石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺的製作方法

2023-05-16 19:07:06 2

專利名稱：石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油鑽具接頭幾何尺寸測量技術領域，是一種對石油鑽具接頭倒 角直徑進行測量的專用遊標卡尺。
背景技術：
目前，石油鑽具是通過帶有一定錐度的專用錐螺紋接頭逐根連接成鑽柱，下入井 裡完成鑽井任務的。石油鑽具包括鑽鋌、鑽杆和接頭等。石油鑽具兩端分別有外螺紋接頭 和內螺紋接頭。為了確保石油鑽具連接螺紋的加工尺寸精度和互換性，提高鑽具螺紋連接 的安全可靠性，API SPEC 5DP-2009《鑽杆規範》(美國石油學會標準)和IS011961 2008 標準中都對鑽具螺紋接頭的幾何尺寸及螺紋參數有著明確的尺寸公差要求。鑽具接頭倒角直徑(DF)屬於API SPEC 5DP要求測量的一項重要的幾何尺寸參 數，該規範同時規定了其公差要求。鑽具接頭倒角直徑是鑽具兩端的圓錐面(一般為45° 倒角)與鑽具兩端的平面(密封端面)相交圓的直徑。在產品檢驗時，常規的卡尺和測量 方法很難實現對該鑽具接頭倒角直徑進行準確、有效的測量。因此，有必要設計一種新型的測量工具來對鑽具接頭倒角直徑進行準確、有效的 測量，滿足鑽具接頭加工檢驗的需要，確保鑽具螺紋接頭連接的安全可靠。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺，準確測量 石油鑽具接頭倒角直徑，克服鑽具接頭倒角直徑無法準確測量，且測量工作效率不高的不 足。本實用新型採用的技術方案是石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺，主要由主 測量尺、固定測量臂、遊動測量臂、固定基準塊、遊動基準塊、固定鋼球測頭和遊動鋼球測頭 組成，在主測量尺的上表面有刻度，在主測量尺的零點端下表面固定有固定基準塊，固定基 準塊的測量面與刻度零點相對齊，在副尺(遊動尺)的下表面固定有遊動基準塊。其特徵 在於在主測量尺的零點端下表面固定有固定測量臂，固定測量臂為矩形體，固定測量臂在 固定基準塊的外側；在副尺(遊動尺)的下表面固定有遊動測量臂，遊動測量臂為矩形體， 遊動測量臂在遊動基準塊外側。在固定測量臂的內側面固定有一個固定鋼球測頭固定鋼球 測頭與固定測量臂的內側面相切；在遊動測量臂的內側面固定有一個遊動鋼球測頭，遊動 鋼球測頭與遊動測量臂的內側面相切。為了便於計算，固定基準塊和遊動基準塊的寬度分別都為15mm ；固定鋼球測頭和 遊動鋼球測頭的直徑為5mm ；即測量時起始零位為20mm。同時，固定鋼球測頭的中心到固定 基準塊的下平面距離為4mm ；遊動鋼球測頭的中心到遊動基準塊的下平面距離為4mm。石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺的使用參閱圖2。測量時，將固定基準塊4 緊貼鑽具接頭8密封端面上，並保持固定鋼球測頭6與鑽具接頭8倒角面緊貼；然後移動遊 動測量臂3，使遊動基準塊5與鑽具接頭8密封端面緊貼，並使遊動鋼球測頭7與鑽具接頭8倒角面緊貼；讀出鑽具接頭倒角直徑(DF)數值。固定基準塊4和遊動基準塊5按照鑽具 接頭8的倒角角度為45°，可計算出相應的測量點與真實的鑽具接頭倒角直徑(DF)值之 間的補償量為一定值。所以，DF= (L+20+2*Ll)mm，公式中L為實際測量長度。通過在卡尺 上對補償值Ll進行預先補償，這樣就可實現了對鑽具接頭倒角直徑(DF)值準確、便捷的測 量，極大的提高了測量的準確度和工作效率。計算原理參閱圖3。計算出|GH|的值。因為ZY =Z β =Z α =Z θ = 45°，所以|GH因為|BC所以|GH因為|ι
536mm0所以GH故，用此卡尺檢測石油鑽具內螺紋接頭倒角直徑(DF)需要在固定鋼球測頭6與遊 動鋼球測頭7間加入的補償量L1 = 5. 036mm, Df =(實測值L+20+2*5. 036) mm。通過對該卡尺測量方法補償量的計算，可計算出補償量為常數，即當固定基準塊 4和遊動基準塊5的寬度分別都為15mm ；固定鋼球測頭6和遊動鋼球測頭7的直徑為5mm ； 固定鋼球測頭6和遊動鋼球測頭7的中心到固定基準塊4和遊動基準塊5的的距離為4mm， 此時的補償量等於5. 036mm。測量時，通過對該補償常數的預修正即可準確、直接的測量出 Df值的真值，最終完成對鑽具接頭倒角直徑的測量。本實用新型的有益效果本實用新型石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺，能準 確測量石油鑽具接頭倒角直徑，在保證測量準確性的前提下，提高石油鑽具接頭倒角直徑 測量準確度及工作效率。

