《一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910023307.6 (22)申请日 2019.01.10 (71)申请人 西南石油大学 地址 610500 四川省成都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 毛良杰 闫鑫淼 牛烺昱 张洪 宋思哲 (51)Int.Cl. E21B 17/042(2006.01) E21B 17/046(2006.01) E21B 17/10(2006.01) (54)发明名称 一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用 方法 (57)摘要 本发明涉及一种用于钻杆与隔水管防磨的 接头及使用方法。。
2、 本接头包括接头内部组件， 接 头外部组件， 防磨块， 防磨块安装槽插销， 母螺 纹， 公螺纹， 插销孔， 金属插销防磨筒， 限位环， 限 位槽齿轮圈， 电动机， 启动齿轮， 微型电脑， 数据 线， 数据线孔， 磁性接头， 压力传感器， 蓄电池。 接 头外部组件和接头内部组件在正常工况下可以 相对旋转， 当钻井作业时钻杆和隔水管间摩擦力 过大， 导致接头外部组件相对隔水管不能发生相 对运动时， 可以通过内部的压力传感器， 微型电 脑， 电动马达组成的闭环控制系统带动其旋转。 防模块可更换。 本发明的优点在于： 防模块更换 安装简便， 节省成本； 应用环控制系统， 有效减小 隔水管和钻杆的磨损，。
3、 增长防磨接头的使用寿 命。 权利要求书2页 说明书3页 附图3页 CN 109505527 A 2019.03.22 CN 109505527 A 1.一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在于： 包括接头内部组件 (1)， 接头外部组件(2)， 防磨块(3)， 防磨块安装槽(4)插销(5)， 母螺纹(6)， 公螺纹(7)， 插销 孔(8)， 金属插销防磨筒(9)， 限位环(10)， 限位槽(11)齿轮圈(12)， 电动机(13)， 启动齿轮 (14)， 微型电脑(15)， 数据线(16)， 数据线孔(17)， 磁性接头(18)， 压力传感器(19)， 蓄电池 (20)； 接头内。
4、部组件(1)通过两侧的螺纹分别与两根钻杆连接， 其两端部的限位环(10)与接 头外部组件(2)上的限位槽(11)配合， 限位环(10)和限位槽(11)的每一个接触面上应用填 料密封， 填入多层碳纤维及橡胶， 轴向固定接头外部组件(2)并使接头外部组件(2)可以围 绕接头内部组件(1)旋转； 接头外部组件(2)与接头内部组件(1)配合的一侧安装微型电脑 (15)和电动机(13)， 电动机(13)与启动齿轮(14)之间通过键连接， 启动齿轮(14)与和接头 内部组件(1)紧密连接并焊接严密的齿轮圈(12)相互啮合， 其配合处采用油浴润滑， 润滑油 浸没齿轮圈(12)上部； 接头外部组件(2)外侧设。
5、有均匀分布的防磨块安装槽(4)； 防磨块安 装槽(4)的两个轴向侧面分别安装两个带弹簧的插销(3)， 底端平面数据线孔(17)的位置安 装磁性接头(18)； 防磨块上安装有插销孔(8)， 插销孔(8)内用过盈配合和特种胶安装金属 插销防磨筒(9)； 在防磨块制作成型阶段将压力传感器(19)安装在其流线型面端一定深度 处， 磁性接头(18)安装在其平面端上， 磁性接头(18)和压力传感器(19)间用数据线(16)连 接； 防磨块(3)上磁性接头(18)的位置与防磨块安装槽(4)上磁性接头(18)的位置相互配 合， 使在正常工作中可以吸引连通， 可以将采集数据实时传送给微型电脑(15)， 蓄电池(。
6、20) 为所述微型电脑(15)及压力传感器(19)供电， 可通过防模块安装槽上的磁性接头(18)为蓄 电池(20)充电； 防磨块(3)上的金属插销防磨筒(9)内， 从而将防磨块(3)固定在接头外部组 件(2)上， 防磨块(3)和接头外部组件(2)之间的缝隙再用特种粘合剂粘合加固。 2.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在于： 所述防磨块(3)采用聚氨酯弹性体材料， 在防磨块(3)制作成型阶段在其内部安装压力传感 器(19)。 3.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在于： 所述防磨块(3)外露部分为流线型， 下大上小， 。
