减摩降阻装置及钻柱

本发明涉及水平井钻柱，尤其涉及一种减摩降阻装置及钻柱。

背景技术：

1、石油以及天然气作为重要的自然资源，如何提高开采效率一直是本领域技术人员的研发方向。而在水平井钻井过程，钻柱摩阻大的问题十分显著，并且影响钻井延伸能力、钻井效率，甚至影响安全施工。

2、那么降低了钻柱摩阻，就可以提高开采的效率以及安全性。目前通常的做法是采用稳定器来降低钻柱与井壁的接触面积，或者改善钻井液的润滑性以实现局部摩阻的降低，但前者导致钻柱外径增加，对后续钻井作业都会产生影响，后者对钻柱摩阻的整体降低作用有限。

技术实现思路

1、本发明提供一种减摩降阻装置及钻柱，用以解决现有技术中钻柱摩阻大的问题。

2、本发明提供一种减摩降阻装置，包括：第一接头、第二接头、叶片安装管以及降阻叶片，所述第一接头和所述第二接头分别连接于所述叶片安装管的两端，所述降阻叶片连接于所述叶片安装管的外壁面，所述降阻叶片的外壁面设有滚轮，所述滚轮与所述降阻叶片可相对转动地连接，且所述滚轮的滚动面凸出所述降阻叶片的外壁面，所述滚轮的轴线与所述叶片安装管的轴线平行。

3、根据本发明提供的一种减摩降阻装置，所述叶片安装管设有安装凹槽，所述降阻叶片设于所述安装凹槽内，所述安装凹槽的深度大于或等于所述降阻叶片的厚度。

4、根据本发明提供的一种减摩降阻装置，所述降阻叶片与所述叶片安装管铰接，所述降阻叶片的转动轴与所述叶片安装管的轴线平行。

5、根据本发明提供的一种减摩降阻装置，所述减摩降阻装置还包括传动内管、传动齿轮以及顶出组件，所述传动内管设于所述叶片安装管内，所述传动齿轮分别与所述传动内管以及所述顶出组件啮合，所述顶出组件设于所述叶片安装管并与所述降阻叶片抵接，所述传动内管用于驱动所述传动齿轮带动所述顶出组件将所述降阻叶片顶出。

6、根据本发明提供的一种减摩降阻装置，所述顶出组件包括轴承以及与所述传动齿轮啮合的顶杆，所述轴承固定设于所述叶片安装管内，所述顶杆设于所述轴承内。

7、根据本发明提供的一种减摩降阻装置，所述减摩降阻装置还包括弹性件，所述弹性件两端分别连接于所述降阻叶片以及所述叶片安装管，所述弹性件用于驱动所述降阻叶片朝向靠近所述叶片安装管的方向转动。

8、根据本发明提供的一种减摩降阻装置，所述滚轮还包括滚柱，所述滚柱与所述滚轮销轴连接。

9、根据本发明提供的一种减摩降阻装置，所述减摩降阻装置还包括第一减震内管、第一减震外管以及第一减震件，所述第一减震内管设于所述第一减震外管内，所述第一减震外管连接于所述第一接头与所述叶片安装管之间，所述第一减震件设于所述第一减震内管与所述第一减震外管之间。

10、根据本发明提供的一种减摩降阻装置，所述减摩降阻装置还包括连接管，所述连接管连接于所述第二接头与所述叶片安装管之间，所述连接管内设有避让槽，所述第二接头沿着所述避让槽滑动。

11、本发明还提供的一种钻柱，包括钻头以及如上所述的减摩降阻装置，所述钻头连接于所述第二接头。

12、本发明提供的一种减摩降阻装置及钻柱中，该减摩降阻装置通过在第一接头与第二接头之间设置叶片安装管，叶片安装管上设有可转动的滚轮。因为滚轮凸出叶片安装管的外壁面，所以钻进过程中，通过滚轮与井壁接触。又因为滚轮可以进行转动，所以在滚轮与井壁接触时，滚轮与井壁之间为滚动摩擦。本申请中，通过将钻柱与井壁之间的滑动摩擦改为滚动摩擦，从而减小钻柱受到的摩阻。

