用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法
2023-04-28 19:31:21 1
用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法，該方法包括：成型步驟；將鑽杆接頭加工成包含若干個臺肩的臺階狀結構；其中，位於所述鑽杆接頭最外層的臺肩外徑設定為K1，位於所述鑽杆接頭最內層的臺肩外徑設定為K2；所述K1比所述K2大4mm-10mm；加熱步驟；將位於所述鑽杆接頭最外層的臺肩表面溫度加熱至T1；冷卻步驟；對所述鑽杆接頭最外層的臺肩表面進行淬火冷卻處理至所述最外層的臺肩表面溫度為T2，並從T2開始自然冷卻；其中，所述T1比所述T2大600℃-750℃。本發明具有操作工藝簡單、耐磨性能強的特點，有效避免了鑽杆接頭內層臺肩的磨損，減少了維修、更替次數。
【專利說明】用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於鑽杆【技術領域】，特別涉及一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法。
【背景技術】
[0002]鑽杆是石油天然氣鑽井過程中的一種最常用工具，由鑽杆管體和鑽杆接頭兩部分組成。由於鑽杆接頭外徑遠大於鑽杆管體外徑，所以鑽井過程中，鑽杆接頭部位易發生磨損。鑽杆接頭的磨損降低了鑽杆接頭的承載能力，磨損量過大時將會導致鑽杆發生早期失效或報廢。請參閱圖2，為了降低鑽杆接頭的磨損，目前的主要解決方法是在鑽杆接頭外表面敷焊一層硬度較高的耐磨帶材料。在實際作業過程中，耐磨帶材料首先發生磨損，從而避免鑽杆接頭外表面的磨損，如圖1所示；但其缺點在於耐磨帶材料價格昂貴，極大的增加了運營成本，且敷焊的耐磨帶易開裂剝落。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性方法，該方法具有操作工藝簡單、製備鑽杆接頭耐磨性能強的特點。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供了一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性方法，包括:成型步驟；將鑽杆接頭加工成包含若干個臺肩的臺階狀結構；其中，位於所述鑽杆接頭最外層的臺肩外徑設定為K1，位於所述鑽杆接頭最內層的臺肩外徑設定為K2 ;所述K1比所述K2大4mm-10mm ;加熱步驟；將位於所述鑽杆接頭最外層的臺肩表面溫度加熱至T1 ;冷卻步驟；對所述鑽杆接頭最外層的臺肩表面進行淬火冷卻處理至所述最外層的臺肩表面溫度為T2，並從T2開始自然冷卻；其中，所述T1比所述1'2大6001: -750°C。
[0005]進一步地，所述加熱步驟包括:用時5S-10S將位於所述鑽杆接頭最外層的臺肩表面溫度加熱至T1 ;並對所述鑽杆接頭最外層的臺肩表面在所述T1下保溫3S-10S。
[0006]進一步地,位於所述鑽杆接頭最外層的臺肩長度K3的數值範圍是80mm-115mm。
[0007]進一步地，所述T1的數值範圍是900°C -950°C。
[0008]一方面，所述成型步驟可包括:將鑽杆接頭加工成包含2臺肩的臺階狀結構，包括:第一臺肩、第二臺肩；將所述第一臺肩的外徑設定為185mm，所述第二臺肩的外徑設定為175mm ;其中，所述第一臺肩與所述第二臺肩以圓弧過渡，所述圓弧的曲率半徑是8mm。所述加熱步驟包括:用時5S將所述第一臺肩的表面溫度加熱至930°C ;將所述第一臺肩在930°C下保溫5S。
[0009]又一方面，所述成型步驟可包括:將鑽杆接頭加工成包含2臺肩的臺階狀結構，包括:第一臺肩、第二臺肩；將所述第一臺肩的外徑設定為215mm，所述第二臺肩的外徑設定為195mm ;其中，所述第一臺肩與所述第二臺肩以圓弧過渡,所述圓弧的曲率半徑是12mm。所述加熱步驟包括:用時IOS將所述第一臺肩的表面溫度加熱至950°C;將所述第一臺肩在950°C下保溫IOS。[0010]再一方面，所述成型步驟可包括:將鑽杆接頭加工成包含2臺肩的臺階狀結構，包括:第一臺肩、第二臺肩；將所述第一臺肩的外徑設定為145mm，所述第二臺肩的外徑設定為140mm ;其中，所述第一臺肩與所述第二臺肩以圓弧過渡，所述圓弧的曲率半徑是5mm。所述加熱步驟包括:用時3S將所述第一臺肩的表面溫度加熱至900°C ;將所述第一臺肩在900°C下保溫3S。
[0011 ] 本發明提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法，將鑽杆接頭加工成包含若干個臺肩的臺階狀(階梯狀)結構；並對鑽杆接頭最外層的臺肩表面依次通過加熱步驟、冷卻步驟分別進行加熱、冷卻處理；使得最終鑽杆接頭最外層的臺肩表面(耐磨臺肩)硬度大於HRC50，具有操作工藝簡單、耐磨性能強的特點，有效避免了鑽杆接頭內層臺肩的磨損，減少了維修、更替次數。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為本發明實施例提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法整體工藝流程示意圖；以及
[0014]圖2為現有技術中敷焊耐磨帶的鑽杆內螺紋接頭示意圖；以及
[0015]圖3為本發明實施例提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法中，鑽杆內螺紋接頭加工成型後的結構示意圖以及
