[发明专利]一种高强度低流耗节能智能钻具

说明书

本发明提供一种高强度低流耗节能智能钻具，通过公接头和母接头配合紧固形成六处硬面密封，提高了连接处的强度和密封，通过将扭矩载荷分散到各硬面以及螺纹处，增强了连接处的抗拉强度，通过减小螺纹的锥度，提高了连接处的拉伸强度；通过降低螺纹牙顶高度，降低了连接处的最大外径，降低流耗；通过设置应力释放圆弧，减小连接处应力对钻具的伤害，以及采用圆弧状应力释放圆弧，能够尽量少的修扣，减少浪费；另外，对扣型的材质中硫磷以及五害元素含量进行限制，显著提高了扣型的力学性能；通过智能芯片的模块对井下环境进行监测，同时对钻具的扭矩、压力等进行监测，通过井上的数据接收端接收数据，及时了解井下情况，能够有效地避免事故发生。

技术领域

本发明涉及一种钻具，具体涉及一种高强度低流耗节能智能钻具。

背景技术

随着近年来石油工业的发展，油、气钻井的开采条件日益苛刻，特别是对深井、超深井、海洋油气井的开发，对钻杆提出更高的连接、抗扭、密封、流耗等方面的要求。目前使用的API普通标准型扣型抗扭性能较低、流耗较高，对于未来石油钻探来说，可能会出现11000米埋深的超深井，现有的扣型强度难以支撑如此高埋深的超深井的钻探，且现有钻杆接头处最大外径远大于钻杆外径，钻井液输送无效能耗较高，进一步加大了钻探工作的难度。

同时，由于超深井的井下工况复杂，如果不能及时发现井下的异常情况进行调整，可能会出现机械设备的损毁等突发事故，这些事故处理起来会浪费大量的人力物力。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供以下技术方案：

一种高强度低流耗节能智能钻具，包括钻杆、智能芯片、数据接收端、公接头和母接头；所述公接头设有外螺纹，所述母接头设有内螺纹；所述钻杆一端连接公接头，另一端连接母接头，所述高强度低流耗节能智能钻具通过公接头和母接头的紧固连接同类钻具以接长钻具，所述公接头和母接头之间通过外螺纹和内螺纹配合紧固；所述公接头沿外螺纹的一端设有一级外主光滑面、一级外副光滑面和一级外台阶面，沿外螺纹的另一端设有二级主外光滑面、二级外副光滑面和二级外台阶面，所述母接头沿内螺纹的一端设有一级内主光滑面、一级内副光滑面和一级内台阶面，沿内螺纹的另一端设有二级内主光滑面、二级内副光滑面和二级内台阶面；所述公接头和母接头配合紧固时，所述一级外主光滑面和二级内主光滑面、所述一级外副光滑面和二级内副光滑面、所述一级外台阶面和二级内台阶面、所述二级外主光滑面和一级内主光滑面、所述二级外副光滑面和一级内副光滑面、所述二级外台阶面和一级内台阶面之间对应形成硬面密封；所述内螺纹和外螺纹的锥度为1:16.5-20；所述智能芯片埋设在所述高强度低流耗节能智能钻具的一端，所述数据接收端设置在井上。

进一步地，所述智能芯片埋设在母接头上。

进一步地，所述智能芯片包括泥浆排量检测模块、钻杆扭矩检测模块、井径井斜监测模块、钻杆定向模块、钻杆压力监测模块、泥浆温度监测模块、泥浆反压监测模块、井下磁场监测模块。

进一步地，所述内螺纹和外螺纹均采用粗牙螺纹，螺纹牙顶高度为13/16-27/32倍牙高，内螺纹和外螺纹的螺距为2.5-3.2牙/in。

进一步地，所述一级外主光滑面和一级外副光滑面之间设置一级外应力释放圆弧，所述二级外主光滑面和二级外副光滑面之间设置二级外应力释放圆弧；所述一级内主光滑面和一级内副光滑面之间设置一级内应力释放圆弧，，所述二级内主光滑面和二级内副光滑面之间设置二级内应力释放圆弧。

进一步地，所述外应力释放圆弧和内应力释放圆弧均为圆弧状，所述一级外应力释放圆弧、二级外应力释放圆弧、一级内应力释放圆弧和二级内应力释放圆弧均为圆弧状；所述公接头和母接头配合紧固时，所述一级外应力释放圆弧和二级内应力释放圆弧、所述二级外应力释放圆弧和一级内应力释放圆弧之间对应贴合。

进一步地，所述高强度低流耗节能智能钻具材质为钢材，所述材质中硫、磷含量均低于0.0080％，五害元素含量均低于0.0100％。