半环430分别与接头本体100可拆卸连接。
固定挡环400远离减震减阻摩擦副外套200的一侧延伸到接头本体100在安装环槽170外的表面形成安装环450，安装环450上设置有的安装通孔451，接头本体100上设置有与安装通孔451对应的安装螺纹孔111。通过多个紧固螺钉穿过安装通孔451并与对应的安装螺纹孔111螺纹连接实现第一半环410和第二半环430的固定。其中为了容置紧固螺钉的头部，在安装通孔451远离安装螺纹孔111的一端还设置有沉孔，紧固螺钉的头部可以部分或全部沉入沉孔内，避免紧固螺钉的头部过于凸出而影响外壳300外周与外部工作壁的接触。
固定挡环400安装后，固定挡环400远离第一轴段110的端面抵接减震减阻摩擦副外套200以及外壳300，对减震减阻摩擦副外套200以及外壳300实现轴向固定。
请参阅图2、图9和图11，在本实施例中，减震减阻摩擦副外套200和安装环槽170的槽底之间还夹设有低阻衬套500，低阻衬套500的材质包括具有润滑作用的碳纤维或石墨，也可以为此两种原材料的混合材质或者包括这两种原材料的混合材质。通过低阻衬套500可以进一步降低扭矩，以及减少对接头本体100的摩擦损耗。
为了保证对减震减阻摩擦副外套200的润滑作用，低阻衬套500的轴向长度大于减震减阻摩擦副外套200的轴向长度，其中第二轴段150在与低阻衬套500对应的位置设置有预留槽151，低阻衬套500轴向平移使得低阻衬套500靠近第二轴段150的一端伸入预留槽151内，进行低阻衬套500靠近第二轴段150的一端的固定。另外低阻衬套500靠近第一轴段110的一端伸出减震减阻摩擦副外套200的外环，因此，固定挡环400的内环也具有相应的设计。固定挡环400的内环远离安装环450的一端形成压槽401，压槽401抵接低阻衬套500的端面和靠近端面的外周面。通过压紧低阻衬套500，并与固定挡环400的互锁，在轴向力的作用下也不易脱落。
通过本发明提供的钻杆减扭接接头，内部设置低阻衬套500来实现润滑减阻，中间再安装由弹性材料制成的减震减阻摩擦副外套200进行减震减阻，而且减震减阻摩擦副外套200采用第一半筒230和第二半筒250拼合而成可以便于安装配合，为外壳300提供安装基础。在第一半筒230和第二半筒250拼合之后外筒只需要进行的花键连接即可，安装方便，且整体的外壳300提高了连接的牢固程度。与减震减阻摩擦副外套200可拆卸设置的外壳300直接用于外部接触可以提高钻井减扭接头的整体寿命，降低维护成本。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，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 (5)
1.一种钻杆减扭接头，其特征在于，包括接头本体、减震减阻摩擦副外套和外壳；
所述接头本体上设置有安装环槽，由第一半筒和第二半筒配合形成的所述减震减阻摩擦副外套设置在所述安装环槽中，套设于所述接头本体外侧；
所述外壳设置在所述减震减阻摩擦副外套的外侧，并与所述减震减阻摩擦副外套周向限位连接；
所述外壳的外径大于所述接头本体的最大外径；
还具有由第一半环和第二半环拼合构成的固定挡环；所述减震减阻摩擦副外套一端与所述安装环槽的端面贴合，另一端与所述安装环槽的另一端面之间形成端部间隙；所述固定挡环与所述接头本体可拆卸连接，用于填充所述端部间隙；
所述固定挡环远离所述减震减阻摩擦副外套的一侧延伸到所述接头本体在所述安装环槽外的表面形成安装环，所述安装环上设置有安装通孔，所述接头本体上设置有与所述安装通孔对应的安装螺纹孔；
所述减震减阻摩擦副外套的外环设置有外花键，所述外壳的内环设置有与所述外花键对应的内花键；
所述接头本体被所述安装环槽分离为轴向上位于所述安装环槽两侧的第一轴段和第二轴段，所述第一轴段或所述第二轴段的最大外径小于或等于所述减震减阻摩擦副外套的最小外径；
所述减震减阻摩擦副外套和所述安装环槽的槽底之间还夹设有低阻衬套。
2.根据权利要求1所述的钻杆减扭接头，其特征在于，所述第一半筒具有朝向所述第二半筒的第一连接侧，所述第一连接侧设置有第一连接件，所述第二半筒设置有与所述第一连接件配合的第二连接件；
所述第一连接件包括多个锁环，所述锁环中间具有锁孔，所述第二连接件包括多个与所述第二半筒轴向平行的锁销，所述锁销具有能够插入所述锁孔的插头。
3.根据权利要求2所述的钻杆减扭接头，其特征在于，所述第一半筒的材料为塑料或橡胶，所述第二半筒的材 料为塑料或橡胶。
4.根据权利要求3所述的钻杆减扭接头，其特征在于，所述第一半筒内嵌设第一固定钢板，所述锁环焊接在所述第一连接侧的所述第一固定钢板上，所述第二半筒内嵌设第二固定钢板，所述锁销焊接在第二连接侧所述第二固定钢板上。
5.据权利要求1所述的钻杆减扭接头，其特征在于，所述低阻衬套的材质包括碳纤维和/或石墨。
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