7、减小钻井液冲击作用和涡激震荡。 4.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在于： 所述防磨块(3)上有插销孔(8)， 用插销(5)插入插销孔(8)内， 将防磨块(3)固定在防模块安 装槽(4)上。 5.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在于： 所述插销(5)尾部焊接有弹簧， 安装时推进松开即可， 防磨块布满接头一周， 上下两层。 6.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在于： 所述防磨块(3)上有和插销孔(8)对应的金属插销防磨筒(9)， 防止作用力过大时插销把防 磨块割断。 7.根据权。
8、利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在于： 所述压力传感器(19)和微型电脑(15)之间的数据线(16)在防磨块(3)和防磨块槽(4)处利 用磁性接头(18)连接。 8.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在于： 所述接头外部组件(2)中安装有微型电脑(15)和电动机(13)与压力传感器(19)组成智能闭 环控制系统， 在接头外部组件(2)与隔水管内壁摩擦过大导致接头外部组件(2)与隔水管无 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 109505527 A 2 相对转动时可以及时启动电动机(13)防止装置损坏。 9.根据权利要求。
9、1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在于： 所述电动机(13)通过启动齿轮(14)和齿轮环圈(12)将其产生的扭矩传递给接头内部组件 (1)。 10.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头它包括以下安装和使用步 骤： S1、 将金属插销防磨筒(9)安装到防磨块(3)上的插销孔(8)内； S2、 将插销(3)弹簧端插入防磨块安装槽(4)上的插销孔(8)(内， 用片状工具压缩弹簧， 放入防磨块(3)， 移开片状压缩工具， 插销(5)自动弹入防磨块安装槽(4)上的插销孔(8)内； S3、 将特种粘合剂注入防磨块(3)和防磨块安装槽(4)之间的缝隙， 密封缝隙， 。
10、加固防磨 块(3)与接头外部组件(2)的连接； S4、 将一根钻杆一端的外螺纹与接头内部组件(1)的母螺纹(6)啮合， 另一根钻杆一端 的内螺纹与接头内部组件(1)的公螺纹(7)啮合， 以连接两根钻杆， 安装在隔水管狗腿处； S5、 工作工程中， 隔水管内壁和接头外部组件(2)产生巨大摩擦力， 将导致接头外部组 件(2)与隔水管之间的相对转动停止， 接触处的防磨块(3)承受巨大应力； 此时防磨块(3)中 的压力传感器(19)接收到较大的压力信号， 将其转化为电信号， 通过数据线(16)传输给微 型电脑(15)微型电脑(15)发出指令控制电动机(13)使其向钻杆旋转方向的反方向转动； 微 型电脑。
11、(15)根据压力传感器(19)反馈的数据适时调节电动机(13)输出的转矩； 接头外部组 件(2)和隔水管重新出现相对转动， 减少几个防磨块(3)的磨损； S6、 当防磨块(3)磨损后， 随钻杆取出， 去除磨损的防磨块(3)， 更换新的防磨块(3)后即 可继续使用。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 109505527 A 3 一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法 技术领域 0001 本发明涉及油田设备技术领域， 是一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方 法。 背景技术 0002 深水钻井与陆地钻井的最大差别是钻井平台与海底之间存在一个特殊的装置， 即 隔水管。 隔水管的主要功能是隔。
12、绝海水， 形成钻井液的循环通道， 建立钻具进入地层的通 道， 串接附加管线等作用。 在海水中， 隔水管受到了海洋环境载荷的作用， 易发生弯曲变形 以及产生涡激振动。 当隔水管发生弯曲变形和涡激振动时， 隔水管内壁将与钻杆接头以及 外壁发生接触磨损。 长时间接触磨损， 隔水管壁厚变薄， 这将大大降低隔水管的强度， 会引 起隔水管发生断裂破损事故。 所以发明一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法具有 很大的实际意义。 现有的钻杆与隔水管防磨专利中， 有的是利用滚珠， 有的是利用滚轮， 基 本都是钢结构， 钢结构滚珠滚轮耐磨， 但是同时部件的缝隙容易因为泥沙或者其他杂质让 滚珠无法正常转动， 防磨。
