一種螺紋連接的鑽杆的製作方法

2023-10-04 09:37:44 1

專利名稱：一種螺紋連接的鑽杆的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及螺紋連接接頭，具體地說是一種螺紋連接的鑽杆。
背景技術：
目前的鑽杆全部按API標準生產的，它是由工具接頭(公、母工具接頭分別車有API的公、母螺紋，螺紋是API的數字螺紋)和鑽杆管體對焊連接成一個完整的鑽杆產品，見圖1。工具接頭按API SPEC 7標準生產，鑽杆管體按APISPEC 5D標準生產，成品鑽杆的各項使用性能按API RP 7G要求。

發明內容
本實用新型的目的在於設計一種螺紋連接的鑽杆，通過改變鑽杆的結構，加工工藝，提高鑽杆的性能，克服目前API標準生產的鑽杆在油田使用中的不良性能，簡化鑽杆生產工藝，降低成本。
按照本實用新型所提供的設計方案，鑽杆管體的兩端分別為可以相互連接的母螺紋和公螺紋，並且各鑽杆管體間僅由螺紋連接。
鑽杆管體兩端的內、外壁加厚，加厚處的外徑大於管體外徑，加厚處的內徑小於管體內徑。鑽杆管體母螺紋一端的外壁加厚段與鑽杆管體的結合部有≥3毫米的突變，在突變處形成臺階。螺紋為鉤形螺紋，並且，鉤形螺紋承載面與鑽杆管體中心線的夾角α小於90°。
公螺紋的小端有內抗扭矩臺階，公螺紋的大端有外抗扭矩臺階。母螺紋的小端有內抗扭矩臺階，母螺紋大端有外抗扭矩臺階。公螺紋的小端內抗扭矩臺階與母螺紋的小端內抗扭矩臺階相接觸，公螺紋的大端外抗扭矩臺階與母螺紋的大端外抗扭矩臺階相接觸。
螺紋為多級錐度的螺紋。在公螺紋小端的內抗扭矩臺階與母螺紋小端的內抗扭矩臺階之間為徑向過盈配合，或/和公螺紋大端的外抗扭矩臺階與母螺紋大端的外抗扭矩臺階之間為徑向過盈配合。
鑽杆是油田鑽井的重要工具，由於鑽杆的工況條件苛刻，因此對鑽杆要求也很高，本發明型專利針對現有API標準鑽杆，在油田使用中管體和工具接頭的焊縫容易折斷；API公螺紋的根部容易斷裂等缺陷，螺紋上卸扣是容易粘扣。對API標準鑽杆的結構、生產工藝進行完全不同的改造。新型的非API鑽杆，設計一種新型的螺紋，公螺紋端部帶有抗扭矩臺階P。通過鉤形錐度螺紋連接，母螺紋M，直接連接管體的公螺紋G。由抗扭矩臺階傳遞鑽杆鑽井時的扭矩，從而達到了滿足石油鑽杆的工況。取消了現在API鑽杆上的工具接頭和鑽杆管體的對焊焊縫，避免了對焊焊縫的斷裂。又因為在管體公螺紋的的端部也有抗扭矩臺階P與母螺紋的小端的抗扭矩臺階U互相頂緊起了密封作用，保護了公、母螺紋不被泥漿刺穿。多級錐度螺紋，提高了抗扭矩性能。提高了螺紋的密封性能抗粘扣性能。
由於改變了鑽杆的結構，也改變了生產的工藝，使複雜的對焊工藝、和工具接頭生產工藝都取消了，取而代之的是工藝簡單的鑽杆管體的公、母螺紋加工，大大降低了成本。
本實用新型與現有技術相比有顯著進步，具體表現在1、由於承載角是負角(-3°)螺紋，比鑽杆用API60°的數字螺紋，在油田使用中有更大的提拉力。負角螺紋在提拉時，不產生徑向分力，螺紋沒有圓周應力，提高了金屬的抗腐蝕性能。
2、鑽杆管體內壁也有抗扭矩臺階P和U，這樣由於兩個鑽杆管體公、母螺紋抗扭矩臺階P和U端面互相頂緊，起了密封作用，使鑽杆管體內流動的高壓泥漿不能接觸螺紋，也保護了螺紋不被刺穿。
3、由於沒有焊接，鑽杆管體是整體熱處理，因此鑽杆在油田鑽井工況中，就沒有焊縫斷裂的隱患了。
4、沒有焊接工藝，大大簡化了鑽杆的生產工藝，也大大降低了鑽杆的生產成本。


