一种钻杆的制作方法

文档序号:14011957阅读:235来源:国知局

本发明涉及钻探领域,特别涉及一种钻杆。



背景技术:

在地质勘探、石油天然气、煤炭、金属矿山等油气、固体矿产勘查开发中,都需要利用钻杆进行钻探。随着浅层资源的逐步探明和开采,今后需要钻越来越多的深井、超深井;而随着钻井深度的增加,难度也在增大,井身结构也越来越复杂,特殊结构的钻杆需求量将会越来越多。

然而,钻杆失效一直是行业内的技术难题。钻杆失效一般表现为本体断裂和刺漏、钻杆螺纹处失效、管体至接头过渡段断裂、粘扣等。随着井深的增加,钻具失效造成损失更大,对钻杆产品性能要求更高。为避免钻杆失效,除了提高钻杆制造质量,选择具有良好抗拉、抗弯以及抗冲击性能的钻杆材料,优化加工工艺,按照规范使用钻杆外,还应在钻杆钻杆结构形式、焊接工艺上做出改进。

如图1和图2所示,常规钻杆通常是由常规管体3分别与具有内螺纹1’的内螺纹钻杆接头2’、具有外螺纹6’的外螺纹钻杆接头5’通过摩擦焊接而成的,常规管体3分别与内螺纹钻杆接头2’、外螺纹钻杆接头5’相邻的接触面为摩擦焊接面4’。在常规钻杆中,由于摩擦焊缝8’在常规管体3的墩粗端部,而墩粗端部的焊缝接触面积有限,并且焊缝的机械力学性能较钻杆管体和接头差,因此极易在该部位发生断裂,造成钻杆失效。

鉴于此,本发明的发明人设计出一种能够有效减少钻杆失效的具有部分接头的钻杆管体。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种钻杆,其能够将焊接部位移至焊接面积大的部位,以此有效减少钻杆失效的情况发生。

为达上述目的,本发明提供一种钻杆,包括:两个钻杆接头以及具有部分接头的钻杆管体,钻杆接头与钻杆管体的接触面均为焊接面,当所述钻杆管体的两端分别与所述两个钻杆接头焊接时,在焊接面处形成焊缝;其中:

所述焊缝位于所述钻杆接头上的预定部位,所述预定部位的管体横截面积大于钻杆接头的墩粗部位的管体横截面积。

所述的钻杆,其中,所述钻杆接头的墩粗部位一体成型于所述钻杆管体上。

所述的钻杆,其中,所述焊接面为摩擦焊接面,所述焊缝为摩擦焊缝。

所述的钻杆,其中,所述两个钻杆接头分别为内螺纹钻杆接头和外螺纹钻杆接头。

所述的钻杆,其中,所述两个钻杆接头均为内螺纹钻杆接头。

所述的钻杆,其中,所述两个钻杆接头均为外螺纹钻杆接头。

所述的钻杆,其中,所述内螺纹钻杆接头的一端具有内螺纹。

所述的钻杆,其中,所述外螺纹钻杆接头的一端具有外螺纹。

所述的钻杆,其中,所述预定部位的管体横截面积比钻杆接头的墩粗部位的管体横截面积大30%。

所述的钻杆,其中,所述钻杆接头与钻杆管体的材质不同。

本发明的有益效果是:在本发明中,摩擦焊缝的位置由现有技术中的管体墩粗端部移至接头中间部位或其他横截面积大于墩粗端部横截面积的部位,对于同规格钻杆而言增大了摩擦焊接的截面积,与同规格常规钻杆焊区相比,焊区横截面积可增加30%以上,可有效提高焊区的抗拉强度,保证焊区抗拉性能远超管体,使得焊缝区域不再是钻杆的薄弱环节;同时,由于焊缝区域远离管体过渡带,将减小过渡带应力集中,提高其综合性能。此外,根据焊区及钻杆管体等强度设计原则,在保证吊卡台肩承载面积的前提下,可将接头外径减小,内径增大,内径最大可与管体内径相同;这将极大地降低钻杆内外环空的循环压耗,有助于深井、超深井钻井施工,确保钻具安全。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:

图1是常规钻杆管体与内、外螺纹钻杆接头在摩擦焊接之前的示意图;

图2是常规钻杆管体与内、外螺纹钻杆接头在摩擦焊接之后的示意图;

