一种用于钻具的防磨损装置的制作方法

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1.本发明涉及一种用于钻具的防磨损装置。

背景技术：

2.在钻柱钻井过程中，钻柱在井筒中绕自身轴线做旋转运动。而在钻压、自重、扭矩、质量偏心以及钻头破岩等作用下，钻柱存在纵向振动、横向振动和扭转振动等运动形式，导致钻柱与井壁不断产生接触碰撞。在钻柱和井壁接触点处，由于钻柱自转，钻柱外表面相对井壁产生滑动摩擦。当钻遇地层的研磨性较强时，钻柱与井壁的碰磨容易引起钻柱磨损、钻具刺漏等情况，严重威胁钻柱井下安全。因此，需要采用一种适用于高研磨地层的钻井用防磨钻具接入钻柱中，对于实现减小钻柱磨损，保障钻具井下安全。
3.专利cn207278207u的发明中提出了一种防磨接头，由防磨接头主体、上挡环、防磨护套、下挡环螺钉、下挡环组成。该防磨接头可以将钻具在井眼内与井壁间产生的摩擦转化为防磨接头主体、上挡环、下挡环与防磨护套之间的摩擦，从而避免了自转的钻具与井壁间的直接接触，一定程度上降低了钻具的磨损。但由于防磨接头主体与防护套之间的摩擦类型仍然为滑动摩擦，在长时间接触作用后，防磨接头主体及防护套的磨损仍然较大，对钻柱的保护效果不理想。

