一种防止套管磨损的装置的制作方法

1.本发明涉及一种防止套管磨损的装置，属于钻井套管防护技术领域。


背景技术：

2.现有的套管防磨技术，是在钻柱之间安装防磨接头或者安装防磨套等方式。现有的套管防磨技术是在钻柱上增加一级防磨接头，现有技术由于增加了一级连接，存在安全风险，同时防磨接头价格较高，增加了钻井成本。现有的防磨环安装拆卸不方便，螺钉处连接不可靠，容易发生落井风险，耐磨部分大多采用橡胶，不能耐高温，使用时磨损特别严重。为了解决上述问题，已有的200920054423.6《一种用于钻杆的套管防磨套》专利公开了一种结构，该结构安装困难，安装费时费力，操作很不方便，安装时弹性变形容易弹开伤人。另外筒状骨架没有足够的弹性，不能打开通过钻杆管体，不便于拆卸维护保养和再次使用。另外工具转动起来，虽说防止了套管的磨损，但骨架与钻杆管体之间也存在相互磨损。因此，现有技术仍存在不足，有待改进。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供一种结构简单、安装拆卸方便的防止套管磨损的装置，以解决现有技术存在的不足。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明的一种防止套管磨损的装置，包括上卡箍、防磨环和下卡箍：防磨环采用两个半圆防磨环经销轴铰接构成开合式圆环结构；防磨环套在钻杆上，防磨环与钻杆之间采用间隙配合；防磨环上方设有上卡箍，防磨环下方设有下卡箍；上卡箍和下卡箍与钻杆紧配合，以防止防磨环轴向窜动。
5.前述装置中，所述防磨环包括两个半圆防磨环；半圆防磨环由金属内衬和包裹在金属内衬表面的耐磨材料构成；金属内衬为半圆筒状，金属内衬的两条边分别设有一组耳环，两片金属内衬上的耳环交错设置；所述销轴从两片金属内衬上的耳环穿过将两片金属内衬铰接；耐磨材料包裹在金属内衬的除去耳环部分的半圆筒内圆和外圆表面上；包裹在金属内衬外圆面的耐磨材料上设有一组沿圆周均布的轴向凹槽。
6.前述装置中，所述上卡箍和下卡箍结构相同，对称安装在防磨环上、下两端；上卡箍和下卡箍均由两个半圆箍经连接板铰接构成；半圆箍一边设有一组铰接耳，两片半圆箍上的铰接耳对应设置，两片半圆箍上的铰接耳经铰接螺钉和铰接板铰接；两片半圆箍另一边分别设有一组连接孔，其中一片半圆箍上的连接孔为台阶光孔，另一片半圆箍上的连接孔为螺纹孔，台阶光孔设有紧固螺钉，紧固螺钉从台阶光孔穿入与另一片半圆箍上的螺纹孔紧固连接。
7.前述装置中，所述铰接螺钉一端的螺母采用锁紧螺母。
8.前述装置中，所述紧固螺钉采用内六角螺钉，紧固螺钉拧紧后沉入台阶光孔内。
9.由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明的装置可以避免套管
以及钻杆的过度磨损，有效保护套管和钻杆，有利于油田钻井作业的顺利进行。装置可以直接安装在钻杆上使用，由于采取分瓣式结构，安装和拆卸方便，使用灵活，结构安全可靠。避免在钻杆之间安装防磨接头，减少了钻井风险，减少事故率。使用以及维护成本低，可以方便更换螺钉和螺栓等紧固件，有利于降本增效。
附图说明
10.图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的装置安装在钻杆上的示意图；图3是防磨环的分解示意图；图4是上卡箍和下卡箍的分解示意图。
11.附图中的标记为：1-上卡箍、2-防磨环、3-下卡箍、4-半圆防磨环、5-销轴、6-钻杆、7-金属内衬、8-耐磨材料、9-耳环、10-轴向凹槽、11-半圆箍、12-铰接板、13-铰接耳、14-铰接螺钉、15-台阶光孔、16-螺纹孔、17-紧固螺钉、18-螺母。
具体实施方式
12.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
13.本发明的一种防止套管磨损的装置，如图1和图2所示，包括上卡箍1、防磨环2和下卡箍3：防磨环2采用两个半圆防磨环4经销轴5铰接构成开合式圆环结构；防磨环2套在钻杆6上，防磨环2与钻杆6之间采用间隙配合；防磨环2上方设有上卡箍1，防磨环2下方设有下卡箍3；上卡箍1和下卡箍3与钻杆6紧配合，以防止防磨环2轴向窜动。
14.如图3所示，防磨环2包括两个半圆防磨环4；半圆防磨环4由金属内衬7和包裹在金属内衬7表面的耐磨材料8构成；金属内衬7为半圆筒状，金属内衬7的两条边分别设有一组耳环9，两片金属内衬7上的耳环9交错设置；所述销轴5从两片金属内衬7上的耳环9穿过将两片金属内衬7铰接；耐磨材料8包裹在金属内衬7除去耳环9部分的半圆筒内圆和外圆表面上；包裹在金属内衬7外圆面的耐磨材料8上设有一组沿圆周均布的轴向凹槽10。
