[發明專利]防熱裂鉆桿內螺紋接頭及其制備方法

有效

• 申請號: 201210210808.3
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102704863A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 劉永剛;李方坡;葉頂鵬;鄢智;李孝軍
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團石油管工程技術研究院
• 主分類號: E21B17/042
• 分類號: E21B17/042;C25D3/58;C25D7/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李景輝

技術領域

本發明涉及石油勘探及煤層氣勘探工程中所需要的鉆桿，具體而言，涉及一種防熱裂鉆桿內螺紋接頭及其制備方法。

背景技術

鉆桿是石油天然氣勘探與開發中的一種重要工具，是鉆柱系統的重要組成部分，位于整個鉆柱的上部，占整個鉆柱長度的80％～90％，它不僅是鉆井液的循環通道，而且在鉆井中傳遞扭矩，承受拉壓，彎曲，扭轉等多種載荷的復合作用。因此，鉆桿在鉆進作業中的運動方式除了繞自身軸線自轉外，還常常以井眼軸線為軸線進行公轉，從而導致鉆桿接頭與井壁或套管發生摩擦磨損，造成鉆桿接頭均勻磨損或偏磨，尤其以超深井、超長水平井、大位移井等復雜工況井最為常見。當摩擦力很大或較長時間處于摩擦接觸狀態時，摩擦表面缺少鉆井液的冷卻和潤滑，摩擦熱在摩擦表面聚集，使鉆桿接頭摩擦表面局部溫度過高，達到了金屬相變的溫度，摩擦部位區域組織將發生相變，形成淬火裂紋，即常說的摩擦熱裂，從而導致鉆桿失效，造成井下事故。

發明內容

本發明的目的是通過對鉆桿內螺紋接頭進行表面處理，使鉆桿外表面形成一層具有優良的耐磨性和良好的導熱性的材料組織，從而有效地解決鉆桿接頭與井壁或套管間摩擦磨損時摩擦熱的聚集，減少鉆桿接頭磨損，避免摩擦熱裂的產生。

為此，本發明提出一種防熱裂鉆桿內螺紋接頭，所述防熱裂鉆桿內螺紋接頭包括：外側表面，所述防熱裂鉆桿內螺紋接頭還包括：位于所述外側表面上的銅基合金鍍層。

進一步地，所述防熱裂鉆桿內螺紋接頭還包括：內螺紋內徑段段、臺肩和端面，所述臺肩位于所述內螺紋內徑段和所述端面之間，所述銅基合金鍍層的端部與所述端面平齊。

進一步地，所述銅基合金鍍層為環形，所述銅基合金鍍層的厚度為0.05～0.35mm。

進一步地，所述銅基合金鍍層的寬度為95～105mm。

進一步地，所述銅基合金鍍層通過電鍍制成。

本發明還提出一種制備方法，在鉆桿內螺紋接頭端部區域外側表面形成一層銅基合金鍍層。

進一步地，所述制備方法通過電鍍的方式在所述鉆桿內螺紋接頭端部區域外側表面形成一層銅基合金鍍層。

進一步地，所述制備方法包括：A、清除鉆桿內螺紋接頭外側表面的雜質或附著物；B、然后，將所述鉆桿內螺紋接頭的端面和臺肩采用凝膠樹脂密封好；C、將密封好所述端面和臺肩的所述鉆桿內螺紋接頭放入電鍍池；D、對所述鉆桿內螺紋接頭的外側表面進行電凈處理，清水沖凈后干燥；E、然后，對所述鉆桿內螺紋接頭的外側表面進行二次活化，清水沖凈后干燥；F、對所述鉆桿內螺紋接頭的外側表面進行鍍銅合金處理，清水沖凈后干燥。

進一步地，所述電鍍池內加入電凈液、活化液和銅基合金，所述電鍍池液體高度為95～105mm。

進一步地，所述電鍍工作環境為10至40℃，工作電壓為交流380±38V。

本發明在鉆桿內螺紋接頭端部區域外側表面形成一層具有優良的耐磨性和良好的導熱性的銅基合金材料，一是可以有效地減少鉆桿接頭的磨損，二是可以有效地解決鉆桿內螺紋接頭與井壁或套管間摩擦磨損時摩擦熱的聚集問題，防止摩擦接觸部位因摩擦熱的聚焦而產生過高的溫度使接頭材料組織發生相變，避免摩擦熱裂的產生。

附圖說明

圖1為根據本發明實施例的防熱裂鉆桿內螺紋接頭結構示意圖。

附圖標號說明：

1、鉆桿內螺紋接頭?2、銅基合金鍍層?3、端面?4、臺肩?5、內螺紋內徑段

6、外側表面

具體實施方式

為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本發明的具體實施方式。

如圖1所示，根據本發明實施例的防熱裂鉆桿內螺紋接頭1主要是在現有的鉆桿內螺紋接頭的結構上對外側表面進行了處理和改進。根據本發明實施例的防熱裂鉆桿內螺紋接頭1與現有的鉆桿內螺紋接頭的主要區別在于，根據本發明實施例的防熱裂鉆桿內螺紋接頭1包括：外側表面6，所述防熱裂鉆桿內螺紋接頭1還包括：位于所述外側表面6上的銅基合金鍍層2。銅基合金鍍層2的材質例如采用適宜電鍍的銅基鎳-磷合金或銅基鎳-鎢-磷合金，關于適宜電鍍的銅基鎳-磷合金或銅基鎳-鎢-磷合金的成分可以參考現有技術。。銅基合金鍍層2具有優良的耐磨性和良好的導熱性，從而有效地解決鉆桿接頭與井壁或套管間摩擦磨損時摩擦熱的聚集，減少鉆桿接頭磨損，避免摩擦熱裂的產生。進一步地，所述銅基合金鍍層通過電鍍制成。這樣，不破壞鉆桿內螺紋接頭處的強度和結構。當然，本發明不限于采用電鍍的方式進行鍍層處理，也可以采用其他合適方式。