一种超大规格钻具稳定器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种石油、天然气、煤层气、页岩气钻探过程中的钻井工具，尤其是适应超深井、丛式井等复杂井况用的超大规格钻具稳定器。
【背景技术】
[0002]钻具稳定器又称扶正器，主要用于石油、天然气、煤层气、页岩气的钻探，是旋转钻柱构件中的重要组成部分，是稳定井下钻具，减少钻头和钻杆偏磨，连接在靠近钻铤、钻头的一段钻柱上，用来稳定钻进方向的装置。
[0003]当前石油、天然气市场不断持续升温，对石油钻井工具的需求也日益增大。随着超深井、丛式井技术的大力开发，一些超大规格的钻具也应运而生，这些超大规格钻具不仅尺寸范围超出常规行业标准要求，机械性能指标要求也比较苟1刻。而行业标准SY/T5051-2009《钻具稳定器》中最大规格为Φ660.4πιπι (扶正部分外径)、Φ 229mm (打携颈外径)、Φ 76.2mm(内径)、2500mm (总长)，根本无法满足实际钻井的需要。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对上述现有技术存在的问题，提供了一种超大规格钻具稳定器，适应复杂井、丛式井等的超大规格钻井用，并使钻柱稳定性大幅提高，钻具使用寿命延长。
[0005]本实用新型采用的的技术方案如下:
[0006]该超大规格钻具稳定器包括打捞颈上端、钻具扶正部分和打捞颈下端，以及打捞颈上端与钻具扶正部分、钻具扶正部分与打捞颈下端之间的过渡圆锥部分，该稳定器采用特级优质合金结构钢45CrMnMoE制作；所述打携颈上端的锥体内螺纹带有加大扩锥孔的低扭矩结构，所述打捞颈下端的锥体外螺纹台肩面带有凹槽的低扭矩结构。
[0007]所述稳定器全长3378.2mm，其钻具扶正部分直径Φ 914.4mm，打携颈外径Φ 241.3mm，内径 Φ 76.2mm。
[0008]所述打捞颈上端锥体内螺纹的低扭矩结构为台肩面扩锥孔直径Φ196.9_α4?Φ 196.9+°_8mm，锥度1/4，长度9.5_L5~ 9.5 °mm，与内螺纹截面成45 °的斜锥面相交，相交处圆角半径6.35mm ;打捞颈下端锥体外螺纹低扭矩结构为根部台肩面凹槽上部直径Φ 196.9_0.4?Φ 196.9 +0'8mm,长度 6.4。?6.4+1.5mm,圆角半径 6.35mm，凹槽底部与长 25.4mm直径为Φ161.26_α79? Φ161.26° mm的应力分散槽相切。
[0009]所述钻具扶正部分带有三个螺旋槽耐磨带，每个螺旋槽耐磨带包括硬质合金块和填充合金两部分，所述硬质合金块部分侧面形状呈梯形结构，硬质合金块点焊在稳定器螺旋槽耐磨带表面，再用钎焊合金焊条熔化填充其表面缝隙作为填充合金部分。
[0010]所述硬质合金块为碳化钨合金块，其硬度HRA多85。
[0011]所述钎焊合金焊条为含硬质合金颗粒的碳化钨气焊条。
[0012]所述钻具扶正部分长度609.6mm，钻具扶正部分与过渡圆锥部分有R127mm的过渡圆弧，钻具扶正部分与过渡圆锥部分的夹角为30°?45°。
[0013]该超大规格钻具稳定器，采用优选YB/T4236-2010《石油钻具用钢棒》中的特级优质合金结构钢45CrMnMoE，其主要化学成分为:C 0.43%?0.49%，Mn 1.00%?1.35%, S1.15% ?0.35%, Crl.00% ?1.35%, Mo0.20% ?0.35%，Ni 彡 0.25%,Cu 彡 0.20%, P 彡 0.015%, S 彡 0.010%。
