[发明专利]一种钻具减阻短节

说明书

技术领域

本发明涉及油气井的钻采工具，具体是一种钻具减阻短节。

背景技术

钻具是油气井钻采的重要设备之一，钻具的两端分别与钻头和井口的动力设备连接，在井口动力设备的驱动下，钻具在井壁内及置于井壁上的套管内实现旋转，从而给钻头传递钻压，驱使钻头进行钻进作业。然而，钻具在旋转过程中会与井壁及套管产生摩擦阻力，该摩擦阻力随着油气井的井深增长而急剧增大，当摩擦阻力大于钻具屈服的压力时，钻具被卡死，钻压无法传递至钻头，从而使油气井的钻进作业陷入停顿。为此，需要给钻具增设减阻工具，通过减阻工具降低钻具在井壁及套管内产生的摩擦阻力。现有的减阻工具结构有很多种，都是通过在其本体上设置的滚轮或滚珠，将钻具与井壁及套管产生的接触摩擦阻力转换滚动摩擦阻力，进而降低钻具在钻进过程中产生的摩擦阻力。但是，这些减阻工具为了实现在钻具上的装配，需要将减阻工具加工成多段或多块分体，在钻具上装配时，将各段或各块分体依次拼接到一起，其结构非常复杂，加工成本高，可靠性和整体强度差，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、加工成本低、可靠性和整体强度高、能够有效地将钻具旋转过程中产生的接触摩擦阻力转换成滚动摩擦阻力的钻具减阻短节。

本发明采用的技术方案是：一种钻具减阻短节，包括芯轴本体和减阻器，所述芯轴本体上具有中心孔，在芯轴本体的中部外周上设有环形凹槽，该环形凹槽用作装配减阻器；所述减阻器主要由轴承套和多副减阻滚轮构成，所述轴承套为组合轴承套，由第一半环轴承套和第二半环轴承套经连接件组合构成，轴承套的内径略大于芯轴本体环形凹槽的外径，在轴承套的外周上设有多个滚轮槽，每个滚轮槽内通过销轴装配有一副减阻滚轮，减阻滚轮在轴承套圆周上的最高点大于芯轴本体及轴承套的外径。

所述第一半环轴承套和第二半环轴承套分别为半环结构的异形体，二者的一个组合端边为直边，另一个组合端边为阶梯边，二者的阶梯边相匹配。

所述第一半环轴承套和第二半环轴承套的顶、底端均设有未贯通至环向端部的止环槽，在每道止环槽的环向端部设有螺栓孔，第一半环轴承套顶、底端止环槽上的螺栓孔分别与第二半环轴承套顶、底端止环槽上的螺栓孔对应、匹配，通过在二者的螺栓孔中穿入螺栓，将二者组合成一体。

所述轴承套的内壁上设有至少一道磨损指示槽。

所述减阻器通过两端的止推环和间隙调节环装配在芯轴本体的环形凹槽内。

所述轴承套上的滚轮槽以纵向划分为三组，这三组滚轮槽均布在轴承套的圆周上。

所述多副减阻滚轮中的每一副减阻滚轮由两个旋转时互不干扰的滚轮构成，每个滚轮呈椭圆形。

所述芯轴本体环形凹槽的外壁和轴承套的内壁上分别设有耐磨层，芯轴本体环形凹槽外壁上的耐磨层硬度大于轴承套内壁上的耐磨层硬度。

所述芯轴本体上部和下部的外壁分别设有螺旋导流槽，且在芯轴本体的上部设有吊钳扣合部位。

所述芯轴本体的顶、底端分别设有连接用的第一锥螺纹和第二锥螺纹，所述第一锥螺纹设在芯轴本体的中心孔顶端，所述第二锥螺纹设在芯轴本体的外壁底端。

本发明的有益效果是：上述减阻短节由芯轴本体和减阻器构成，通过芯轴本体与钻具进行可靠连接；减阻器由两块半环轴承套和布置在两块半环轴承套上的多副减阻滚轮构成，两块半环轴承套并非为简单的瓦状结构，而是类似于太极图案的两块异形状半环轴承套，两块半环轴承套能够在芯轴本体上轻松组装，组装可靠、牢固，强度高，无论是轴向受力，还是径向受力，均能可靠承受，减阻滚轮的滚轮设计成椭圆形，有效避免了滚轮变形对井下工具的磨损（如柱形滚轮）及嵌入井壁的意外情况（如球形滚轮）发生，通过减阻滚轮可以有效地将钻具在旋转过程中产生的接触摩擦阻力转换成滚动摩擦阻力，从而实现减摩降阻目的，整体结构简单，可靠性和强度高，实用性强，加工成本低；此外，芯轴本体和减阻器的装配组合面设有耐磨层，芯轴本体上的耐磨层硬度大于减阻器上的耐磨层硬度，以减阻器作为磨损牺牲的一方，避免了芯轴本体磨损，减阻器更换方便，便于钻具维护、更换，而且在构成减阻器的在两块半环轴承套的内壁设有磨损指示槽，通过该槽可以观察减阻器的磨损情况，亦能通过该槽注入润滑油，有助于降低减阻器与芯轴本体的摩擦系数，延长整个减阻短节的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是图1的A-A视图。

图3是图1的B-B视图。

图4是图1的C-C视图。