15.如图4所示，所述上卡箍1和下卡箍3结构相同，对称安装在防磨环2上、下两端；上卡箍1和下卡箍3均由两个半圆箍11经铰接板12铰接构成；半圆箍11一边设有一组铰接耳13，两片半圆箍11上的铰接耳13对应设置，两片半圆箍11上的铰接耳13经铰接螺钉14和铰接板12铰接；两片半圆箍11另一边分别设有一组连接孔，其中一片半圆箍11上的连接孔为台阶光孔15，另一片半圆箍11上的连接孔为螺纹孔16，台阶光孔15设有紧固螺钉17，紧固螺钉17从台阶光孔15穿入与另一片半圆箍11上的螺纹孔16紧固连接。铰接螺钉14一端的螺母18采用锁紧螺母。紧固螺钉17采用内六角螺钉，紧固螺钉17拧紧后沉入台阶光孔15内。
16.下面对本发明的工作过程及原理作进一步的说明：本发明如图1所示，由上卡箍1、防磨环2和下卡箍3组成。如图2所示，防磨环2安装在钻杆6上。防磨环2与钻杆6之间存在间隙，防磨环2可以相对钻杆6进行周向转动。使用上卡箍1和下卡箍3对防磨环2进行轴向限位，上卡箍1和下卡箍3牢牢抱紧钻杆6与钻杆6同步转动；防磨环2与钻杆6之间间隙配合可以自如的相对转动，防磨环2上设有耐磨材料8，耐磨材料8外径大于钻杆接头外径小于套管内径。
17.防磨环2的防磨原理如下：钻井过程中，将防磨环2、上卡箍1和下卡箍3安装在钻杆
6上，防磨环2上耐磨材料8外径大于钻杆接头尺寸，耐磨材料8内设有金属内衬7，耐磨材料8为具有高耐磨性和耐高温的非金属高分子特殊材料，材料硬度又低于钻杆6和套管的硬度。当钻杆6旋转时，由于防磨环2与钻杆6之间有间隙，防磨环2不旋转，钻具正常钻进。当钻杆6发生弯曲变形时，防磨环2由于外径较大，大于钻杆接头外径，防磨环2会先与套管内壁接触摩擦，这样钻杆接头就不会接触到套管，相当于在钻杆6和套管钢件之间安装了一个缓冲垫，避免了钻杆接头与套管内壁间钢件的直接接触而产生磨损，防磨环2内壁的耐磨材料8起保护钻杆管体的作用，可以有效保护钻杆以及套管。
18.本发明装置中，上卡箍1和下卡箍3结构和原理相同，上卡箍1和下卡箍3均由两个半圆箍11连接而成，半圆箍11是将一根圆管由中间切开成型为两个略小于半圆管的结构，两个半圆箍11经铰接板12、铰接螺钉14、紧固螺钉17和螺母18连接为一体构成上卡箍1和下卡箍3。由于钻杆6两端设有连接接头，因此钻杆6是两端大，中间小的结构，所以本发明的上卡箍1和下卡箍3设置成分瓣式结构，上卡箍1和下卡箍3内径略小于等于钻杆6中间的管体外径尺寸，当紧固螺钉17拧紧后上卡箍1和下卡箍3才可以紧紧的箍在钻杆6中间管体上。上卡箍1和下卡箍3一端采用两根铰接螺钉14以及两个螺母18将两片半圆箍11与铰接板12铰接在一起形成一个合页结构，该结构可以150
°
自由开合。上卡箍1和下卡箍3另一端设有螺纹孔16，螺纹孔16内安装有紧固螺钉17，使用时可以将紧固螺钉17拧出，打开两片半圆箍11直接卡在钻杆16中间位置后，再将紧固螺钉17旋入螺纹孔16内，由于两片半圆箍11合成的圆管内径略小于等于钻杆6中间的管体外径尺寸，所以当紧固螺钉17拧紧后上卡箍1和下卡箍3才可以紧紧的箍在钻杆6中间管体上。铰接螺钉14一端的螺母18采用锁紧螺母，当钻杆剧烈震动时螺母18不会从铰接螺钉14一端脱落。本发明的装置与现有结构相比较，连接更加方便，使用过程也更加安全可靠。
19.防磨环2也是由两片半圆防磨环4铰接在一起构成的分瓣式结构。每片半圆防磨环4内均设有金属内衬7，金属内衬7两边均设有耳环9，金属内衬7表面除耳环9外其余部分被具有高耐磨性和耐高温的非金属高分子的耐磨材料8包裹，耐磨材料8分布于金属内衬7的内圆和外圆表面上，耐磨材料8与常用的橡胶比较具有更好的耐磨耐温性与强度，本发明的防磨环2与现有结构比较，既可以保护钻杆又可以保护套管，将钢件之间的硬磨损转化为软磨损。防磨环2为分瓣式结构，通过两根不同的销轴5插入耳环，进行连接固定。销轴5与耳环9内孔之间为间隙配合，形成合页结构，可以150
°
自由开合。防磨环2安装到钻杆6上以后，使用另一个带提手的销轴5插入耳环9进行固定。两个销轴5带大头的一端安装时统一朝上，这样可防止销轴落井风险。
20.本发明的装置可以避免套管以及钻杆的过度磨损，有效保护套管和钻杆，有利于油田钻井作业的顺利进行。装置可以直接安装在钻杆上使用，由于采取分瓣式结构，安装和拆卸方便，使用灵活，结构安全可靠。避免在钻杆之间安装防磨接头，减少了钻井风险，减少事故率。使用以及维护成本低，可以方便更换螺钉和螺栓等紧固件，有利于降本增效。