13、效果下降， 还可能损伤隔水管。 通常分体式的本发明防磨街头在工 作过程中在隔水管狗腿处会和隔水管壁发生较大摩擦， 造成其与隔水管间的相对转动停 止。 本发明利用闭环控制系统能够在上述特殊工况下有效减小隔水管和接头间的摩擦， 延 长接头使用寿命。 防磨块应用抗磨性能远优于其他材料的聚氨酯弹性体材料作为防磨块， 对钻杆和隔水管的保护能力更强， 不会损伤隔水管， 且成本低廉， 组装简单。 发明内容 0003 1.一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在于： 包括接头内部组 件(1)， 接头外部组件(2)， 防磨块(3)， 防磨块安装槽(4)插销(5)， 母螺纹(6)， 公螺纹(7)， 插。
14、 销孔(8)， 金属插销防磨筒(9)， 限位环(10)， 限位槽(11)齿轮圈(12)， 电动机(13)， 启动齿轮 (14)， 微型电脑(15)， 数据线(16)， 数据线孔(17)， 磁性接头(18)， 压力传感器(19)， 蓄电池 (20)； 接头内部组件(1)通过两侧的螺纹分别与两根钻杆连接， 其两端部的限位环(10)与接 头外部组件(2)上的限位槽(11)配合， 限位环(10)和限位槽(11)的每一个接触面上应用填 料密封， 填入多层碳纤维及橡胶， 轴向固定接头外部组件(2)并使接头外部组件(2)可以围 绕接头内部组件(1)旋转； 接头外部组件(2)与接头内部组件(1)配合的一侧安装。
15、微型电脑 (15)和电动机(13)， 电动机(13)与启动齿轮(14)之间通过键连接， 启动齿轮(14)与和接头 内部组件(1)紧密连接并焊接严密的齿轮圈(12)相互啮合， 其配合处采用油浴润滑， 润滑油 浸没齿轮圈(12)上部； 接头外部组件(2)外侧设有均匀分布的防磨块安装槽(4)； 防磨块安 装槽(4)的两个轴向侧面分别安装两个带弹簧的插销(3)， 底端平面数据线孔(17)的位置安 装磁性接头(18)； 防磨块上安装有插销孔(8)， 插销孔(8)内用过盈配合和特种胶安装金属 插销防磨筒(9)； 在防磨块制作成型阶段将压力传感器(19)安装在其流线型面端一定深度 处， 磁性接头(18)安装。
16、在其平面端上， 磁性接头(18)和压力传感器(19)间用数据线(16)连 接； 防磨块(3)上磁性接头(18)的位置与防磨块安装槽(4)上磁性接头(18)的位置相互配 说 明 书 1/3 页 4 CN 109505527 A 4 合， 使在正常工作中可以吸引连通， 可以将采集数据实时传送给微型电脑(15)， 蓄电池(20) 为所述微型电脑(15)及压力传感器(19)供电， 可通过防模块安装槽上的磁性接头(18)为蓄 电池(20)充电； 防磨块(3)上的金属插销防磨筒(9)内， 从而将防磨块(3)固定在接头外部组 件(2)上， 防磨块(3)和接头外部组件(2)之间的缝隙再用特种粘合剂粘合加固。 。
17、0004 2.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在 于： 所述防磨块(3)采用聚氨酯弹性体材料， 在防磨块(3)制作成型阶段在其内部安装压力 传感器(19)。 0005 3.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在 于： 所述防磨块(3)外露部分为流线型， 下大上小， 减小钻井液冲击作用和涡激震荡。 0006 4.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在 于： 所述防磨块(3)上有插销孔(8)， 用插销(5)插入插销孔(8)内， 将防磨块(3)固定在防模 块安装槽(4)上。 0007 5.。
18、根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在 于： 所述插销(5)尾部焊接有弹簧， 安装时推进松开即可， 防磨块布满接头一周， 上下两层。 0008 6.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在 于： 所述防磨块(3)上有和插销孔(8)对应的金属插销防磨筒(9)， 防止作用力过大时插销把 防磨块割断。 0009 7.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在 于： 所述压力传感器(19)和微型电脑(15)之间的数据线(16)在防磨块(3)和防磨块槽(4)处 利用磁性接头(18)连接。 0010 8.。
