[发明专利]螺旋齿V形防偏磨接箍

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气井抽吸作业中防止油管柱与抽油杆接箍之间发生接触摩擦的井下机械器具，特别是涉及一种防止接箍磨损和延长油气井免修期的防偏磨接箍。

背景技术

当前，我国大部分油气田的开发已经进入中后期阶段，稠油、高含水等现象非常普遍，有杆抽吸系统中油管柱和接箍间的偏磨问题日益严重。

油气井抽吸作业中油管柱和接箍之间发生接触进而产生摩擦是接箍偏磨的最直接原因，目前国内外的防偏磨技术主要可以归纳为：加扶正器转移偏磨点技术，把油管柱和接箍间的偏磨转移为油管柱与扶正器间的偏磨；降低磨损速度技术，这类技术主要是将接箍表面进行耐磨等热处理以及在井液中加入缓蚀剂。

总之，这些防偏磨技术在一定程度上延长了油气井的免修期，但是没有从油管和接箍间接触摩擦导致偏磨的最直接原因出发，由此所开发的防偏磨技术并不能避免油管和接箍间的接触，也就不能从根本上解决油气井的偏磨问题。

发明内容

为了有效解决油气井油管柱和接箍之间偏磨问题并克服现有防偏磨技术和方法存在的不足，本发明的目的是首次提供一种新型的防偏磨接箍，即研制适用于油气井防偏磨的螺旋齿V形接箍。该防偏磨接箍依据所设计的特殊结构和工艺，实现抽油杆联接、油管和接箍间形成动压液膜以及螺旋搅拌功能，可以从根本上防止油管柱与接箍间磨损并有助于砂粒等固体颗粒顺利排出井筒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是研制一种螺旋齿V形防偏磨接箍，主要由上下内螺纹接头、上下扳手方径、卸荷槽、台肩、后锥、螺旋齿、主锥体和前球体几部分组成。同常规抽油杆接箍一样，防偏磨接箍也是抽吸设备的重要部件和井下抽油杆组成杆柱的联接零件，同时区别于常规接箍，该防偏磨接箍在随抽油杆柱作上下往复运动的抽吸作业时，油管柱与接箍间产生相对运动，油管柱和接箍主锥体间形成收敛型“楔形”间隙而产生动压液膜，同时主锥体上螺旋齿周围流动的井液进一步加厚已经形成的动压液膜，从而将作业中发生接触的油管柱和接箍彻底分开以消除偏磨，同时，螺旋齿对杆管环空中井液不断搅拌，有助于井液中的砂粒顺利排出井筒。

防偏磨接箍材料选用中碳结构钢45钢，整体调质处理后满足交变载荷下的机械性能和疲劳强度要求，而且防偏磨接箍在热处理后还需进行磷化处理，使其表面产生残余压应力。

上下内螺纹接头采用环形构造而且等径内孔的通孔上加工有密封性圆锥管螺纹，上内螺纹接头位于防偏磨接箍的最上部，与其上抽油杆柱下端的公螺纹接头联接；下内螺纹接头位于防偏磨接箍的最下部，与其下抽油杆柱上端的公螺纹接头联接；上内螺纹接头上端面和下内螺纹接头下端面与抽油杆推承面台肩端面结合处需产生足够大的应力，防止井液对圆锥管螺纹产生腐蚀和工作中抽油杆发生脱扣。

上下内螺纹接头的外环面分别加工有上下扳手方径，即在上下内螺纹接头的外环面上切出呈90°垂直布置的两两相互平行的四个面，用来放置卡钳，装卸防偏磨接箍上下的抽油杆。卸荷槽和台肩的上下两端分别连接上内螺纹接头和后锥，采用环形构造，用来减轻由于螺纹接头和锥体间截面变化引起的应力集中，提高防偏磨接箍的疲劳强度。

后锥用来连接台肩和主锥体，采用锥形构造，锥度为90°，用于实现主锥体至台肩间截面上应力的平稳过渡，避免基体截面和刚度发生急剧变化，以减小应力集中。

主锥体、螺旋齿和前球体一起构成防偏磨接箍的重要部件。主锥体是整个防偏磨接箍的主体，采用上粗下细的倒锥形，即使整个接箍呈现V形，具体锥度大小需依据井液黏度值在5°～20°之间选取，并且锥度随着井液黏度的增大而减小。主锥体锥面需进行喷焊处理，喷焊层与基体金属牢固结合。接箍和油管柱之间偏心乃至发生接触后，主锥体独特的V形构造使主锥体与油管柱之间在轴线方向上形成收敛型“楔形”间隙，继而在二者之间产生动压液膜并且液膜不断加厚，使防偏磨接箍脱离油管壁，避免油管柱和接箍磨损。