技术特征：
1.一种防止套管磨损的装置，包括上卡箍（1）、防磨环（2）和下卡箍（3）；其特征在于：防磨环（2）为两个半圆防磨环（4）经销轴（5）铰接构成开合式圆环结构；防磨环（2）套在钻杆（6）上，防磨环（2）与钻杆（6）之间采用间隙配合；防磨环（2）上方设有上卡箍（1），防磨环（2）下方设有下卡箍（3）；上卡箍（1）和下卡箍（3）与钻杆（6）紧配合，以防止防磨环（2）轴向窜动。2.根据权利要求1所述防止套管磨损的装置，其特征在于：防磨环（2）包括两个半圆防磨环（4）；半圆防磨环（4）由金属内衬（7）和包裹在金属内衬（7）外表面的耐磨材料（8）构成；金属内衬（7）为半圆筒状，金属内衬（7）的两条边分别设有一组耳环（9），两片金属内衬（7）上的耳环（9）交错设置；所述销轴（5）从两片金属内衬（7）上的耳环（9）穿过将两片金属内衬（7）铰接；耐磨材料（8）包裹在金属内衬（7）的除去耳环（9）部分的半圆筒内圆和外圆表面上；包裹在金属内衬（7）外圆面的耐磨材料（8）上设有一组沿圆周均布的轴向凹槽（10）。3.根据权利要求1所述防止套管磨损的装置，其特征在于：所述上卡箍（1）和下卡箍（3）结构相同，对称安装在防磨环（2）上、下两端；上卡箍（1）和下卡箍（3）均由两个半圆箍（11）经铰接板（12）铰接构成；半圆箍（11）一边设有一组铰接耳（13），两片半圆箍（11）上的铰接耳（13）对应设置，两片半圆箍（11）上的铰接耳（13）经铰接螺钉（14）和铰接板（12）铰接；两片半圆箍（11）另一边分别设有一组连接孔，其中一片半圆箍（11）上的连接孔为台阶光孔（15），另一片半圆箍（11）上的连接孔为螺纹孔（16），台阶光孔（15）设有紧固螺钉（17），紧固螺钉（17）从台阶光孔（15）穿入与另一片半圆箍（11）上的螺纹孔（16）紧固连接。4.根据权利要求3所述防止套管磨损的装置，其特征在于：所述铰接螺钉（14）一端的螺母（18）为锁紧螺母。5.根据权利要求3所述防止套管磨损的装置，其特征在于：所述紧固螺钉（17）为内六角螺钉，紧固螺钉（17）拧紧后陷入台阶光孔（15）内。

技术总结
本发明公开了一种防止套管磨损的装置，包括上卡箍、防磨环和下卡箍：防磨环采用两个半圆防磨环经销轴铰接构成开合式圆环结构；防磨环套在钻杆上，防磨环与钻杆之间采用间隙配合；防磨环上方设有上卡箍，防磨环下方设有下卡箍；上卡箍和下卡箍与钻杆紧配合，以防止防磨环轴向窜动。本发明可以避免套管以及钻杆的过度磨损，有效保护套管和钻杆，有利于油田钻井作业的顺利进行。装置可以直接安装在钻杆上使用，由于采取分瓣式结构，安装和拆卸方便，使用灵活，结构安全可靠。避免在钻杆之间安装防磨接头，减少了钻井风险，减少事故率。使用以及维护成本低，可以方便更换螺钉和螺栓等紧固件，有利于降本增效。有利于降本增效。


技术研发人员：张腾飞 向伟 黄保黔 黄海军 郑波强 王文 万文财 郑廷碧 杨庭华
受保护的技术使用者：贵州高峰石油机械股份有限公司
技术研发日：2021.12.20
技术公布日：2022/3/8