[發明專利]一種大規格鉆桿及其制造方法

無效

• 申請號: 201210405431.7
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN103775002A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 趙鵬;于杰;殷光虹;王超峰;喻明智;董長富
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;E21B17/042;C21D1/25;C21D9/08;C21D9/50
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發明涉及一種土層或巖石鉆進工具及其制造方法，尤其涉及一種鉆桿及其制造方法。

背景技術

用于石油天然氣鉆探的鉆桿是按API（美國石油學會，American?Petroleum?Institute）標準生產制造的。根據API?SPEC?5DP的標準，鉆桿的外徑從60.32mm至168.28mm，其中外徑為127mm，139.7mm及168.28mm的鉆桿均稱為大規格鉆桿。大規格鉆桿主要用于鉆柱上部，需要承受較大的拉伸與扭轉載荷，其技術要求很高。

隨著世界油氣資源的開發和石油工業的發展，油氣開采的難度逐漸加大，目前油氣開發已轉向非常規資源的開發，所以造成石油鉆桿工作條件的日趨惡劣。API所規定的標準鉆桿已難以滿足日益苛刻的鉆井作業要求。為了應對一些苛刻的特殊鉆井要求，各國均致力于開發大規格非API規格的鉆桿產品。例如，埋藏較深的含H₂S成分的油氣資源是非常規油氣資源的重要組成部分。對于超深井的鉆探，本應采用API規定的135鋼級鉆桿，但是由于135鋼級鉆桿強度較高，對H₂S非常敏感，容易產生硫化物應力腐蝕開裂，從而導致鉆桿發生斷裂事故。因此，對于超深含硫井，可以采用強度較低的105鋼級進行鉆探。對于API標準的大規格鉆桿，105鋼級的127mm與139.7mm鉆桿管體強度低，無法滿足鉆柱的強度設計要求；105鋼級的168.28mm鉆桿需要較大的大鉤載荷，必須更換鉆井設備，顯著增加成本；因此，API的105鋼級的大規格鉆桿均不能滿足超深含硫井的鉆探需求。

公開號為US6244631B1，公開日為2001年6月12日，名稱為“高效鉆桿”的美國專利文獻公開了一種大規格非API鉆桿產品。該鉆桿主要為大位移井鉆井設計，具有管體外徑較大，接頭外徑較小以及接頭內徑較大的特點，其管體外徑為149.23mm，接頭外徑為177.8mm，內徑為108mm。與127mm及139.7mm鉆桿相比，149.23mm鉆桿水力特性較好。與168.28mm鉆桿相比，149.23mm鉆桿無須犧牲鉆機空間，也無須較大的大鉤載荷，不用更換鉆井設備。相較而言，149.23mm比較適合于大位移井的鉆探施工。但是該專利所述的鉆桿過于追求接頭小外徑、大內徑的緊湊性設計，所以在接頭屈服強度較低的情況下，其接頭抗扭強度過低，也不適合超深含硫井的勘探。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大規格鉆桿及其制造方法，該大規格鉆桿的管體外徑較大，接頭內外徑尺寸適中，能承受較大的拉伸和扭轉載荷，能滿足105鋼級鉆桿鉆探含硫超深井的工況要求。

為了實現本發明的目的，本發明提供了一種大規格鉆桿，其包括：一管體，所述管體的兩端分別具有一厚度相同的加厚端，管體的外徑大于127mm；一個內螺紋接頭和一個外螺紋接頭分別與各加厚端固定連接；所述管體的外徑為P_OD，內徑為P_ID，內螺紋接頭和外螺紋接頭的外徑均為TJ_OD，內徑均為TJ_ID；

并且該大規格鉆桿滿足：

本發明所述的大規格鉆桿選用105鋼級的鉆桿。API的105鋼級的鉆桿包括三種規格127mm，139.7mm及168.28mm，但是這三種規格的鉆桿都不能應用含硫超深井的鉆探開發。為了能獲得滿足含硫超深井的工況要求的鉆桿，對105鋼級的鉆桿的兩端進行加厚處理，并通過上述公式來確定與鉆桿相匹配的接頭，并將接頭與鉆桿的加厚端相連接，以形成管體外徑較大，管體兩端接頭內外徑尺寸適中的鉆桿。因此，該鉆桿管體具有一定強度，并且鉆桿接頭屈服強度和抗扭強度較高，能夠適應在含H₂S的油氣田中進行勘探開采。

進一度地，所述大規格鉆桿的管體的外徑P_OD為152.4mm。

進一步地，所述大規格鉆桿的內螺紋接頭和外螺紋接頭的外徑TJ_OD為184.2mm。

進一步地，所述大規格鉆桿的內螺紋接頭和外螺紋接頭的內徑TJ_ID為101.6mm。

相應地，本發明還提供一種大規格鉆桿的制造方法，具體步驟為：首先對管體兩端進行加厚處理；然后對管體進行全長調質熱處理；接著將經過調質熱處理后的管體加厚端分別與經過調質熱處理的內螺紋接頭和外螺紋接頭焊接連接；最后進行焊縫調質熱處理。

進一步地，對管體兩端進行加厚處理時，加厚工藝為三次加熱、三次加厚，每次加厚均為內外加厚，第一次加熱的加熱長度至少為550mm。