技术实现要素：

4.针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于钻具的防磨损装置。本发明的用于钻具的防磨损装置结构简单，能够有效地降低钻柱在钻井过程中的磨损，提高钻井效率。
5.根据本发明，提供了一种用用于钻具的防磨损装置，包括：圆柱形的本体，所述本体的两端分别用于与所述钻具的钻柱相连，以及套设在所述本体上的能够相对于本体转动的护套，所述护套的直径大于本体的最大直径。
6.其中，在所述护套和本体之间形成有径向的第一间隙，在所述第一间隙内设置有滚珠，使得当护套相对于本体转动时，护套和本体间的摩擦形成为滚动摩擦。
7.在一个优选的实施例中，所述护套的内壁上均匀地设置有多个与所述滚珠相适配的孔，各个所述孔内均安装有至少一个滚珠。
8.在一个优选的实施例中，所述活塞具有与所述开口相同的尺寸，在所述本体外壁上沿轴向分别构造有第一台阶部和第二台阶部，所述护套通过同时与所述第一台阶部和第二台阶部相抵的方式固定在所述第一台阶部和第二台阶部形成的第一凹槽内。
9.在一个优选的实施例中，位于第一台阶部下方的第二台阶部构造为套设在所述本体外壁上的可拆卸的锁环。
10.在一个优选的实施例中，在所述锁环靠近支撑环的上表面沿周向均匀地设置有多个第二凹槽，所述第二凹槽沿水平方向贯穿所述锁环。
11.在一个优选的实施例中，在所述底板上设置有连通所述内腔的通孔，所述第二凹
槽在竖直方向上倾斜地布置，其靠近本体的一端高于远离本体的一端。
12.在一个优选的实施例中，所述锁环通过设置在所述本体的外壁上的外螺纹与所述本体相连接。
13.在一个优选的实施例中，在所述本体的外壁上设置有螺钉安装孔，所述锁环通过一个贯穿所述锁环的螺钉固定在所述本体上。
14.在一个优选的实施例中，所述护套还包括连接在所述护套靠近本体一侧的用于支撑所述滚珠的横梁。
15.在一个优选的实施例中，所述本体和护套的表面都进行耐磨处理。
附图说明
16.下面将参照附图对本发明进行说明。
17.图1显示了根据本发明的一个实施例的用于钻具的防磨损装置的示意图。
18.图2为图1所示的用于钻具的防磨损装置的沿a-a’面剖切的示意图。
19.图3为图1所示的用于钻具的防磨损装置的沿b-b’面剖切的示意图。
20.在本技术中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
21.下面通过附图来对本发明进行介绍。
22.图1显示了根据本发明的一个实施例的用于钻具的防磨损装置100(以下简称防摩损装置)。如图1所示，所述防摩损装置100包括构造为圆柱形的本体10。所述本体10的第一端12和第二端14分别构造为连接公头13和连接母头15。通过所述连接公头13和连接母头15将本体10连接在油井钻具(未示出)上，并随着油井钻具一同下入油井之中。
23.如图1所示，在所述本体10轴向中部的外壁上设置有护套20。所述护套20构造为圆筒状，其套设在所述本体10上并能够相对于所述本体10进行转动。具体地，在所述本体10的外壁上沿轴向分别设置有第一台阶部16和第二台阶18，所述第二台阶18设置在第一台阶部16的轴向下方。这样在所述第一台阶部16和第二台阶18的轴向间便形成有第一凹槽19。所述护套20设置在所述第一凹槽19内并通过同时与第一台阶部16和第二台阶18相抵接的方式进行固定。同时，所述护套20的直径设置为大于本体10的最大直径，从而保证当所述防摩损装置100在井下时，所述护套20始终与井壁相抵接，而所述本体10不与井壁接触。
24.如图1所示，在所述护套20和本体10的径向间形成有环形的第一间隙30。在所述第一间隙30内均匀的设置有多个滚珠35。所述滚珠35的两端同时与所述第一凹槽19和所述护套20相抵接，从而将滚珠35固定在所述第一间隙30内。由此，当所述护套20相对于所述本体10进行转动时，所述滚珠35能够将本体10与护套20之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而降低本体10与护套20之间的摩擦力。
25.在一个优选的实施例中，在所述护套20靠近第一间隙30的一端的表面上均匀地设置有多个半圆孔(未示出)，所述半圆孔与所述滚珠35的形状和尺寸相适配，从而将所述滚珠35固定在半圆孔内，防止滚珠35在滚动的过程中出现偏移错位，影响本体10与护套20之间的转动。
26.如图1所示，所述第二台阶18构造为套设在所述本体10上的环形的锁环40。所述锁环通过可拆卸的方式连接在所述本体10上。在本实施例中，在所述本体10的外壁上设置有外螺纹42，所述锁环40通过外螺纹42连接在本体10上。通过这种设置，一方面可以通过拧紧锁环40加强所述护套20的固定；另一方面也可以通过卸下锁环40将护套20从本体10上拆卸下来，从而便于本体10和护套20的维护，或根据作业需要更换不同尺寸的护套20。
27.同时，在所述本体10与锁环40相对应的外壁上设置有螺钉安装孔45。所述锁环40通过一个一个贯穿所述锁环40的螺钉48固定在本体10上。通过螺钉48的固定，可以有效防止锁环40在拧紧后在摩擦力的作用下相对于本体10转动而松动，导致护套20晃动或从本体10上脱落。
28.如图1所示，所述护套20还包括连接在所述护套20靠近本体10一侧的多个横梁50。所述横梁50设置在所述护套20靠近锁环40一端。
29.图2为图1所示的用于钻具的防磨损装置的沿a-a’面剖切的示意图。如图2所示，所述横梁50沿周向均匀的设置在所述第一间隙30内，位于所述第一间隙30内的最下端(即靠近锁环的一端)的滚珠35放置在所述横梁50上。所述横梁50一方面起到承重的作用，防止滚珠35挤压锁环40，造成锁环40因承重而向下错位；另一方面所述横梁50也能对滚珠35起到限位作用，防止滚珠35错位，从而提高所述防摩损装置100的可靠性。
30.图3为图1所示的用于钻具的防磨损装置的沿b-b’面剖切的示意图。如图1和图3所示，在本发明中，由于护套20的直径大于本体10的最大直径，因而在护套20的上方会形成一个沿本体10径向延伸而出的凸台58。在钻具钻进的过程中，位于所述防摩损装置100上方的井壁处的杂物很容易落到所述凸台58上。随着防摩损装置100的不规则震动，部分体积较大的杂物会被震落掉入油井之下，而部分体积较小的微尘会进入本体10与护套20上方之间的细微缝隙60中，并通过第一间隙30上的开口38进入所述第一间隙30内，影响滚珠35的滚动，进而造成防摩损装置100的失效。
31.而如果完全封闭第一间隙30靠近上接头14一端的开口38，会造成微尘在缝隙60的累积，进而造成所述护套20卡死，难以相对于本体10转动，造成整个防摩损装置100的失效。因此，在所述锁环40上还设置有用于排出所述微尘的多个第二凹槽49。
32.所述的多个第二凹槽49沿着周向均匀地布置在所述锁环40上。同时，每个独立的第二凹槽49都沿着水平方向贯穿锁环40。由于在本发明中，所述锁环40与本体10保持固定，二者不会发生相对转动，而横梁50会随着护套20相对于本体10转动，因此容易理解，所述锁环40会相对于横梁50发生转动。
33.而随着锁环40会相对横梁50发生转动，所述第二凹槽49会周期性的与横梁50周向之间的第二间隙(未示出)对接。当第二凹槽49与所述第二间隙对接后，位于第一间隙30内的微尘会在重力作用下落入第二凹槽49，随后在转动离心力的作用下顺着第二凹槽49被甩出所述防摩损装置100之外。
34.在一个优选的实施例中，所述第二凹槽49在竖直方向上倾斜地布置，其靠近本体10的一端高于远离本体的一端。这样可以使进入第二凹槽49在重力作用下更快的被甩出防摩损装置100之外。
35.在一个优选的实施例中，所述本体10和护套20的表面都进行耐磨处理。例如对本体10和护套20进行热处理以增加本体10和护套20的强度和耐磨性，或通过化学气相沉积的
方法通过对本体10和护套20的表面进行镀层的方式增加本体10和护套20的耐磨性。增加所述防摩损装置100的使用寿命。
36.以下简述根据本发明的用于钻具的防磨损装置100的工作过程。
37.本发明的用于钻具的防磨损装置100的工作过程通过本体10两端的连接公头13和连接母头15与钻柱相连接，随着钻柱一同下入油井之中。此时，所述护套20始终与井壁相抵接，保证钻柱不直接与井壁接触。当钻柱旋转钻进时，通过本体10与护套20之间的滚动摩擦代替钻柱与井壁之间的滑动摩擦，降低了钻柱所受到的摩擦力，同时避免钻柱因为晃动直接撞击在井壁上。从而达到保护钻柱的作用，降低钻柱在钻井过程中的磨损，提高钻井效率。
38.最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

