一种三顶式水平定向钻杆的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种地质勘探设备，特别是一种三顶式水平定向钻杆。
【背景技术】
[0002]水平定向钻进技术在非开挖铺管工程中的应用越来越广泛，在施工过程中钻杆作为常规、高成本配备的消耗材料，钻杆质量性能的好坏直接对施工顺利与否有着十分重要的影响。在实际施工中由于定向钻进变向时钻杆会产生一定挠度的弯曲，由入土段调整到水平段变化时会产生弯曲度变化，属于垂直面内的角度变化；由水平段调整到出土段时再次产生角度变化，属于垂直面内的角度变化；钻头在穿越过程中，方向上会有左右的变化，属于水平面内的角度变化，由于导向钻头在导向过程中方向的多变性，钻杆疲劳的最大危险就是过度变向，所谓过度变向是指超出钻杆的额定最小弯曲半径的变向，过度变向是引起钻杆损坏的原因，会导致钻杆折断，在实际施工中发现钻杆损坏大部分都是在公接头外锥螺纹大端根部第一扣位置处断裂，进而造成断钻事故。同时，现有的钻杆两端外表面耐磨性较差，严重影响了钻杆的使用寿命。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种避免发生断钻事故，提高钻杆耐磨性，可延长钻杆使用寿命的三顶式水平定向钻杆。
[0004]本实用新型要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种三顶式水平定向钻杆，包括钻杆体，钻杆体的两端直径大于钻杆体的中部直径，在钻杆体的一端固定连接有母接头，在钻杆体的另一端固定连接有公接头，在钻杆体的内部设有沿钻杆体轴向设置的冲洗液通道，在公、母接头上分别设有与冲洗液通道连通的流通通道，其特点是:所述公、母接头与钻杆体同轴设置，在公接头的外端设有沿公接头轴向向外直径逐渐变小的锥扣公螺纹，在母接头上设有与锥扣公螺纹配合的锥扣母螺纹，所述锥扣公螺纹的外平面与锥扣母螺纹的内平面紧贴合形成第三级互顶；在公接头锥扣公螺纹的根部大端直径处设有凸止口，在母接头上设有与凸止口配合的凹止口，所述公接头凸止口与母接头凹止口配合形成第二级互顶，公接头凸止口处的外径大于公接头锥扣公螺纹的大端直径小于公接头的外圆直径；在公接头凸止口与公接头外圆的相接处设有定位外台阶，在母接头上设有与定位外台阶配合的定位内台阶，所述公接头定位外台阶与母接头定位内台阶配合形成第一级互顶。
[0005]本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述钻杆体的两端与钻杆体的中部之间外表面上设有一段碳化钨堆焊区。
[0006]本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述公、母接头均与钻杆体通过摩擦焊接的方式相连。
[0007]本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述钻杆体的两端直径与公、母接头的外圆直径相同。
[0008]与现有技术相比，本实用新型结构简单，可操作性强，利用设置在钻杆体两端与钻杆体中部之间的碳化钨堆焊区，使钻杆体具有更好的耐磨性，提高了钻杆的使用寿命；利用第一、二、三级互顶，有效的缓解了钻杆应力集中的现象。本实用新型提高了钻杆的螺纹连接部位在实际施工中的抗弯强度，避免了因钻杆弯曲过度而发生的断钻事故，更适用于水平定向钻进的实际施工，尤其是角度变化大，方向变化频繁的场合。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的结构示意图；
[0010]图2为本实用新型锥扣公、母螺纹的连接结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]一种三顶式水平定向钻杆，包括钻杆体3，钻杆体3的两端直径大于钻杆体的中部直径，在钻杆体的一端固定连接有母接头1，在钻杆体的另一端固定连接有公接头5，在钻杆体3的内部设有沿钻杆体轴向设置的冲洗液通道4，在公、母接头上分别设有与冲洗液通道连通的流通通道，所述公、母接头与钻杆体同轴设置，在公接头5的外端设有沿公接头轴向向外直径逐渐变小的锥扣公螺纹，在母接头I上设有与锥扣公螺纹配合的锥扣母螺纹，所述锥扣公螺纹的外平面与锥扣母螺纹的内平面紧贴合形成第三级互顶8 ;在公接头锥扣公螺纹的根部大端直径处设有凸止口，在母接头上设有与凸止口配合的凹止口，所述公接头凸止口与母接头凹止口配合形成第二级互顶7，公接头凸止口处的外径大于公接头锥扣公螺纹的大端直径小于公接头的外圆直径；在公接头凸止口与公接头外圆的相接处设有定位外台阶，在母接头上设有与定位外台阶配合的定位内台阶，所述公接头定位外台阶与母接头定位内台阶配合形成第一级互顶6。所述公、母接头原材料均为42CrMo，规格为Φ90圆钢，所述钻杆体原材料为26CrMo，规格为Φ 73 X 8无缝管，将钻杆体的两端适当增加直径，可以提高公母扣螺纹的强度。
