[發明專利]一種快速起下鉆鉆桿高工位結構的成型方法及鉆桿

有效

• 申請號: 201310436500.5
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103452492A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 袁鵬斌;周勇其;程大;劉甘露
• 申請（專利權）人: 上海海隆石油管材研究所;上海海隆石油鉆具有限公司;劉甘露
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;B23P15/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及鉆桿，特別是一種快速起下鉆鉆桿高工位結構的成型方法及鉆桿。

背景技術

鉆桿是石油天然氣鉆采的必須工具。鉆桿從結構上分為鉆桿管體、公接頭、母接頭三部分，公母接頭經過焊接連接成整體形成鉆桿，鉆桿間通過公母接頭的螺紋旋接，形成鉆柱，鉆柱主要起傳遞扭矩和鉆井液循環作用。世界上普遍采用美國石油學會的API系列標準，因此也稱為API鉆桿或標準鉆桿。國內外目前制造使用的鉆桿（起過渡作用的加重鉆桿、施加扭矩的方鉆桿除外）均采用這種結構。實際鉆井作業顯示，標準鉆桿在井口進行旋接上卸扣時，井口的一支鉆桿的母接頭的臺肩卡坐在卡盤上，卡盤內的牙輪夾持結構將鉆桿母接頭下方管體夾持固定；另一根接續的鉆桿在起吊后公接頭與井口鉆桿的母接頭對接、認扣，再用液壓大鉗施加扭矩旋接兩支鉆桿，依次類推，增加鉆柱長度；反之，鉆柱退出拆卸時，過程基本一致，只是將上扣，變成卸扣。對標準鉆桿進行上卸扣，一般都需要鉆井工人進行認扣和操作液壓大鉗作業，由于標準鉆桿接頭液壓大鉗夾持部位與井臺距離較短，上卸扣工位較低，工人進行上卸扣操作時，必須彎腰作業，腰部難以舒展，造成工人勞動強度較大，作業效率降低，而且易形成腰痛的職業病。此外，鉆桿旋接時坐在卡盤上的井口鉆桿，母接頭下方的管體要受到牙輪的咬夾，往往在咬夾持部位（恰巧也是鉆桿加厚過渡帶消失處，即應力集中部位）造成嚙傷，嚙傷點位壁厚減小，容易發生腐蝕，萌生腐蝕裂紋，在應力的作用下，裂紋擴展，形成刺漏，造成鉆桿失效。

發明內容

本發明的目的在于提供一種快速起下鉆鉆桿高工位結構的成型方法及鉆桿，主要解決上述現有技術所存在的缺陷，它采用鐓鍛、焊接的組合，替代大量車削加工，可制造出具有高工位結構的特殊鉆桿。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案是：

一種快速起下鉆鉆桿高工位結構的成型方法，其特征在于：該高工位結構是大壁厚的短管體經過外加厚形成，高工位結構分別以與軸向成18度、35度的錐面過渡到兩邊的圓柱面；短管體與長管體焊接一端的圓柱面，是經過外加厚加車削形成。

所述的快速起下鉆鉆桿高工位結構的成型方法，其特征在于：具體工藝過程如下：

A通過外加厚方式，對短管體上的高工位結構進行加厚成型；

B對上一步驟形成的高工位結構過渡段進行精確車削，在短管體上形成高工位結構；高工位結構與向母接頭一端，采用與軸向成35度夾角的錐面與短管體未加厚部分過渡，以減小應力集中，錐面與管體圓柱面匯合處加工半徑為38.1mm的圓形倒角，以釋放應力；高工位結構與向長管體焊接一端，采用與軸向成18度夾角的錐面過渡。

C對短管體進行調質處理。

一種鉆桿，它包括短管體、長管體、公接頭、母接頭四部分，其特征在于：短管體上具有如上所述方法加工成型的高工位結構。

附圖說明

圖1是本發明工藝中外加厚工序后產品結構示意圖。

圖2是經過本發明工藝加工的的快速起下鉆鉆桿高工位結構的結構示意圖。

圖3是具有本發明工藝加工的快速起下鉆鉆桿高工位結構的鉆桿結構示意圖。

圖中：1-母接頭；2-短管體；3-長管體；4-焊縫；5-加厚部分；6-第一錐面；7-第二錐面；8-高工位結構。

具體實施方式

如圖3所示，本發明涉及一種具有高工位結構的鉆桿，通過在母接頭一端距離母接頭端面約900mm處的管體上，加工高工位夾持卡固結構，代替鉆桿母接頭在鉆井上卸扣操作時接受卡固夾持，從而使鉆桿上卸扣操作工位升高到人體最佳高度，達到降低操作工勞動強度、提高鉆井效率的目的。

高工位結構鉆桿一般采用厚壁管車削、焊接加工而成，但存在車削加工量過大的問題，既浪費材料，又耗費時間。

本發明目的在于創新出一種專門適合于具有高工位結構的鉆桿的加工方法，采用鐓鍛、焊接的組合，替代大量車削加工，制造出具有高工位結構的特殊鉆桿。

具體方法及過程如下：

1、短管體的準備、長管體的準備。

本發明中的高工位鉆桿，由短管體2、長管體3、公接頭、母接頭1四部分組成，接頭與管體、長管體與短管體之間據通過摩擦焊接連接。與普通鉆桿相比，增加了短管體與長管體之間的焊縫4，并在短管體2上加工高工位結構8。

短管體用鋼管較長管體用鋼管壁厚大，短管體壁厚值與母接頭焊徑處內外徑相同，是長管體壁厚值的1.5～2.5倍。以5英寸規格為例，長管體外徑為127mm，壁厚為9.19mm，短管體的外徑為130.2mm，內徑為90.5mm。

2、短管體上高工位結構的加厚成型、精車加工及熱處理。