技术特征：

1.一种用于钻具的防磨损装置(100)，其特征在于，包括：圆柱形的本体(10)，所述本体的两端分别用于与所述钻具的钻柱相连，以及套设在所述本体上的能够相对于本体转动的护套(20)，所述护套的直径大于本体的最大直径，其中，在所述护套和本体之间形成有径向的第一间隙(30)，在所述第一间隙内设置有滚珠(35)，使得当护套相对于本体转动时，护套和本体间的摩擦形成为滚动摩擦。2.根据权利要求1所述的用于钻具的防磨损装置(100)，其特征在于，所述护套的内壁上均匀地设置有多个与所述滚珠相适配的孔，各个所述孔内均安装有至少一个滚珠。3.根据权利要求1或2所述的用于钻具的防磨损装置(100)，其特征在于，在所述本体的外壁上沿轴向分别构造有第一台阶部(16)和第二台阶部(18)，所述护套通过同时与所述第一台阶部和第二台阶部相抵的方式固定在形成于所述第一台阶部和第二台阶部之间的第一凹槽(19)内。4.根据权利要求3所述的用于钻具的防磨损装置(100)，其特征在于，位于第一台阶部下方的第二台阶部构造为套设在所述本体外壁上的可拆卸的锁环(40)。5.根据权利要求4所述的用于钻具的防磨损装置(100)，其特征在于，在所述锁环靠近支撑环的上表面沿周向均匀地设置有多个第二凹槽(49)，所述第二凹槽沿水平方向贯穿所述锁环。6.根据权利要求5所述的用于钻具的防磨损装置(100)，其特征在于，所述第二凹槽在竖直方向上倾斜地布置，其靠近本体的一端高于远离本体的一端。7.根据权利要求6所述的用于钻具的防磨损装置(100)，其特征在于，所述锁环通过设置在所述本体的外壁上的外螺纹(42)与所述本体相连接。8.根据权利要求7所述的用于钻具的防磨损装置(100)，其特征在于，在所述本体的外壁上设置有螺钉安装孔(45)，所述锁环通过一个贯穿所述锁环的螺钉(48)固定在所述本体上。9.根据权利要求1或2所述的用于钻具的防磨损装置(100)，其特征在于，所述护套还包括连接在所述护套靠近本体一侧的用于支撑所述滚珠的横梁(50)。10.根据权利要求1或2所述的用于钻具的防磨损装置(100)，其特征在于，所述本体和护套的表面都进行耐磨处理。

技术总结

本发明提供一种用于钻具的防磨损装置，包括圆柱形的本体，所述本体的两端分别用于与所述钻具的钻柱相连，以及套设在所述本体上的能够相对于本体转动的护套，所述护套的直径大于本体的最大直径。其中，在所述护套和本体之间形成有径向的第一间隙，在所述第一间隙内设置有滚珠，使得当护套相对于本体转动时，护套和本体间的摩擦形成为滚动摩擦。本发明的用于钻井钻具结构简单，能够有效地降低钻柱在钻井过程中的磨损，提高钻井效率。提高钻井效率。提高钻井效率。