[0012]本实用新型在拧紧锥扣的过程中，首先是第一级互顶6处贴紧受力，其次是第二级互顶7处，最后是第三级互顶8处。第一级互顶处作为最先进行表面接触的工作面承受了大部分预紧力，这样螺纹连接的预紧力呈现出由第一级互顶向第二级、第三级互顶逐级递减的状态，特别是分散了锥扣公螺纹大端根部处的应力。通过三级互顶结构使圆锥螺纹应力最集中点得到有效的分散缓解，减少了该处的应力集中现象。
[0013]第一级互顶、第二级互顶接触面之间军倒角处理，当两支钻杆的公母接头拧紧后，将应力分散到第一级互顶处，有效的缓解了应力集中的现象。当钻杆在施工中发生过度变向也就是超出钻杆的额定最小弯曲半径时，在第一级互顶与第二级互顶之间的这段接触面起到至关重要的作用，它可以保护锥扣公螺纹大端根部免受因过度变向而发生的断裂，因为钻杆在受到弯曲变形时将主要应力集中点由第二级互顶处转移至第一级互顶处，起到了保护螺纹的作用。
[0014]所述钻杆体的两端与钻杆体的中部之间外表面上设有一段碳化钨堆焊区2，因为钻杆体两端加厚外表面是钻杆在施工中前进或后退磨损最严重的区域，在这段区域增加了一段长度的碳化钨堆焊区，这样提高了整根钻杆外表面的耐磨性和使用寿命；所述公、母接头均与钻杆体通过摩擦焊接的方式相连；所述钻杆体的两端直径与公、母接头的外圆直径相同，通过优化锥扣螺纹的牙型，在不影响螺纹强度的基础上适当增加螺纹底径尺寸来提高螺纹强度，注意保证牙底有较大的圆弧过渡。
【主权项】
1.一种三顶式水平定向钻杆，包括钻杆体，钻杆体的两端直径大于钻杆体的中部直径，在钻杆体的一端固定连接有母接头，在钻杆体的另一端固定连接有公接头，在钻杆体的内部设有沿钻杆体轴向设置的冲洗液通道，在公、母接头上分别设有与冲洗液通道连通的流通通道，其特征在于:所述公、母接头与钻杆体同轴设置，在公接头的外端设有沿公接头轴向向外直径逐渐变小的锥扣公螺纹，在母接头上设有与锥扣公螺纹配合的锥扣母螺纹，所述锥扣公螺纹的外平面与锥扣母螺纹的内平面紧贴合形成第三级互顶；在公接头锥扣公螺纹的根部大端直径处设有凸止口，在母接头上设有与凸止口配合的凹止口，所述公接头凸止口与母接头凹止口配合形成第二级互顶，公接头凸止口处的外径大于公接头锥扣公螺纹的大端直径小于公接头的外圆直径；在公接头凸止口与公接头外圆的相接处设有定位外台阶，在母接头上设有与定位外台阶配合的定位内台阶，所述公接头定位外台阶与母接头定位内台阶配合形成第一级互顶。
2.根据权利要求1所述的三顶式水平定向钻杆，其特征在于:所述钻杆体的两端与钻杆体的中部之间外表面上设有一段碳化钨堆焊区。
3.根据权利要求1所述的三顶式水平定向钻杆，其特征在于:所述公、母接头均与钻杆体通过摩擦焊接的方式相连。
4.根据权利要求1所述的三顶式水平定向钻杆，其特征在于:所述钻杆体的两端直径与公、母接头的外圆直径相同。
【专利摘要】一种三顶式水平定向钻杆，包括钻杆体，在钻杆体的一端固定连接有母接头，在钻杆体的另一端固定连接有公接头，在公接头的外端设有锥扣公螺纹，在母接头上设有锥扣母螺纹，所述锥扣公螺纹的外平面与锥扣母螺纹的内平面紧贴合形成第三级互顶；在公接头上设有凸止口，在母接头上设有凹止口，所述公接头凸止口与母接头凹止口配合形成第二级互顶；在公接头上设有定位外台阶，在母接头上设有定位内台阶，所述公接头定位外台阶与母接头定位内台阶配合形成第一级互顶。本实用新型利用设置在钻杆体两端与钻杆体中部之间的碳化钨堆焊区，使钻杆体具有更好的耐磨性，提高了钻杆的使用寿命；利用第一、二、三级互顶，有效的缓解了钻杆应力集中的现象。
【IPC分类】E21B17-046, E21B17-042, E21B17-00
【公开号】CN204326992
【申请号】CN201420793798
【发明人】张喜超
【申请人】连云港黄海机械股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月16日