圖1是石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺結構示意圖。圖2是使用石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺測量鑽具接頭倒角直徑的示意 圖。圖2中的專用卡尺是圖1中的專用卡尺的仰視圖。圖3是石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺的原理圖。圖中，1.主測量尺，2.固定測量臂，3.遊動測量臂，4.固定基準塊，5.遊動基準塊， 6.固定鋼球測頭，7.遊動鋼球測頭，8.鑽具接頭。
具體實施方式
實施例1 以一個石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺為例，對本實用新型作進 一步詳細說明。參閱圖1。本實用新型石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺，其結構與普通遊標 卡尺的結構相近似，在普通遊標卡尺的結構上進行改進。專用卡尺主要由主測量尺1、固定 測量臂2、遊動測量臂3、固定基準塊4、遊動基準塊5、固定鋼球測頭6和遊動鋼球測頭7組
=GCI +1CD = |FE| + |rI+ |CDI = GD ；
=I CD I，IBCI = I OB I -1 r |， =GC|+|0B|-|r ；
=2. 5mm, FE = OF | -1 r = 1. 5mm, |0B| = |r|/sin θ =GCI +1 OB I -1 r = 4+(3. 536-2. 5) = 5. 036mm。
4成。在主測量尺1的上表面有長度刻度，在主測量尺1的零點端下表面通過螺釘固定有一 個固定基準塊4，固定基準塊4的測量面與刻度零點相對齊，在副尺(遊動尺)的下表面通 過螺釘固定有一個遊動基準塊5。在主測量尺1的零點端下表面固定有固定測量臂2，固定 測量臂2為矩形體，固定測量臂2在固定基準塊4的外側；在副尺(遊動尺)的下表面固定 有遊動測量臂3，遊動測量臂3為矩形體，遊動測量臂3在遊動基準塊5外側。在固定測量 臂2的內側面固定有一個固定鋼球測頭6，固定鋼球測頭6與固定測量臂2的內側面相切； 在遊動測量臂3的內側面固定有一個遊動鋼球測頭7，遊動鋼球測頭7與遊動測量臂3的內 側面相切。 固定基準塊4和遊動基準塊5的寬度分別都為15mm ；固定鋼球測頭6和遊動鋼球 測頭7的直徑為5mm ；固定鋼球測頭6的中心到固定基準塊4的下平面距離為4mm ；遊動鋼 球測頭7的中心到遊動基準塊5的下平面距離為4mm。
權利要求1.一種石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺，主要由主測量尺(1)、固定測量臂(2)、 遊動測量臂(3)、固定基準塊(4)、遊動基準塊(5)、固定鋼球測頭(6)和遊動鋼球測頭(7) 組成，在主測量尺(1)的上表面有刻度，在主測量尺(1)的零點端下表面固定有固定基準塊 (4)，固定基準塊⑷的測量面與刻度零點相對齊，在副尺的下表面固定有遊動基準塊(5)； 其特徵在於在主測量尺(1)的零點端下表面固定有固定測量臂(2)，固定測量臂(2)為矩 形體，固定測量臂(2)在固定基準塊(4)的外側；在副尺的下表面固定有遊動測量臂(3)， 遊動測量臂(3)為矩形體，遊動測量臂(3)在遊動基準塊(5)外側；在固定測量臂(2)的內 側面固定有一個固定鋼球測頭(6)，固定鋼球測頭(6)與固定測量臂(2)的內側面相切；在 遊動測量臂(3)的內側面固定有一個遊動鋼球測頭(7)，遊動鋼球測頭(7)與遊動測量臂 (3)的內側面相切。
2.根據權利要求1所述的石油鑽具接頭倒角直徑專用測量卡尺，其特徵是固定基準 塊(4)和遊動基準塊(5)的寬度分別都為15mm ；固定鋼球測頭(6)和遊動鋼球測頭(7)的 直徑為5mm;固定鋼球測頭(6)的中心到固定基準塊(4)的下平面距離為4mm ；遊動鋼球測 頭(7)的中心到遊動基準塊(5)的下平面距離為4mm。
專利摘要石油鑽具接頭倒角直徑測量專用卡尺，應用於測量石油鑽具接頭倒角直徑。在主測量尺的零點端下表面固定有固定基準塊，固定基準塊的測量面與刻度零點相對齊，在副尺的下表面固定有遊動基準塊。其特徵在於在主測量尺的零點端下表面固定有固定測量臂，固定測量臂為矩形體，固定測量臂在固定基準塊的外側；在副尺的下表面固定有遊動測量臂，遊動測量臂為矩形體，遊動測量臂在遊動基準塊外側。在固定測量臂的內側面固定有一個固定鋼球測頭；在遊動測量臂的內側面固定有一個遊動鋼球測頭。效果是能準確測量石油鑽具接頭倒角直徑，解決了石油鑽具接頭倒角直徑無法直接精確測量的問題，提高了測量的準確度和效率。
文檔編號G01B3/20GK201780067SQ20102028986
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月12日 優先權日2010年8月12日
發明者馮娜, 衛尊義, 吳健, 李光峰, 白小亮, 艾裕豐 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所