[0016]圖4為本發明實施例提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法中，成型步驟的工藝流程示意圖一；以及
[0017]圖5為本發明實施例提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法中，加熱步驟的工藝流程示意圖一；以及
[0018]圖6為本發明實施例提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法中，成型步驟的工藝流程示意圖二；以及
[0019]圖7為本發明實施例提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法中，加熱步驟的工藝流程示意圖二 ；以及
[0020]圖8為本發明實施例提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法中，成型步驟的工藝流程示意圖三；以及
[0021]圖9為本發明實施例提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法中，加熱步驟的工藝流程示意圖三。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。[0023]請參閱圖1，本發明提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法，具體包括如下步驟:
[0024]成型步驟101:將鑽杆接頭加工成包含若干個臺肩的臺階狀(階梯狀)結構；其中，位於鑽杆接頭最外層的臺肩外徑設定為K1，位於鑽杆接頭最內層的臺肩外徑設定為K2 ;且K1數值比K2數值大4mm-10mm ；
[0025]具體來說，本成型步驟101中最外層的臺肩長度可設置為K3，且K3數值範圍可設定為 80mm-115mmο
[0026]加熱步驟102，將位於鑽杆接頭最外層的臺肩表面溫度加熱至T1 ；
[0027]優選的，可通過將感應加熱線圈套設在鑽杆接頭最外層的臺肩表面上，用時5S-10S將位於鑽杆接頭最外層的臺肩表面溫度加熱至T1 ;並對鑽杆接頭最外層的臺肩表面在所述T1下保溫3S-10S;
[0028]冷卻步驟103，對鑽杆接頭最外層的臺肩表面進行淬火冷卻處理至最外層的臺肩表面溫度為τ2，並從T2開始自然冷卻；其中，T1數值比T2數值大600°C -750°C ；
[0029]優選的，可通過採用淬火液對經過在T1下保溫3S-10S後的鑽杆接頭最外層的臺肩表面進行淬火冷卻處理，待鑽杆接頭最外層的臺肩表面溫度降至T2時停止噴淋淬火液，並從T2開始讓其自然冷卻；
[0030]請參閱圖3，在成型步驟101中，為便於鑽杆接頭結構設計簡便、成本低廉，可將鑽杆接頭加工成包含2個臺肩的臺階狀(階梯狀)結構，即包括:第一臺肩201 (耐磨臺肩)、第二臺肩202 (工作檯肩)，第一臺肩201用於保護第二臺肩202免受磨損；其中，第一臺肩201、第二臺肩202之間以光滑圓弧203過渡，光滑圓弧203的曲率半徑可大於4mm ;第一臺肩201的寬度大於第二臺肩202的寬度；下面，以將鑽杆接頭加工成包含2個臺肩的臺階狀(階梯狀)結構為例，通過實施例一、實施例二及實施例三對本發明提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法做進一步詳細說明，以支持本發明所要解決的技術問題。
[0031]實施例一
[0032]請參閱圖4-5，本實施例一提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法:
[0033]成型步驟101可具體包括:步驟lOlal，將鑽杆接頭加工成包含2臺肩的臺階狀結構，即包括:第一臺肩201、第二臺肩202 ;步驟101a2，將第一臺肩201的外徑設定為185mm，第二臺肩202的外徑設定為175mm ;其中，第一臺肩201與第二臺肩202以光滑圓弧203過渡，該圓弧203的曲率半徑是8mm。對由第一臺肩201、第二臺肩202構成的鑽杆接頭進行調製處理，該鑽杆接頭的金相組織為回火索氏體；
[0034]加熱步驟102可具體包括:步驟102al，用時5S將第一臺肩201的表面溫度加熱至930°C ;步驟102a2，將第一臺肩201在930°C下保溫5S ；
[0035]需要指出的是，通過淬火液對經過在930°C下保溫5S處理後的第一臺肩201的表面進行淬火冷卻處理，待第一臺肩201表面溫度降至240°C時停止噴淋淬火液，自然冷卻；此時第一臺肩201的金相組織為馬氏體組織，硬度為HRC54-HRC56。
[0036]實施例二
[0037]請參閱圖6-7，本實施例二提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法:
[0038]成型步驟101可具體包括:步驟lOlbl，將鑽杆接頭加工成包含2臺肩的臺階狀結構，即包括:第一臺肩201、第二臺肩202 ;步驟101b2，將第一臺肩201的外徑設定為215mm，第二臺肩202的外徑設定為195mm ;其中，第一臺肩201與第二臺肩202以光滑圓弧203過渡，該圓弧203的曲率半徑是12mm。對由第一臺肩201、第二臺肩202構成的鑽杆接頭進行調製處理，該鑽杆接頭的金相組織為回火索氏體；
[0039]加熱步驟102可具體包括:步驟102bl，用時IOS將第一臺肩201的表面溫度加熱至950°C ;步驟102b2，將第一臺肩201在950°C下保溫10S;