[0014]本实用新型的有益效果是，该超大规格钻具稳定器，适应超深井、丛式井等超大规格复杂井况的钻井用，能满足实际钻井需要。打捞颈上端锥体内螺纹连接有加大扩锥孔的低扭矩结构，打捞颈下端的锥体外螺纹台肩面连接带凹槽的低扭矩结构；螺纹连接处的低扭矩结构，允许上扣扭矩在保证螺纹连接弯曲强度的同时，在密封面上会产生合适的接触压应力，从而有效降低螺纹疲劳失效的风险；该稳定器材料选用保证淬透性的优质合金结构钢，皮下、四象限硬度多285HB ;螺旋带耐磨层选用碳化钨硬质合金，并对其几何形状、排列方式、合金钎焊进行了优化设计。不仅钻井井眼轨迹质量得到有效控制，也能较好地保证钻头的工作稳定性，延长钻柱使用寿命，从而缩短建井周期。
【附图说明】
[0015]图1为超大规格钻具稳定器的结构示意图；
[0016]图2为超大规格钻具稳定器螺旋槽耐磨带的局部剖视图；
[0017]图3为超大规格钻具稳定器内螺纹低扭矩结构示意图；
[0018]图4为超大规格钻具稳定器外螺纹低扭矩结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图进一步介绍本实用新型的实施例。
[0020]如图1、2所示，该超大规格钻具稳定器包括打捞颈上端1、钻具扶正部分3、打捞颈下端5，打捞颈上端I与钻具扶正部分3之间有过渡圆锥部分2，钻具扶正部分3与打捞颈下端5之间有过渡圆锥部分4 ;打捞颈上端I的锥体内螺纹Ib带有扩锥孔的低扭矩结构la，打携颈下端5的锥体外螺纹5b根部连接带凹槽的低扭矩结构5a。
[0021]以Φ914.4mmX Φ241.3_Χ Φ76.2_X3378.2mm 的钻具稳定器为例:打捞颈上端1、打捞颈下端5分别与钻具扶正部分3的过渡圆锥部分2、4的过渡圆弧半径为R101.6mm，钻具扶正部分与过渡圆锥部分有R127mm的过渡圆弧，过渡圆锥部分2、4分别与钻具扶正部分3的夹角为45°，钻具扶正部分3的长度为609.6mm。
[0022]钻具扶正部分3具有三个螺旋槽耐磨带6，其每个螺旋槽法向宽度127±6mm。每个螺旋槽耐磨带6包括硬质合金块部分7和填充合金部分8，硬质合金块部分7侧面形状呈梯形结构，硬质合金块为碳化钨合金块，其硬度HRA ^ 85，先点焊在稳定器螺旋槽耐磨带6表面，沿稳定器螺旋槽旋转方向排列，行间距为25.4_，每个合金块间隔4mm?5_，均布排列；其间再用含硬质合金颗粒的碳化钨气焊条熔化填充其表面缝隙作为填充合金部分8。
[0023]图3、4所示，打捞颈上端I锥体内螺纹规格型号为7 5/8REG，螺纹牙型V-050，锥度1/4，螺纹台肩面扩锥孔直径Φ 196.9—0.4?Φ196.9+°_8mm，锥度1/4，长度9.5^5?9.5°_，与内螺纹截面成45°的斜锥面相交，相交处圆角半径6.35_ (加大的扩锥孔至内螺纹起始部分为低扭矩结构Ia);打捞颈下端5锥体外螺纹规格型号7 5/8REG，螺纹牙型V-050，锥度1/4，螺纹根部台肩面凹槽上部直径Φ 196.9—0.4?Φ 196.9+°_8mm，长度6.4。?6.4+1_5mm，圆角半径6.35mm，凹槽底部与长25.4mm直径为Φ 161.26_0.79?Φ161.26%πι的应力分散槽相切(凹槽部分为低扭矩结构5a)。它比普通钻具锥体螺纹多出来的低扭矩结构，在钻具上、卸扣，承受拉伸、压缩工作时，有缓冲减压的作用，可有效降低钻具疲劳失效所带来的风险，防止钻具早期疲劳损坏和断裂。
[0024]超大规格钻具稳定器，采用优选YB/T4236-2010《石油钻具用钢棒》中的特级优质合金结构钢45CrMnMoE，其主要化学成分为:C 0.43%?0.49%，Mn 1.00%?1.35%, S1.15% ?0.35%, Crl.00% ?1.35%, Mo0.20% ?0.35%，Ni 彡 0.25%,Cu ( 0.20%, P彡0.015%, S彡0.010%，该结构钢淬透性优良，皮下、四象限硬度彡285HB，20 °C冲击功多54J，-20 °C冲击功多30J。
