CN202467696U - 钻井管具精确防磨降扭装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种钻井管具精确防磨降扭装置，包括上引套、下引套和防磨套，上引套、下引套和防磨套均为环形结构，上引套和下引套固定安装在钻杆上，并随钻杆转动；防磨套套在钻杆上，置于上引套和下引套之间，防磨套与钻杆能相对转动，具有结构简单，安装灵活，方便耐高温、低磨阻、抗磨蚀材料，能够承受更大的侧向载荷和更高的温度，延长产品寿命等优点。

Description

钻井管具精确防磨降扭装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种钻井管具保护装置，尤其是一种用于管具防磨降扭的装置。 

背景技术

深井、超深井、大位移井、水平井钻井过程中，下入套管之后还需要继续钻进；老井改造中，需要在有套管的井眼中开窗侧钻。这些情况下，钻杆转速低，摩擦阻力大，钻井时间长，钻杆与套管的磨损都十分严重。 

管柱的摩阻摩扭问题是大位移井技术的头号问题。给钻井带来的问题：①钻柱起钻负荷很大，下钻阻力很大；②滑动钻进时加不上钻压，钻速很低；③旋转钻进时扭矩很大，导致钻柱强度破坏；④钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至磨穿；⑤套管下入困难，甚至下不到底。 

套管磨损后，壁厚减薄，抗挤毁能力、抗内压能力、抗腐蚀能力都有所降低，而套管又无法更换，往往导致大量的钻井事故和油气井的早期报废，造成巨大的经济损失。 

目前，国内的管具防磨减阻技术体现四个方面，一个是钻杆胶皮护箍，护箍原理是固定在钻杆上同步旋转，耐磨性差、阻力大、寿命短所以起不到很好的隔离作用。二是在钻杆接头上焊耐磨带，它不仅运输不便、费用高，并且是硬磨损，在保护钻杆的同时对套管造成了很大的磨损。三是非旋转防磨接头，它的工作原理是外套与套管接触，心轴随钻杆转动，使钻杆与套管不产生相对转动，缺点是价格较高、接头处存在薄弱环节、外径过大增加了磨损和负荷、存在硬磨损。四是滚珠式保护套，设计比较合理，防磨减阻效果好，缺点是活动部件多、加工难度大、滚珠易脱落、产生落鱼。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足而提供了钻井管具精确防磨降扭装置，解决了在进行钻井施工过程中套管及钻杆的磨损问题。 

  本实用新型的技术方案是通过以下方案来实现的：钻井管具精确防磨降扭装置，包括上引套、下引套和防磨套，上引套、下引套和防磨套均为环形结构，上引套和下引套固定安装在钻杆上，并随钻杆转动；防磨套套在钻杆上，置于上引套和下引套之间，防磨套与钻杆能相对转动。 

    本实用新型的技术方案还有：防磨套的外径大于上引套和下引套的外径，且小于套管的内径。 

 上引套、下引套和防磨套均为分体式；分体式的上引套、下引套和防磨套由两部分或两部分以上构成。 

分体式的上引套、下引套和防磨套由两个半圆环构成，其中上引套和下引套的各自两部分通过螺栓或其他连接构件组成铰链结构连接，并通过紧固螺栓紧固于钻杆中部管体上；防磨套的两部分通过螺栓或其他连接构件组成铰链结构连接，活动安装于钻杆上的相应位置上。 

分体式的上引套、下引套和防磨套由两部分以上构成，其中上引套和下引套每部分通过螺栓或其他连接构件固定在钻杆上；防磨套各部分之间通过螺栓或其他连接构件连接在一起。 

上引套和下引套内侧有能防止引套滑动移位的螺纹、马牙纹等结构。 

上引套和下引套的外侧端部有便于在井下移动的圆锥过渡区或其他类似过渡区。 

防磨套的外侧轴向布置楔形结构，该楔形结构圆周方向均匀分布；楔形结构之间布置轴向或轴向螺旋导流槽；防磨套内侧有均匀分布的多组平面或凸面与钻杆组成楔形导流结构，多组平面或凸面之间分别布有导流槽；防磨套内侧与外侧有孔道径向沟通。 

防磨套由一种或多种材料构成，采用耐高温、耐腐蚀、耐磨、自润性好、具有可钻性的聚氨酯、尼龙等各种工程塑料以及新型材料，并具有由各种新型材料或低摩阻合金材料制造的楔形液力结构。 

楔形结构在防磨套的内外两侧轴向或非轴向布置，该楔形结构圆周方向均匀或非均匀分布；每两个或多个楔形结构之间布置轴向或非轴向导流槽。 

本实用新型的工作原理是：管具防磨降扭分析软件根据钻井时井下管柱受力实际情况，结合钻井的各种参数（钻井参数、井眼轨迹、岩屑参数等），采用科学合理的力学计算方式，对井下情况进行系统分析，确定管具的受力状况、接触点和扭矩分布，针对分布情况，给出防磨降扭具体实施方案，并确保可以用最少的器材，对管具实现最好的保护。按照非旋转钻杆保护器的思路，提出楔形液力构造，在钻杆与防磨套、防磨套与套管之间形成液力轴承，将相互旋转摩擦的物体实现了有效的隔离，从而能减轻甚至彻底消除了磨损、摩阻现象的发生，在受力复杂且空间有限的条件下，确保套管和钻杆及其接头在井下的安全耐用。 