圖1API標準的鑽杆結構。
圖2本專利的鑽杆結構形式。
圖3本專利的鉤形螺紋。
具體實施方式
如圖所示鑽杆管體8的兩端分別為可以相互連接的母螺紋1和公螺紋2，並且各鑽杆管體8間僅由螺紋連接。鑽杆管體8兩端的內、外壁加厚，加厚處的外徑大於管體外徑，加厚處的內徑小於管體內徑。
鑽杆管體8母螺紋一端的外壁加厚段與鑽杆管體8的結合部有≥3毫米的突變，在突變處形成臺階3。螺紋為鉤形螺紋，鉤形螺紋承載面9與鑽杆管體8中心線的夾角α小於90°。公螺紋2的小端有內抗扭矩臺階4，公螺紋2的大端有外抗扭矩臺階5。
母螺紋1的小端有內抗扭矩臺階7，母螺紋1大端有外抗扭矩臺階6。公螺紋2的小端內抗扭矩臺階4與母螺紋1的小端內抗扭矩臺階7相接觸，公螺紋2的大端外抗扭矩臺階5與母螺紋1的大端外抗扭矩臺階6相接觸。
螺紋為多級錐度的螺紋。在公螺紋2小端的內抗扭矩臺階4與母螺紋1小端的內抗扭矩臺階7之間為徑向過盈配合，或/和公螺紋2大端的外抗扭矩臺階5與母螺紋1大端的外抗扭矩臺階6之間為徑向過盈配合。
下面描述兩個具體的加工例子實施例一27/8的G105鑽杆本鑽杆管體的加厚長度Leu，Leu＝160mm。加厚形式是內外加厚，外加厚直徑97mm，內加厚的內徑是50mm；鑽杆管體的加厚管一端上加工的鉤形螺紋G另一端上加工的鉤形螺紋M，螺紋錐度1∶6，螺距6。35mm，齒高2mm，引導角為20°、承載角為-3°，齒頂、齒底平行於鋼管軸線，鑽杆管體公螺紋的小端部有公螺紋抗扭矩臺階P，公螺紋的大端部有公螺紋抗扭矩臺階Q。鑽杆管體母螺紋的小端部有母螺紋抗扭矩臺階U，母螺紋的大端部有母螺紋抗扭矩臺階E，母螺紋的外加厚處的直徑是不漸變的，有6mm的突變K，螺紋全部鍍銅。
實施例二27/8的G105鑽杆本鑽杆管體的加厚長度Leu，Leu＝160mm。加厚形式是內外加厚，外加厚直徑97mm，內加厚的內徑是50mm，鑽杆管體的加厚管一端上加工的兩級錐度鉤形螺紋G；另一端上加工的鉤形螺紋M，螺紋錐度1∶6，螺距6。35mm，齒高2mm，引導角為20°、承載角為-3°，齒頂、齒底平行於鋼管軸線，鑽杆管體公螺紋的小端部有公螺紋抗扭矩臺階P，公螺紋的大端部有公螺紋抗扭矩臺階Q。鑽杆管體母螺紋的小端部有母螺紋抗扭矩臺階U，母螺紋的大端部有母螺紋抗扭矩臺階E，母螺紋的外加厚處的直徑是不漸變的，有6mm的突變K，螺紋全部鍍銅。
圖1中11為母工具接頭，12為焊縫，13為公工具接頭。
權利要求1.一種螺紋連接的鑽杆，其特徵是鑽杆管體(8)的兩端分別為可以相互連接的母螺紋(1)和公螺紋(2)，並且各鑽杆管體(8)間僅由螺紋連接。
2.根據權利要求1所述螺紋連接的鑽杆，其特徵是鑽杆管體(8)兩端的內、外壁加厚，加厚處的外徑大於管體外徑，加厚處的內徑小於管體內徑。
3.根據權利要求1所述螺紋連接的鑽杆，其特徵是鑽杆管體(8)母螺紋一端的外壁加厚段與鑽杆管體(8)的結合部有≥3毫米的突變，在突變處形成臺階(3)。
4.根據權利要求1所述螺紋連接的鑽杆，其特徵是螺紋為鉤形螺紋，鉤形螺紋的承載面(9)與鑽杆管體(8)中心線的夾角α小於90°。
5.根據權利要求1所述螺紋連接的鑽杆，其特徵是公螺紋(2)的小端有內抗扭矩臺階(4)，公螺紋(2)的大端有外抗扭矩臺階(5)。
6.根據權利要求1所述螺紋連接的鑽杆，其特徵是母螺紋(1)的小端有內抗扭矩臺階(7)，母螺紋(1)大端有外抗扭矩臺階(6)。
7.根據權利要求4或5或6所述螺紋連接的鑽杆，其特徵是公螺紋(2)的小端內抗扭矩臺階(4)與母螺紋(1)的小端內抗扭矩臺階(7)相接觸，公螺紋(2)的大端外抗扭矩臺階(5)與母螺紋(1)的大端外抗扭矩臺階(6)相接觸。
8.根據權利要求1或4所述螺紋連接的鑽杆，其特徵是螺紋為多級錐度的螺紋。
9.根據權利要求1所述螺紋連接的鑽杆，其特徵是在公螺紋(2)小端的內抗扭矩臺階(4)與母螺紋(1)小端的內抗扭矩臺階(7)之間為徑向過盈配合，或/和公螺紋(2)大端的外抗扭矩臺階(5)與母螺紋(1)大端的外抗扭矩臺階(6)之間為徑向過盈配合。
專利摘要本實用新型涉及螺紋連接接頭，具體地說是一種螺紋連接的鑽杆。按照本實用新型所提供的設計方案，鑽杆管體的兩端分別為可以相互連接的母螺紋和公螺紋，並且各鑽杆管體間僅由螺紋連接。鑽杆管體兩端的內、外壁加厚，加厚處的外徑大於管體外徑，加厚處的內徑小於管體內徑。鑽杆管體母螺紋一端的外壁加厚段與鑽杆管體的結合部有≥3毫米的突變，在突變處形成臺階。螺紋為鉤形螺紋，並且，鉤形螺紋承載面與鑽杆管體中心線的夾角α小於90°。本實用新型通過改變鑽杆的結構及加工工藝，提高鑽杆的性能，克服目前API標準生產的鑽杆在油田使用中的不良性能，簡化鑽杆生產工藝，降低成本。
文檔編號E21B17/02GK2779036SQ20042005487
公開日2006年5月10日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年12月29日
發明者吳華, 張毅, 羅日新, 陸金福, 樸龍華 申請人:上海佳駿石油設備配件有限公司