本发明属于勘探用钻具技术领域，更具体地说，是涉及一种定向钻穿越用柔性钻杆。
背景技术：
随着油气管道建设的高速发展，定向钻穿越技术已成为管道通过河流的一种重要方式。钻杆在整个管道穿越施工中受到拉、压、弯曲、扭转、振动等复杂交变的载荷，因此容易发生钻杆断裂失效，从而导致工期滞后，并造成巨大的经济损失。
通过对以往穿越过程中钻杆失效形式进行分析，绝大多数失效案例多发生在钻柱中连接钻头位置以及扩孔器前后位置，因为承受的弯矩过大以及钻杆使用时间过长，发生疲劳破坏，导致钻杆失效。钻杆疲劳失效的主要原因有两点:(1)钻导向孔时，钻杆轴向受压，靠近钻头的钻杆“悬”在孔眼中，在轴向压力、自重、浮力的联合作用下，钻杆产生“挠曲”变形，离钻头越远，挠度越大；在离钻头一定距离后，钻杆与孔壁相切，导致连接钻头位置的钻杆承受过大弯矩；(2)钻柱在导向孔内的旋转形式是个复杂的问题，由于导向孔的直径比钻柱的直径大，因此在旋转钻进时，钻柱可能存在着绕钻柱轴线自转和绕导向孔中心线公转两种状态，定向钻穿越施工过程中，钻柱始终处于自转的同时又公转的运动状态，再加载过大的弯矩，加速钻杆在穿越施工中疲劳失效。
钻柱中连接钻头位置以及扩孔器前后位置钻杆的疲劳失效集中发生在穿越用钻杆管体过渡带部位，由于目前用于定向钻穿越工程的钻杆管体加厚部位均采用内外加厚形式，钻杆在穿越过程中内过渡带消失处应力集中尤为突出，外加钻井液冲蚀作用，导致穿越用钻杆发生早期疲劳失效。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种定向钻穿越用柔性钻杆，以解决现有技术中存在的钻杆在整个管道穿越施工中受到拉、压、弯曲、扭转、振动等复杂交变的载荷，因此容易发生钻杆疲劳断裂失效，从而导致工期滞后，并造成巨大的经济损失技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种定向钻穿越用柔性钻杆，包括钻杆管体，所述钻杆管体为柔性钻杆管体，所述柔性钻杆管体一端与内螺纹接头固接，另一端与外螺纹接头固接，所述内螺纹接头上设置有内螺纹，所述外螺纹接头上设置有外螺纹；所述内螺纹接头与柔性钻杆管体接头处设置有内螺纹接头斜坡，所述内螺纹接头斜坡的内螺纹接头斜坡台肩角度α为13°～15°；所述外螺纹接头与柔性钻杆管体接头处设置有外螺纹接头斜坡，所述外螺纹接头斜坡的外螺纹斜坡台肩角度β为15°～18°；所述柔性钻杆管体与所述内螺纹接头和所述外螺纹接头连接的两端分别设置有管体加厚段。
进一步地，所述内螺纹接头和外螺纹接头与柔性钻杆管体均通过摩擦焊接固定，并在摩擦焊接处均有摩擦焊接焊缝。
进一步地，所述管体加厚段为内平外加厚式的加厚段。
进一步地，所述内螺纹接头和外螺纹接头的内径均与柔性钻杆管体的内径相同。
进一步地，所述内螺纹接头斜坡台肩角度α为14°；所述外螺纹斜坡台肩角度β为16°。
进一步地，所述柔性钻杆管体为铬钼钒钢构件。
进一步地，所述柔性钻杆管体的长度为9400～9700mm。
进一步地，所述螺纹接头长度为355.6～381mm；所述外螺纹接接头长度为279.4～304.8mm。
进一步地，所述管体加厚段的长度为80～100mm。
一种钻井设备，包括上述任意一项所述的定向钻穿越用柔性钻杆。
本发明提供的定向钻穿越用柔性钻杆的有益效果在于：与现有技术相比，本发明定向钻穿越用柔性钻杆使钻杆更好适应定向钻穿越工程的需求，不仅能够有效减小穿越过程中钻杆所受的摩擦阻力，而且能够减小钻杆管体加厚以及接头过渡部位的应力集中，提高钻杆在穿越施工中承受弯矩和抗疲劳裂纹的能力，延长钻杆使用寿命，增强穿越施工安全可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的定向钻穿越用柔性钻杆的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
1-内螺纹接头；2-摩擦焊接焊缝；3-柔性钻杆管体；4-管体加厚段；5-外螺纹接头；6-内螺纹接头斜坡；7-外螺纹接头斜坡；α-内螺纹接头斜坡台肩角度；β-外螺纹接头斜坡台肩角度。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，现对本发明提供的定向钻穿越用柔性钻杆进行说明。所述定向钻穿越用柔性钻杆，提供一种定向钻穿越用柔性钻杆，包括钻杆管体，所述钻杆管体为柔性钻杆管体3，所述柔性钻杆管体3一端与内螺纹接头1固接，另一端与外螺纹接头5固接，所述内螺纹接头1上设置有内螺纹，所述外螺纹接头5上设置有外螺纹；所述内螺纹接头1与柔性钻杆管体3接头处设置有内螺纹接头斜坡6，所述内螺纹接头斜坡6的内螺纹接头斜坡台肩角度α为13°～15°；所述外螺纹接头5与柔性钻杆管体3接头处设置有外螺纹接头斜坡7，所述外螺纹接头斜坡7的外螺纹斜坡台肩角度β为15°～18°；所述柔性钻杆管体3与所述内螺纹接头1和所述外螺纹接头5连接的两端分别设置有管体加厚段4。