[0025]以上结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，所有在本实用新型的实质范围内作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种超大规格钻具稳定器，其特征在于:包括打捞颈上端、钻具扶正部分和打捞颈下端，以及打捞颈上端与钻具扶正部分、钻具扶正部分与打捞颈下端之间的过渡圆锥部分，所述钻具扶正部分外径大于Φ660.4m，该稳定器采用特级优质合金结构钢45CrMnMoE制作；所述打捞颈上端的锥体内螺纹带有加大扩锥孔的低扭矩结构，所述打捞颈下端的锥体外螺纹台肩面带有凹槽的低扭矩结构。
2.根据权利要求1所述的超大规格钻具稳定器，其特征在于:所述钻具扶正部分直径Φ 914.4mm，打携颈外径Φ241.3mm，内径Φ76.2mm，该稳定器全长3378.2mm。
3.根据权利要求2所述的超大规格钻具稳定器，其特征在于:所述打捞颈上端锥体内螺纹的低扭矩结构为台肩面扩锥孔直径Φ196.9_α4?Φ196.9+°_8 mm，锥度1/4，长度mm，与内螺纹截面成45°的斜锥面相交，相交处圆角半径6.35mm ;打携颈下端锥体外螺纹低扭矩结构为根部台肩面凹槽上部直径Φ196.9_α4?Φ 196.9+°_8mm，长度6.4。?6.4 +L5mm,圆角半径6.35mm，凹槽底部与长25.4mm直径Φ 161.26_0.7?Φ 161.26 °的应力分散槽相切。
4.根据权利要求3所述的超大规格钻具稳定器，其特征在于:所述钻具扶正部分带有三个螺旋槽耐磨带，每个螺旋槽耐磨带包括硬质合金块和填充合金两部分，所述硬质合金块部分侧面形状呈梯形结构，硬质合金块点焊在稳定器螺旋槽耐磨带表面，再用钎焊合金焊条熔化填充其表面缝隙作为填充合金部分。
5.根据权利要求4所述的超大规格钻具稳定器，其特征在于:所述硬质合金块为碳化钨合金块，其硬度HRA多85。
6.根据权利要求5所述的超大规格钻具稳定器，其特征在于:所述钎焊合金焊条为含硬质合金颗粒的碳化钨气焊条。
7.根据权利要求1-6任一所述的超大规格钻具稳定器，其特征在于:所述钻具扶正部分长度609.6mm，钻具扶正部分与过渡圆锥部分有R127mm的过渡圆弧，钻具扶正部分与过渡圆锥部分的夹角为30°?45°。
8.根据权利要求7所述的超大规格钻具稳定器，其特征在于:所述钻具扶正部分与所述过渡圆锥部分夹角为45°。
【专利摘要】本实用新型公开了一种超大规格钻具稳定器，包括打捞颈上端、钻具扶正部分和打捞颈下端，以及打捞颈上下端分别与钻具扶正部分之间的过渡圆锥部分；其扶正部分外径尺寸φ914.4mm比行业标准最大规格φ660.4mm大，总长3378.2mm比行业标准2500mm长。该稳定器打捞颈上端锥体内螺纹采用加大扩锥孔的低扭矩结构，打捞颈下端的锥体外螺纹台肩面连接带凹槽低扭矩结构，可有效降低螺纹疲劳失效风险。稳定器材料选用特级优质合金结构钢45CrMnMoE，螺旋槽耐磨带选用碳化钨硬质合金，并对其几何形状、排列方式、合金钎焊进行优化设计，能较好地保证钻头工作稳定性，延长钻柱使用寿命，缩短建井周期。该稳定器适应石油、天然气等行业超深井、丛式井等超大规格复杂井况的钻井用。
【IPC分类】E21B17-10
【公开号】CN204386499
【申请号】CN201420742001
【发明人】赵红星, 王锐利, 马诗院, 张军红, 牛占波, 郭超超
【申请人】河南神龙石油钻具有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年12月2日