[0040]需要指出的是，通過淬火液對經過在950°C下保溫IOS處理後的第一臺肩201的表面進行淬火冷卻處理，待第一臺肩201表面溫度降至300°C時停止噴淋淬火液，自然冷卻；此時第一臺肩201的金相組織為馬氏體組織，硬度為HRC52-HRC55。
[0041]實施例三
[0042]請參閱圖8-9，本實施例三提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法:
[0043]成型步驟101可具體包括:步驟lOlcl，將鑽杆接頭加工成包含2臺肩的臺階狀結構，即包括:第一臺肩201、第二臺肩202 ;步驟101c2，將第一臺肩201的外徑設定為145mm，第二臺肩202的外徑設定為140mm ;其中，第一臺肩201與第二臺肩202以光滑圓弧203過渡，該圓弧203的曲率半徑是5mm。對由第一臺肩201、第二臺肩202構成的鑽杆接頭進行調製處理，該鑽杆接頭的金相組織為回火索氏體；
[0044]加熱步驟102可具體包括:步驟102cl，用時IOS將第一臺肩201的表面溫度加熱至900°C ;步驟102c2，將第一臺肩201在950°C下保溫3S ;
[0045]需要指出的是，通過淬火液對經過在900°C下保溫3S處理後的第一臺肩201的表面進行淬火冷卻處理，待第一臺肩201表面溫度降至200°C時停止噴淋淬火液，自然冷卻；此時第一臺肩201的金相組織為馬氏體組織，硬度為HRC55-HRC60。
[0046]本發明提供的一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法，將鑽杆接頭加工成包含若干個臺肩的臺階狀(階梯狀)結構；並對鑽杆接頭最外層的臺肩表面依次通過加熱步驟、冷卻步驟分別進行加熱、冷卻處理；使得最終鑽杆接頭最外層的臺肩表面(耐磨臺肩)硬度大於HRC50，具有耐磨性能強的特點，有效避免了鑽杆接頭內層臺肩的磨損，減少了維修、更替次數，降低了製造成本，具有適用性廣的特點。
[0047]最後所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種用於提高鑽杆內螺紋接頭耐磨性的方法，其特徵在於，包括: 成型步驟；將鑽杆接頭加工成包含若干個臺肩的臺階狀結構；其中，位於所述鑽杆接頭最外層的臺肩外徑設定為K1，位於所述鑽杆接頭最內層的臺肩外徑設定為K2 ;所述K1比所述 K2 大 4mm~ 10mm ； 加熱步驟；將位於所述鑽杆接頭最外層的臺肩表面溫度加熱至T1 ； 冷卻步驟；對所述鑽杆接頭最外層的臺肩表面進行淬火冷卻處理至所述最外層的臺肩表面溫度為T2，並從T2開始自然冷卻；其中，所述T1比所述T2高600°C-750°c。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述加熱步驟包括: 用時5S-10S將位於所述鑽杆接頭最外層的臺肩表面溫度加熱至T1 ;並對所述鑽杆接頭最外層的臺肩表面在所述T1下保溫3S-10S。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於: 位於所述鑽杆接頭最外層的臺肩長度K3的數值範圍是80mm-115mm。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於: 所述T1的數值範圍是900°C -950°C。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述成型步驟包括: 將鑽杆接頭加工成包含2臺肩的臺階狀結構，包括:第一臺肩、第二臺肩； 將所述第一臺肩的外徑設定為185mm，所述第二臺肩的外徑設定為175mm;其中，所述第一臺肩與所述第二臺肩以圓弧過渡，所述圓弧的曲率半徑是8mm。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述加熱步驟包括: 用時5S將所述第一臺肩的表面溫度加熱至930°C ； 將所述第一臺肩在930°C下保溫5S。
7.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述成型步驟包括: 將鑽杆接頭加工成包含2臺肩的臺階狀結構，包括:第一臺肩、第二臺肩； 將所述第一臺肩的外徑設定為215mm，所述第二臺肩的外徑設定為195mm;其中，所述第一臺肩與所述第二臺肩以圓弧過渡，所述圓弧的曲率半徑是12mm。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述加熱步驟包括: 用時IOS將所述第一臺肩的表面溫度加熱至950°C ； 將所述第一臺肩在950°C下保溫10S。
9.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述成型步驟包括: 將鑽杆接頭加工成包含2臺肩的臺階狀結構，包括:第一臺肩、第二臺肩； 將所述第一臺肩的外徑設定為145mm,所述第二臺肩的外徑設定為140mm;其中，所述第一臺肩與所述第二臺肩以圓弧過渡，所述圓弧的曲率半徑是5mm。
10.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述加熱步驟包括: 用時3S將所述第一臺肩的表面溫度加熱至900°C ； 將所述第一臺肩在900°C下保溫3S。
【文檔編號】C21D9/00GK103867136SQ201310746042
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】李方坡, 劉永剛, 韓禮紅 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