专利名称：无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钻杆接头，特别涉及一种石油天然气管道建设过程中定向穿越用的无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头。
背景技术：
目前，国内外在油气管道建设中，在管道经过河流、峡谷的地方，常常采用非开挖铺设管线技术，即定向穿越技术。在定向穿越施工中，采用的是专用的定向穿越用钻机，由于缺少专用的定向穿越钻杆，而使用的钻杆是石油勘探与开发上所用的钻杆。在石油勘探用过程中，钻机都是立式的，在施工过程中需要多次起下钻柱以更换 钻头，因此，在钻杆接头的结构上，都有一个与起吊钻杆相匹配的吊卡台阶，以承受起钻过程中的轴向拉力，目前在用的是90°直角吊卡台阶或18°斜坡吊卡台阶两种结构，为了保证吊卡台阶能承受整个钻柱的重量，因此，钻杆接头本体外径与焊颈处外径都有相当大的直径差。以127mm钻杆管体为例,钻杆接头外径为168. 28mm,焊颈处直径为130. 18mm,两者直径差达到了 38mm。输送管道定向穿越钻施工用的钻机与石油勘探用的立式钻机不同，钻机以与地面很小的角度(3 5° )斜放在地面固定，在加单根、起下钻柱时，不需要使用吊卡牵引整个钻柱。由于石油勘探用钻杆接头必须有吊卡台阶设计，因此，钻杆接头的外径尺寸远远大于管体的外径。同时，定向穿越的孔洞尺寸远大于石油钻探的井眼尺寸，为了保障施工中的钻柱安全和可靠性，需要采用更大尺寸的钻杆，以满足穿越过程中对钻杆的高抗拉强度和高抗扭强度要求。由于定向穿越用钻杆的卡瓦尺寸有限，而石油勘探用钻杆接头的外径远远大于管体的外径，因而限制了对大尺寸钻杆的使用。本发明就是在此背景下设计的无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头，以满足非开挖铺设管线定向穿越对大尺寸钻杆的需求。
发明内容
为了解决石油钻探用钻杆由于吊卡台阶设计而导致接头与管体尺寸相差大，限制了定向穿越对大尺寸钻杆使用的矛盾，本发明实施例提供了无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头。所述技术方案如下无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头，所述钻杆接头包括本体及焊颈，所述本体外表面及所述焊颈的外表面之间采用斜坡面过渡。具体地，所述焊颈尺寸与SY/T5561标准中的石油钻杆接头焊颈尺寸相同。具体地，作为优选，所述斜坡面中的斜面长度为60mm 80mm，所述斜坡面与所述焊颈轴向的夹角为4° 6°。具体地，所述本体的的外径由所述斜坡面的长度和所述斜坡面与所述焊颈轴向的夹角来决定。进一步地，所述斜坡面与所述焊颈连接处设有倒角。
具体地,作为优选,所述倒角的圆弧半径大于50mm。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是相比现有技术，本发明实施例所述无吊卡 台阶式定向穿越专用钻杆接头，通过在所述本体外表面及所述焊颈的外表面之间采用小角度斜坡面过渡，解决了现有技术中吊卡台阶接头与钻杆管体尺寸相差大的问题，本发明不仅减少了钻杆接头的重量，降低了钻杆原材料成本，而钻杆的使用性能与相同管体的石油钻探用钻杆的使用性能相同，从而可以在定向穿越钻机卡瓦尺寸和拉伸能力不变的情况下，使用更大尺寸钻杆管体的钻杆，增加钻柱的内径，减少水力摩阻，提高钻井液的水功率，因此本发明适应了非开挖铺设管线技术的需求。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本发明实施例所述无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头的剖视图。图中I本体，2焊颈，3斜坡面；β为斜坡面与焊颈轴向的夹角；R为倒角的圆弧半径。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。如图I所示，本发明实施例所述无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头，所述钻杆接头包括本体I及焊颈2，所述本体I外表面及所述焊颈2的外表面之间采用斜坡面3过渡，即所述接头的本体I与焊颈2采用圆锥坡面过渡。与现有技术相比，本发明实施例根据定向穿越和石油钻探施工过程中对钻杆夹持、固定方法的不同，根据定向穿越钻杆使用过程中的特点，创造性的对钻杆接头结构进行了设计，取消了石油钻探钻杆必有的与吊卡配合的吊卡台阶结构，设计了无吊卡台阶的定向穿越专用钻杆接头，具体地，本发明所述无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头中，所述本体I外表面及所述焊颈2的外表面之间采用斜坡面3过渡，不仅减少应力集中，减少了在此处出现裂纹的风险，而且解决了现有技术中石油钻探用吊卡台阶接头与钻杆管体尺寸相差很大的问题，本发明不仅减少了钻杆接头的重量，降低了钻杆原材料成本，而钻杆的使用性能与相同管体尺寸的石油钻探用钻杆的使用性能相同，从而可以在定向穿越钻机卡瓦尺寸和拉伸能力不变的情况下，即在不改变定向穿越钻机性能的条件下，使用更大尺寸钻杆管体的钻杆，提高钻杆的抗拉强度和抗扭强度，增加钻柱的内径，减少水力摩阻，提高钻井液的水功率，因此本发明适应了非开挖铺设管线技术的需求。