[发明专利]铝合金钻杆杆体和钢接头连接使用的冷组装装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金钻杆杆体和钢接头连接使用的冷组装装置。

背景技术

在地质勘探、石油天然气、煤炭、金属矿山等勘查开发的钻探过程中，都需要用到钻杆。随着钻探深度的增加，难度也在增大，对钻杆的质量要求更高。铝合金钻杆具有密度小、比强度高、耐腐蚀性强等优点，随着钻探深度的增加其优势更为明显，但其耐磨性较低，而在钻井操作中，接头需要经常地拧卸，因此在实际使用时，一般将铝合金钻杆管体与钢接头组装在一起形成钻杆柱，由钢接头来承受拧卸操作。由于铝合金与钢在弹性模量、热膨胀系数、延伸率、屈服强度等方面的差异，经常出现连接不可靠的情况。钻杆杆体和接头的连接也一直是钻杆的薄弱环节。

一般采用将铝合金钻杆杆体施加一定的扭矩与钢接头组装的方法，该方法尽管应用较广，但却有其不足之处，如当铝合金钻杆和钢接头沿螺纹同时相对移动时，当达到较高的接触压力时仍不能完全避免局部的铝合金与钢紧扣。当这样扣紧的地方很多时，组装过程中螺纹连接可能被卡住，在以后的使用过程中这样的接头会损坏。

发明内容

本发明的目的的提供一种铝合金钻杆杆体和钢接头连接使用的冷组装装置。本发明采用冷组装装置进行铝合金钻杆杆体与钢接头的组装。冷组装时，先把铝合金钻杆杆体冷却到一定温度使其收缩，随后拧入钢接头，待恢复室温后螺纹连接处可获得一定的预紧力，达到铝合金钻杆传递扭矩和承受载荷的要求。

本发明是由杆体夹持机构、铝合金钻杆体内冷却机构、给进机构、钢接头回转机构、参数检测机构以及实验台架组成，

所述杆体夹持机构通过固定底板固定在实验台架上，通过杆体夹持器上的三个夹持螺钉来夹持铝合金钻杆杆体，三个夹持螺钉布置在同一平面，等角度排布，半圆夹持器通过拧紧紧固螺栓来抱紧夹持器，半圆夹持器下面通过螺栓连接在固定底板上，并可通过调整螺栓来调整铝合金钻杆杆体的高度，使铝合金钻杆杆体与钢接头在同一平面；

所述铝合金钻杆体内冷却机构的液氮罐放置在地面上，液氮罐通过调节阀与进液管连接形成冷却液通道，进液管连接双壁冷却管，双壁冷却管与铝合金钻杆杆体内的冷却腔连通，冷却腔为铝合金钻杆杆体的螺纹区，液氮从双壁冷却管的液氮喷射孔喷出，喷在铝合金钻杆杆体螺纹区内壁上，对铝合金钻杆杆体进行冷却，液氮汽化，使铝合金钻杆杆体降温，汽化后的氮气通过双壁冷却管外壁上的氮气排出孔进入氮气排放通道，至排气管排出，冷却腔通过耐低温橡胶垫来保证密封性；铝合金钻杆杆体的螺纹区设置温度传感器埋置孔，于不同深度埋置温度传感器，通过参数检测机构实时检测杆体冷却温度，根据检测温度来调整调节阀的开度；

所述给进机构的手轮通过螺纹连接在丝杠上，丝杠另一端通过丝杠固定板固定在实验台架上，丝杠上连接有开合螺母，开合螺母上边与滑动支架连接，滑块固定在滑动支架的下面，滑块与导轨相连，可通过导轨做直线运动，导轨固定在实验台架上；

所述钢接头回转机构固定在滑动支架上，电机通过固定板安装在滑动支架上，电机的输出轴链轮安装在电机输出轴上，链条绕设在输出轴链轮和传动轴链轮上，传动轴链轮连接传动轴，通过轴承座固定在位于滑动支架的固定板上，传动轴连接扭矩传感器，再连接滑环固定管，滑环固定管另一端连接变径接头，并通过轴承座安装在位于滑动支架的安装板上，滑环安装在滑环固定管上，变径接头一端连接滑环固定管，另一端连接钢接头，钢接头下面设置有滚动支架，滚动支架连接在滑动支架上，滚动支架可随钢接头转动，起导正作用，使钢接头保证平行度。

所述参数检测机构的无纸记录仪放置在实验台架上的固定底板上，参数检测机构通过传感器把加热过程中的加热温度，钢接头温度，铝合金钻杆杆体温度，冷却液流量，上扣转速，上扣扭矩这些关键参数采集到无纸记录仪中，实时检测，钢接头及铝合金钻杆杆体上布置有温度传感器。

本发明的工作过程是：