[发明专利]一种快速起下钻钻杆高工位结构的成型方法及钻杆

说明书

技术领域

本发明涉及钻杆，特别是一种快速起下钻钻杆高工位结构的成型方法及钻杆。

背景技术

钻杆是石油天然气钻采的必须工具。钻杆从结构上分为钻杆管体、公接头、母接头三部分，公母接头经过焊接连接成整体形成钻杆，钻杆间通过公母接头的螺纹旋接，形成钻柱，钻柱主要起传递扭矩和钻井液循环作用。世界上普遍采用美国石油学会的API系列标准，因此也称为API钻杆或标准钻杆。国内外目前制造使用的钻杆（起过渡作用的加重钻杆、施加扭矩的方钻杆除外）均采用这种结构。实际钻井作业显示，标准钻杆在井口进行旋接上卸扣时，井口的一支钻杆的母接头的台肩卡坐在卡盘上，卡盘内的牙轮夹持结构将钻杆母接头下方管体夹持固定；另一根接续的钻杆在起吊后公接头与井口钻杆的母接头对接、认扣，再用液压大钳施加扭矩旋接两支钻杆，依次类推，增加钻柱长度；反之，钻柱退出拆卸时，过程基本一致，只是将上扣，变成卸扣。对标准钻杆进行上卸扣，一般都需要钻井工人进行认扣和操作液压大钳作业，由于标准钻杆接头液压大钳夹持部位与井台距离较短，上卸扣工位较低，工人进行上卸扣操作时，必须弯腰作业，腰部难以舒展，造成工人劳动强度较大，作业效率降低，而且易形成腰痛的职业病。此外，钻杆旋接时坐在卡盘上的井口钻杆，母接头下方的管体要受到牙轮的咬夹，往往在咬夹持部位（恰巧也是钻杆加厚过渡带消失处，即应力集中部位）造成啮伤，啮伤点位壁厚减小，容易发生腐蚀，萌生腐蚀裂纹，在应力的作用下，裂纹扩展，形成刺漏，造成钻杆失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速起下钻钻杆高工位结构的成型方法及钻杆，主要解决上述现有技术所存在的缺陷，它采用镦锻、焊接的组合，替代大量车削加工，可制造出具有高工位结构的特殊钻杆。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种快速起下钻钻杆高工位结构的成型方法，其特征在于：该高工位结构是大壁厚的短管体经过外加厚形成，高工位结构分别以与轴向成18度、35度的锥面过渡到两边的圆柱面；短管体与长管体焊接一端的圆柱面，是经过外加厚加车削形成。

所述的快速起下钻钻杆高工位结构的成型方法，其特征在于：具体工艺过程如下：

A通过外加厚方式，对短管体上的高工位结构进行加厚成型；

B对上一步骤形成的高工位结构过渡段进行精确车削，在短管体上形成高工位结构；高工位结构与向母接头一端，采用与轴向成35度夹角的锥面与短管体未加厚部分过渡，以减小应力集中，锥面与管体圆柱面汇合处加工半径为38.1mm的圆形倒角，以释放应力；高工位结构与向长管体焊接一端，采用与轴向成18度夹角的锥面过渡。

C对短管体进行调质处理。

一种钻杆，它包括短管体、长管体、公接头、母接头四部分，其特征在于：短管体上具有如上所述方法加工成型的高工位结构。

附图说明

图1是本发明工艺中外加厚工序后产品结构示意图。

图2是经过本发明工艺加工的的快速起下钻钻杆高工位结构的结构示意图。

图3是具有本发明工艺加工的快速起下钻钻杆高工位结构的钻杆结构示意图。

图中：1-母接头；2-短管体；3-长管体；4-焊缝；5-加厚部分；6-第一锥面；7-第二锥面；8-高工位结构。

具体实施方式

如图3所示，本发明涉及一种具有高工位结构的钻杆，通过在母接头一端距离母接头端面约900mm处的管体上，加工高工位夹持卡固结构，代替钻杆母接头在钻井上卸扣操作时接受卡固夹持，从而使钻杆上卸扣操作工位升高到人体最佳高度，达到降低操作工劳动强度、提高钻井效率的目的。

高工位结构钻杆一般采用厚壁管车削、焊接加工而成，但存在车削加工量过大的问题，既浪费材料，又耗费时间。

本发明目的在于创新出一种专门适合于具有高工位结构的钻杆的加工方法，采用镦锻、焊接的组合，替代大量车削加工，制造出具有高工位结构的特殊钻杆。

具体方法及过程如下：

1、短管体的准备、长管体的准备。

本发明中的高工位钻杆，由短管体2、长管体3、公接头、母接头1四部分组成，接头与管体、长管体与短管体之间据通过摩擦焊接连接。与普通钻杆相比，增加了短管体与长管体之间的焊缝4，并在短管体2上加工高工位结构8。

短管体用钢管较长管体用钢管壁厚大，短管体壁厚值与母接头焊径处内外径相同，是长管体壁厚值的1.5～2.5倍。以5英寸规格为例，长管体外径为127mm，壁厚为9.19mm，短管体的外径为130.2mm，内径为90.5mm。

2、短管体上高工位结构的加厚成型、精车加工及热处理。