本发明提供的定向钻穿越用柔性钻杆分为三部分：内螺纹接头1、柔性钻杆管体3以及外螺纹接头5；内螺纹接头1和外螺纹接头5均与柔性钻杆管体3固定连接，并在连接的两端分别设置有管体加厚段4；内螺纹接头1与柔性钻杆管体3接头处设置有内螺纹接头1斜坡，内螺纹接头1斜坡的内螺纹接头1斜坡台肩角度α为13°～15°；外螺纹接头5与柔性钻杆管体3接头处设置有外螺纹接头5斜坡，外螺纹接头5斜坡的外螺纹斜坡台肩角度β为15°～18°；与现有技术相比，本发明定向钻穿越用柔性钻杆使钻杆更好适应定向钻穿越工程的需求，不仅能够有效减小穿越过程中钻杆所受的摩擦阻力，而且能够减小钻杆管体加厚以及接头过渡部位的应力集中，提高钻杆在穿越施工中承受弯矩和抗疲劳裂纹的能力，延长钻杆使用寿命，增强穿越施工安全可靠性。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的定向钻穿越用柔性钻杆的一种具体实施方式，所述内螺纹接头1和外螺纹接头5与柔性钻杆管体3固定连接的方式均为摩擦焊接，并在摩擦焊接处均有摩擦焊接焊缝2；摩擦焊接是利用焊接接触端面相对运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法；摩擦焊接的强度很大，有时甚至比材料本身的强度还要大，也就是当外力用力拉扯时，首先断裂的是没有焊接的材料本身而不是焊接点；摩擦焊接的连接方式保证柔性钻杆管体3在摩擦焊接焊缝2部位具有足够强度满足穿越工程的使用需求。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的定向钻穿越用柔性钻杆的一种具体实施方式，所述管体加厚段4为内平外加厚式；所述内螺纹接头1和外螺纹接头5的内径均与柔性钻杆管体3的内径相同；为保证柔性钻杆焊缝部位具有足够强度满足穿越工程的使用需求，管体加厚段4设计为内平外加厚形式，内螺纹接头1、外螺纹接头5内径与管体内径一致，实现整个柔性钻杆管体3内部等直径设计，完全避免因常规钻杆管体加厚段4内径与管体内径不一致导致的应力集中和钻井液冲蚀现象，延长钻杆使用寿命；此外，该设计还能有效增大穿越专用柔性钻杆管体3水眼直径，有效降低穿越作业中压力损耗，提高穿越钻进效率。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的定向钻穿越用柔性钻杆的一种具体实施方式，所述内螺纹接头1斜坡台肩角度α为14°；所述外螺纹斜坡台肩角度β为16°；常规钻杆内螺纹螺纹斜坡台肩角度为18°，外螺纹台肩角度为35°，由于定向钻穿越工程不涉及使用掉卡等工具，因此，定向钻穿越用专用钻杆内螺纹接头1斜坡台肩角度α设计为13°～15°，外螺纹接头5斜坡台肩角度设计为15～18°，优化值为内螺纹接头1斜坡台肩角度α为14°，外螺纹斜坡台肩角度β为16°；该内螺纹接头1斜坡台肩角度、外螺纹接头5斜坡台肩角度的减小不仅能够有效降低穿越钻进、扩孔和管道回拖过程中，内螺纹接头1和外螺纹接头5斜坡台肩面上所承受的摩擦阻力随着角度减小，内螺纹接头1和外螺纹接头5外径与接头焊径之间过渡更加平缓，实现钻杆接头与管体之间平滑变径，减少施工过程中接头变径部位的应力集中。。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的定向钻穿越用柔性钻杆的一种具体实施方式，所述柔性钻杆管体3为铬钼钒钢构件；穿越专用柔性钻杆管体3通过铬钼钒钢高韧性管体材料和特殊热处理工艺的研究，实现管体冲击韧性≥150j(20℃，10×10)，冲击韧性比apig105钢级钻杆提高1.7倍，实现弯曲疲劳试样在加载530mpa疲劳弯曲应力时疲劳寿命达到1×107；提升穿越工程中钻杆的疲劳寿命，在相同载荷下比api标准g105钻杆疲劳寿命提升50％；最终实现提高定向钻穿越柔性钻杆在穿越施工中承受弯矩和抗疲劳裂纹的能力，延长钻杆使用寿命。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的定向钻穿越用柔性钻杆的一种具体实施方式，进一步地，所述柔性钻杆管体3的长度为9400～9700mm。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的定向钻穿越用柔性钻杆的一种具体实施方式，所述螺纹接头长度为355.6～381mm；所述外螺纹接接头长度为279.4～304.8mm；最优值为内螺纹接头1长度为381mm，外螺纹接头5长度为304.8mm；
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的定向钻穿越用柔性钻杆的一种具体实施方式，所述管体加厚段4的长度为80～100mm。
一种钻井设备，包括上述任意一项所述的定向钻穿越用柔性钻杆；本发明提供的钻井设备，采用了上述任意一项所述的定向钻穿越用柔性钻杆，该钻井设备能更好适应定向钻穿越工程的需求，不仅能够有效减小穿越过程中钻杆所受的摩擦阻力，而且能够减小钻杆管体加厚以及接头过渡部位的应力集中，提高钻杆在穿越施工中承受弯矩和抗疲劳裂纹的能力，延长钻井设备使用寿命，增强穿越施工安全可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。