与现有技术相比，本实用新型的优点是：管具防磨降扭分析软件能对井下情况做全面分析，确定钻柱受力状况和扭矩分布，出具实施方案，结构简单，安装灵活方便；采用高机械强度、耐高温、低磨阻、抗磨蚀材料，能够承受更大的侧向载荷和更高的温度，延长产品寿命，改进经济价值；使用可钻性材料，当护箍破损产生落物时，可直接用钻头磨掉，处理更加容易；防磨套内壁采用独特的钻井液流体轴承，有效减磨和减扭；防磨套外部采用楔形、直槽或螺旋槽组合构造，既有效减磨和减扭，又避免由于直径过大导致的卡钻事故。 

附图说明

图1为本实用新型实施例中管具旋转保护器的主视结构示意图。 

图2为本实用新型的上引套的俯视局剖结构示意图。 

图3为本实用新型的防磨套的俯视结构示意图。 

图中：1为上引套，2为防磨套，3为下引套，4为螺栓，5为开口销，6为螺栓，7为紧固螺栓，8为螺纹，9为楔形结构，10为导流槽。 

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。 

钻井管具精确防磨降扭装置，上引套1、下引套3和防磨套2，上引套1、下引套3和防磨套2均为环形结构，上引套1和下引套3固定安装在钻杆上，并随钻杆转动，防磨套2套在钻杆上，置于上引套1和下引套3之间，防磨套2与钻杆能相对转动。 

防磨套2的外径大于上引套1和下引套3的外径，且小于套管的内径。 

上引套1、下引套3和防磨套2均为分体式，由两个半圆环构成，其中上引套1和下引套3的各自两部分通过螺栓4组成铰链结构连接，并加开口销，通过紧固螺栓7紧固于钻杆中部管体上；防磨套2的两部分通过螺栓6组成铰链结构连接，并加开口销5，活动安装于钻杆上的相应位置。 

上引套1和下引套3内侧有能防止引套滑动移位的螺纹8、马牙纹结构。 

防磨套2的外侧轴向布置楔形结构9，该楔形结构9圆周方向均匀分布；楔形结构9之间布置轴向或轴向螺旋导流槽10；防磨套2内侧有均匀分布的多组平面与钻杆组成楔形结构9，多组平面之间分别布有导流槽10；防磨套2内侧与外侧有孔道径向沟通。 

防磨套2采用耐高温、耐腐蚀、耐磨、自润滑性好、具有可钻性的聚氨酯、尼龙等各种工程塑料以及新型材料，并具有由各种新型材料或低摩阻合金材料制造的楔形液力结构。 

使用时：先将下引套3固定安装在钻杆上，然后将防磨套2装在钻杆上，再将上引套1固定安装在钻杆上，这样能起到钻杆与套管间的隔离作用，防磨套2与套管间无相对旋转运动，从而消除了磨损、磨阻现象的发生，确保套管和钻杆及其接头在井下的安全耐用。 

钻井管具精确防磨降扭装置通过专用软件使用，导入或输入计算所需各种数据，软件通过计算分析，给出附和当前钻井状况的具体防磨降扭方案。方案以可视化界面显示给用户，方便用户进行查询、参考，对用户的防磨降扭进行指导。

Claims (9)

1.钻井管具精确防磨降扭装置，包括上引套、下引套和防磨套，其特征在于：上引套、下引套和防磨套均为环形结构，上引套和下引套固定安装在钻杆上，并随钻杆转动；防磨套套在钻杆上，置于上引套和下引套之间，防磨套与钻杆能相对转动。

2.根据权利要求1所述的钻井管具精确防磨降扭装置，其特征在于：防磨套的外径大于上引套和下引套的外径，且小于套管的内径。

3.     根据权利要求1所述的钻井管具精确防磨降扭装置，其特征在于：上引套、下引套和防磨套均为分体式；分体式的上引套、下引套和防磨套由两部分或两部分以上构成。

4. 根据权利要求3所述的钻井管具精确防磨降扭装置，其特征在于：分体式的上引套、下引套和防磨套由两个半圆环构成，其中上引套和下引套的各自两部分通过螺栓或其他连接构件组成铰链结构连接，并通过紧固螺栓紧固于钻杆中部管体上；防磨套的两部分通过螺栓或其他连接构件组成铰链结构连接，安装于钻杆上的相应位置上。

5. 根据权利要求3所述的钻井管具精确防磨降扭装置，其特征在于：分体式的上引套、下引套和防磨套由两部分以上构成，其中上引套和下引套每部分通过螺栓或其他连接构件固定在钻杆上；防磨套各部分之间通过螺栓或其他连接构件连接在一起。

6. 根据权利要求1所述的钻井管具精确防磨降扭装置，其特征在于：上引套和下引套内侧有能防止引套滑动移位的螺纹、马牙纹结构。

7. 根据权利要求1所述的钻井管具精确防磨降扭装置，其特征在于：防磨套由一种或多种材料构成，聚氨酯、尼龙各种工程塑料，并具有低摩阻合金材料制造的楔形液力结构。

8. 根据权利要求1所述的钻井管具精确防磨降扭装置，其特征在于：防磨套的外侧轴向布置楔形结构，该楔形结构圆周方向均匀分布；楔形结构之间布置轴向或轴向螺旋导流槽；防磨套内侧有均匀分布的多组平面或凸面，与钻杆组成楔形导流结构，多组平面或凸面之间分别布有导流槽；防磨套内侧与外侧有孔道径向沟通。

9. 根据权利要求8所述的钻井管具精确防磨降扭装置，其特征在于：楔形结构在防磨套的内外两侧轴向或非轴向布置，该楔形结构圆周方向均匀或非均匀分布；每两个或多个楔形结构之间布置轴向或非轴向导流槽。

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