具体地，所述本体I的的外径由所述焊颈2的外径，斜坡面3的长度和所述斜坡面3与所述焊颈2轴向的夹角β来决定，从而有效的减少接头本体I的外径，降低接头重量，同时保证了管体的强度和性能与有吊卡台阶的石油勘探用钻杆相同。
具体地，作为优选，所述斜坡面3中的斜面长度60mm 80mm，所述斜坡面3与所述焊颈2轴向的夹角β为4° 6°。本例中，所述斜面长度优选为70mm，β优选为5° ;所述焊颈2的长度优选为60mm，斜坡面3与焊颈2连接处的倒角圆弧半径R优选为60mm。进一步地，所述斜坡面3与所述焊颈2连接处设有倒角。斜坡面3与焊颈2连接处加工有倒角圆弧，这种斜坡圆弧结构过渡降低结构的应力集中，相对于18度和90度吊卡台阶，小角度的斜坡加圆弧，不仅减少了接头外径尺寸，同时减少了结构应力集中程度，提高该处的使用寿命和减少失效机率。具体地，作为优选，所述倒角的圆弧半径R大于50mm。具体地所述专用钻杆接头为外螺纹接头时，所述本体I的长度大于178mm ;所述专用钻杆接头为内螺纹时，所述本体I的长度大于254mm。所述焊颈2的尺寸与SY/T5561标准(摩擦焊接钻杆)中的石油钻杆接头焊颈尺寸相同。以常用的管体外径是127mm， 壁厚9. 19mm的内外加厚钻杆为例，所述钻杆接头的焊颈2处的外径为131. 78mm,内径为93. 76mm，接头的斜坡面3的长度为70mm，则所述钻杆接头本体I的外径为144. 03mm。同规格管体的石油钻探用钻杆，焊颈尺寸与定向穿越用钻杆接头焊颈2的尺寸相同，而接头外径尺寸为168. 28mm,比定向穿越钻杆专用接头的外径大了 24.25mm。因此,无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头有效的减少了钻杆接头的重量，节约了成本，而钻杆的抗拉和抗扭性能与168. 28mm钻杆接头的石油钻杆相同。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头，所述钻杆接头包括本体及焊颈，其特征在于，所述本体的外表面及所述焊颈的外表面之间采用斜坡面过渡。
2.如权利要求I所述的无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头，其特征在于，所述焊颈尺寸与SY/T5561标准中的石油钻杆接头焊颈尺寸相同。
3.如权利要求I所述的无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头，其特征在于，所述斜坡面中的斜面长度为60mm 80mm，所述斜坡面与所述焊颈轴向的夹角为4° 6°。
4.如权利要求I所述的无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头，其特征在于，所述本体的的外径由所述斜坡面的长度和所述斜坡面与所述焊颈轴向的夹角来决定。
5.如权利要求I所述的无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头，其特征在于，所述斜坡面与所述焊颈连接处设有倒角。
6.如权利要求4所述的无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头,其特征在于,所述倒角的圆弧半径大于50mm。
全文摘要
本发明公开了无吊卡台阶式定向穿越专用钻杆接头，属于石油勘探领域。所述钻杆接头包括本体及焊颈，所述本体外表面及所述焊颈的外表面之间采用斜坡面过渡。本发明取消了石油钻探钻杆必有的与吊卡配合的吊卡台阶结构，设计了无吊卡台阶的定向穿越专用钻杆接头，解决了现有技术中石油钻探用吊卡台阶接头与钻杆管体尺寸相差很大的问题。本发明不仅减少了钻杆接头的重量，降低了钻杆原材料成本，而钻杆的使用性能与相同管体尺寸的石油钻探用钻杆的使用性能相同，从而可以在定向穿越钻机卡瓦尺寸和拉伸能力不变的情况下，使用更大尺寸钻杆管体的钻杆，增加钻柱的内径，减少水力摩阻，提高钻井液的水功率，因此本发明适应了非开挖铺设管线技术的需求。
文档编号E21B17/02GK102877797SQ201110198479
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者刘永刚, 李方坡, 王新虎, 宋生印, 李广山 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气集团公司管材研究所