技术特征：

1.一种减摩降阻装置，其特征在于，包括：第一接头（1）、第二接头（19）、叶片安装管（10）以及降阻叶片（7），所述第一接头（1）和所述第二接头（19）分别连接于所述叶片安装管（10）的两端，所述降阻叶片（7）连接于所述叶片安装管（10）的外壁面，所述降阻叶片（7）的外壁面设有滚轮（31），所述滚轮（31）与所述降阻叶片（7）可相对转动地连接，且所述滚轮（31）的滚动面凸出所述降阻叶片（7）的外壁面，所述滚轮（31）的轴线与所述叶片安装管（10）的轴线平行。

2.根据权利要求1所述的减摩降阻装置，其特征在于，所述叶片安装管（10）设有安装凹槽（101），所述降阻叶片（7）设于所述安装凹槽（101）内，所述安装凹槽（101）的深度大于或等于所述降阻叶片（7）的厚度。

3.根据权利要求1所述的减摩降阻装置，其特征在于，所述降阻叶片（7）与所述叶片安装管（10）铰接，所述降阻叶片（7）的转动轴与所述叶片安装管（10）的轴线平行。

4.根据权利要求3所述的减摩降阻装置，其特征在于，所述减摩降阻装置还包括传动内管（8）、传动齿轮（9）以及顶出组件（20），所述传动内管（8）设于所述叶片安装管（10）内，所述传动齿轮（9）分别与所述传动内管（8）以及所述顶出组件（20）啮合，所述顶出组件（20）设于所述叶片安装管（10）并与所述降阻叶片（7）抵接，所述传动内管（8）用于驱动所述传动齿轮（9）带动所述顶出组件（20）将所述降阻叶片（7）顶出。

5.根据权利要求4所述的减摩降阻装置，其特征在于，所述顶出组件（20）包括轴承（24）以及与所述传动齿轮（9）啮合的顶杆（22），所述轴承（24）固定设于所述叶片安装管（10）内，所述顶杆（22）设于所述轴承（24）内，所述顶杆（22）与传动齿轮（9）啮合连接。

6.根据权利要求4所述的减摩降阻装置，其特征在于，所述减摩降阻装置还包括弹性件（25），所述弹性件（25）两端分别连接于所述降阻叶片（7）以及所述叶片安装管（10），所述弹性件（25）用于驱动所述降阻叶片（7）朝向靠近所述叶片安装管（10）的方向转动。

7.根据权利要求1所述的减摩降阻装置，其特征在于，所述滚轮（31）还包括滚柱（32），所述滚柱（32）与所述滚轮（31）销轴连接。

8.根据权利要求1所述的减摩降阻装置，其特征在于，所述减摩降阻装置还包括第一减震内管（3）、第一减震外管（4）以及第一减震件（5），所述第一减震内管（3）设于所述第一减震外管（4）内，所述第一减震外管（4）连接于所述第一接头（1）与所述叶片安装管（10）之间，所述第一减震件（5）设于所述第一减震内管（3）与所述第一减震外管（4）之间。

9.根据权利要求1所述的减摩降阻装置，其特征在于，所述减摩降阻装置还包括连接管（17），所述连接管（17）连接于所述第二接头（19）与所述叶片安装管（10）之间，所述连接管（17）内设有避让槽，所述第二接头（19）沿着所述避让槽滑动。

10.一种钻柱，其特征在于，包括钻头以及如权利要求1至9任一项所述的减摩降阻装置，所述钻头连接于所述第二接头（19）。

技术总结
本发明提供一种减摩降阻装置及钻柱，该减摩降阻装置包括：第一接头、第二接头、叶片安装管以及降阻叶片，第一接头和第二接头分别连接于叶片安装管的两端，降阻叶片连接于叶片安装管的外壁面，降阻叶片的外壁面设有滚轮，滚轮与降阻叶片可相对转动地连接，且滚轮的滚动面凸出降阻叶片的外壁面，滚轮的轴线与叶片安装管的轴线平行。本申请中的减摩降阻装置通过在叶片安装管的外壁面设置降阻叶片，使降阻叶片与井壁抵接，降阻叶片上又设有凸起的滚轮，使降阻叶片通过滚轮与井壁抵接，通过滚轮将滑动摩擦改为滚动摩擦，从而减小与井壁之间的摩擦力。

技术研发人员：温志良,杨进,王林聪,任来澳,贾舒,赵宇航,陈玉鑫,王淑群
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10