19、根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在 于： 所述接头外部组件(2)中安装有微型电脑(15)和电动机(13)与压力传感器(19)组成智 能闭环控制系统， 在接头外部组件(2)与隔水管内壁摩擦过大导致接头外部组件(2)与隔水 管无相对转动时可以及时启动电动机(13)防止装置损坏。 0011 9.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 其特征在 于： 所述电动机(13)通过启动齿轮(14)和齿轮环圈(12)将其产生的扭矩传递给接头内部组 件(1)。 0012 10.根据权利要求1， 所述一种用于钻杆与隔水管防磨的接头它包括以下安装和使 。
20、用步骤： 0013 S1、 将金属插销防磨筒(9)安装到防磨块(3)上的插销孔(8)内。 0014 S2、 将插销(3)弹簧端插入防磨块安装槽(4)上的插销孔(8)(内， 用片状工具压缩 弹簧， 放入防磨块(3)， 移开片状压缩工具， 插销(5)自动弹入防磨块安装槽(4)上的插销孔 (8)内。 0015 S3、 将特种粘合剂注入防磨块(3)和防磨块安装槽(4)之间的缝隙， 密封缝隙， 加固 防磨块(3)与接头外部组件(2)的连接。 0016 S5、 将一根钻杆一端的外螺纹与接头内部组件(1)的母螺纹(6)啮合， 另一根钻杆 一端的内螺纹与接头内部组件(1)的公螺纹(7)啮合， 以连接两根钻杆，。
21、 安装在隔水管狗腿 处。 0017 S6、 工作工程中， 隔水管内壁和接头外部组件(2)产生巨大摩擦力， 将导致接头外 说 明 书 2/3 页 5 CN 109505527 A 5 部组件(2)与隔水管之间的相对转动停止， 接触处的防磨块(3)承受巨大应力。 此时防磨块 (3)中的压力传感器(19)接收到较大的压力信号， 将其转化为电信号， 通过数据线(16)传输 给微型电脑(15)微型电脑(15)发出指令控制电动机(13)使其向钻杆旋转方向的反方向转 动。 微型电脑(15)根据压力传感器(19)反馈的数据适时调节电动机(13)输出的转矩。 接头 外部组件(2)和隔水管重新出现相对转动， 减少。
22、几个防磨块(3)的磨损。 0018 S6、 当防磨块(3)磨损后， 随钻杆取出， 去除磨损的防磨块(3)， 更换新的防磨块(3) 后即可继续使用。 0019 本发明具有以下优点： 0020 1、 利用耐磨性优越的聚氨酯弹性体材料作为防磨块材料， 对钻杆和隔水管的保护 能力更强， 不会损伤隔水管。 0021 2、 防磨块上有和插销孔对应的金属插销防磨筒， 防止作用力过大时插销把防磨块 割断。 0022 3、 防磨块外露部分为流线型， 下大上小， 减小钻井液冲击作用和涡激震荡。 0023 4、 当接头与隔水管间无法相对转动时可依靠闭环控制系统使其发生相对转动， 减 小隔水管和接头间的摩擦， 延长接。
23、头使用寿命。 0024 5、 防模块可更换。 附图说明 0025 图1-放模块侧视图； 0026 图2-插销安装细节图； 0027 图3-接头剖面图； 0028 图4-接头正视图 0029 图5-接头正视结构图； 0030 图中： 1-接头本体， 2-防磨块， 3-插销， 4-母螺纹(6)， 5-公螺纹(7)， 6-插销孔(8)， 7-金属插销防磨筒(9)； 。 0031 具体实施方法 0032 下面结合附图对本发明做进一步的描述， 本发明的保护范围不局限于以下所述： 0033 如图15所示， 一种用于钻杆与隔水管防磨的接头及使用方法， 包括防磨块和接 头本体有插销孔(8)， 插销插入防磨块上。
24、的金属插销防磨筒(9)内， 从而将防磨块固定在接 头本体上， 防磨块和接头本体之间的缝隙再用特种粘合剂粘合加固。 插销尾部有弹簧， 安装 方便。 一根钻杆一端的外螺纹与接头本体的母螺纹(6)啮合， 另一根钻杆一端的内螺纹与接 头本体的公螺纹(7)啮合， 以连接两根钻杆。 0034 如图1所示， 所述防磨块镶嵌入接头本体部分为长方体， 安装稳固， 外露部分为流 线型， 下大上小， 减小钻井液冲击作用和涡激震荡。 0035 如图2所示， 防磨块上有和插销孔(8)对应的金属插销防磨筒(9)， 金属插销防磨筒 (9)插在防磨块上的插销孔(8)内， 防止作用力过大时插销把防磨块割断。 0036 如图4所示， 防磨块布满接头一周， 上下两层， 每隔20度有一个防磨块， 上下每层各 18个。 说 明 书 3/3 页 6 CN 109505527 A 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/3 页 7 CN 109505527 A 7 图3 图4 说 明 书 附 图 2/3 页 8 CN 109505527 A 8 图5 说 明 书 附 图 3/3 页 9 CN 109505527 A 9 。