图3是根据本发明的具有部分接头的钻杆管体与内、外螺纹钻杆接头在摩擦焊接之前的示意图;

图4是根据本发明的具有部分接头的钻杆管体与内、外螺纹钻杆接头在摩擦焊接之后的示意图。

附图标记说明:1、1’-内螺纹;2、2’-内螺纹钻杆接头;3-常规管体;4、4’-摩擦焊接面;5、5’-外螺纹钻杆接头;6、6’-外螺纹;7-钻杆管体;8、8’-摩擦焊缝。

在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图3和图4所示,本发明提供一种钻杆,其主要包括:具有内螺纹1的内螺纹钻杆接头2、具有外螺纹6的外螺纹钻杆接头5以及钻杆管体7,其中,内螺纹钻杆接头2、钻杆管体7以及外螺纹钻杆接头5相邻的接触面均为摩擦焊接面4。当将内螺纹钻杆接头2、钻杆管体7以及外螺纹钻杆接头5焊接在一起形成一根完整的钻杆时,在摩擦焊接面4处形成摩擦焊缝8。

具体而言,所述内螺纹钻杆接头2的一端具有内螺纹2,另一端具有摩擦焊接面4,所述摩擦焊接面4位于常规的内螺纹钻杆接头2’的中间部位,而不是墩粗端部。需要说明的是,常规的内螺纹钻杆接头2’的中间部位的管体横截面积大于墩粗端部的管体横截面积。

同理,所述外螺纹钻杆接头5的一端具有外螺纹6,另一端具有摩擦焊接面4,所述摩擦焊接面4位于常规的外螺纹钻杆接头5’的中间部位,而不是墩粗端部。需要说明的是,常规的外螺纹钻杆接头5’的中间部位的管体横截面积大于墩粗端部的管体横截面积。

因此相比于常规管体,本发明的内螺纹钻杆接头2相比于常规管体的内螺纹钻杆接头的改进在于是在接头中间部位(实际上,只要该部位的管体横截面积大于墩粗端部的管体横截面积即可)处断开,并且在断开端部具有摩擦焊接面4,而内螺纹钻杆接头2剩余的部分接头则直接在钻杆管体7上加工而成。同理,本发明的外螺纹钻杆接头5相比于常规管体的外螺纹钻杆接头也是在接头中间部位断开,并且在断开端部具有摩擦焊接面4,而外螺纹钻杆接头5剩余的部分接头则直接在钻杆管体7上加工而成。

换言之,本发明的钻杆管体的改进之处在于在钻杆管体7的两端分别直接加工出内螺纹钻杆接头2的部分接头和/或外螺纹钻杆接头5的部分接头。也就是说,本发明的钻杆管体的两端均直接加工出内螺纹钻杆接头2的部分接头,或者本发明的钻杆管体的两端均直接加工出外螺纹钻杆接头5的部分接头,或者本发明的钻杆管体的两端分别加工出内螺纹钻杆接头2的部分接头和外螺纹钻杆接头5的部分接头。

由此,摩擦焊缝8的位置由现有技术中的管体墩粗端部移至接头中间部位,对于同规格钻杆而言增大了摩擦焊接的截面积,与同规格常规钻杆焊区相比,焊区横截面积可增加30%以上,可有效提高焊区的抗拉强度,保证焊区抗拉性能远超管体,使得焊缝区域不再是钻杆的薄弱环节;同时,由于焊缝区域远离管体过渡带,将减小过渡带应力集中,提高其综合性能。此外,根据焊区及钻杆管体等强度设计原则,在保证吊卡台肩承载面积的前提下,可将接头外径减小,内径增大,内径最大可与管体内径相同;这将极大地降低钻杆内外环空的循环压耗,有助于深井、超深井钻井施工,确保钻具安全。

综上所述,本发明所提供的一种具有部分接头的钻杆管体,适合于制造特种井型使用的特殊结构钻杆,将钻杆的摩擦焊区从加厚过渡区移至接头上。根据焊区及钻杆管体等强度设计原则,在保证吊卡台肩承载面积的前提下,可将接头外径尽量减小;同时由于焊区截面积增大,接头内径可增大,最大可与管体内径相同;采用这种管体制造的钻杆接头外径小,内径大,与常规钻杆相比,可以增大水马力,降低钻井循环压耗。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

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