CN213980678U

CN213980678U - 高耐磨钛合金钻杆

Info

Publication number: CN213980678U
Application number: CN202022887543.3U
Authority: CN
Inventors: 王显林; 陈长青; 王青林; 李竹滨; 张然; 韩旭; 杨文付
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Bohai Equipment Manufacturing Co Ltd; Bohai NKK Drill Pipe Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Bohai Equipment Manufacturing Co Ltd; Bohai NKK Drill Pipe Co Ltd
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2030-12-03

Abstract

本实用新型公开了一种高耐磨钛合金钻杆，包括依次连接的母接头、管体和公接头；在母接头与管体之间的连接处形成有外径自管体至母接头逐渐增大的第一锥面，且在距离第一锥面8～10mm的宽度处的母接头外壁上设有第一环形凸台；在管体与公接头之间的连接处形成有外径自管体至公接头逐渐增大的第二锥面，且在距离第二锥面8～10mm的宽度处的公接头外壁上设有第二环形凸台；两个环形凸台的径向厚度为2.5～3.5mm、二者在沿管体轴向上的长度为72～76mm；在第一环形凸台和第二环形凸台的整个外壁上均布开设有多个内嵌有硬质合金质梅花齿的盲孔；相邻盲孔中轴线之间的间隔距离为10～16mm；该钻杆通过结构改进能够有效保护两侧接头，并提高钛合金接头凸台的耐磨性能，延长使用寿命。

Description

高耐磨钛合金钻杆

技术领域

本实用新型涉及石油钻探领域技术领域，特别涉及一种高耐磨钛合金钻杆。

背景技术

随着油气工业的迅速发展，石油勘探井况越来越复杂，钻井难度也越来越高。钻井是石油勘探和开发的重要环节，目前采用的主要钻井方法是旋转钻井法：即通过旋转钻具传递扭矩，带动钻头旋转、破碎和切削岩石，向地下钻进，钻出规定方位和深度的井眼。

钻杆在钻井过程中具有举足轻重的作用，将钻机扭矩传递给钻头，实现钻进，负责传输钻井液到钻头，并与钻头一起提升、下放或旋转。钻杆质量的好坏对钻井工作而言至关重要。随着深井、超深井、大位移水平井、高腐蚀环境井以及超短半径井的数量越来越多，对钻杆的性能要求越来越高。

目前，渤海能克钻杆公司开发有摩擦焊接式全钛合金钻杆，其钻杆接头和管体均为钛合金材质，并通过摩擦焊接形式将钻杆管体与接头连接在一起。正常钻井过程中钻柱旋转钻进，钻杆接头外径大于管体外径，因此钻杆接头表面与井壁(或套管)摩擦，常规钢制钻杆为了防止钻杆接头快速磨损，通常敷焊一定宽度和厚度的高硬度耐磨带，使高硬度的耐磨带表面与井眼内壁摩擦，起到保护钻杆接头的作用，延长钻杆的使用寿命；但是，钛合金材料极易高温氧化，可焊性差，硬质耐磨带与钛合金基材不易融合，附着力不强容易掉块，并且耐磨带焊丝成本高，耐磨带敷焊难度大，大幅增加钛合金钻杆接头保护成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种解决钛合金钻杆接头不耐磨的问题的高耐磨钛合金钻杆。

为此，本实用新型技术方案如下：

一种高耐磨钛合金钻杆，包括依次连接的母接头、管体和公接头；其结构改进之处在于：在母接头与管体之间的连接处形成有外径自管体至母接头逐渐增大的第一锥面，且在距离第一锥面8～10mm的宽度处的母接头外壁上设有等厚度的第一环形凸台；在管体与公接头之间的连接处形成有外径自管体至公接头逐渐增大的第二锥面，且在距离第二锥面8～10mm的宽度处的公接头外壁上设有等厚度的第二环形凸台；第一环形凸台和第二环形凸台的厚度为2.5～3.5mm、二者在沿管体轴向上的长度为72～76mm；在第一环形凸台和第二环形凸台的整个外壁上均布开设有多个内嵌有硬质合金质梅花齿的盲孔；相邻盲孔中轴线之间的间隔距离为10～16mm。

进一步地，第一锥面与管体中轴线之间所成夹角为18°；第二锥面与管体中轴线之间所成夹角为35°。

进一步地，第一环形凸台的两端端壁、以及第二环形凸台的两端端壁均设有35～45°的倒角。

进一步地，硬质合金质梅花齿采用硬度为60～90HRC、直径为6～10mm、轴向高度为5～8mm的梅花齿。

进一步地，硬质合金质梅花齿以过盈配合的方式嵌入盲孔内，其过盈量为0.04～0.08mm。

与现有技术相比，该高耐磨钛合金钻杆通过其在母接头和公接头的外壁上分别设计有第一环形凸台和第二环形凸台以起到保护接头的作用；并通过第一环形凸台和第二环形凸台的整个壁面上均布设置有多个以过盈配合的方式内嵌入硬质合金质梅花齿以提高钛合金接头凸台的耐磨性能，进而实现延长钛合金钻杆使用寿命的目的。

附图说明

图1为本实用新型的高耐磨钛合金钻杆的结构示意图；

图2为本实用新型的高耐磨钛合金钻杆的母接头的结构示意图；

图3为A-A剖视图；

图4为本实用新型的高耐磨钛合金钻杆的梅花齿的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

如图1所示，该高耐磨钛合金钻杆包括依次连接并一体成型的钛合金母接头、钛合金管体和钛合金公接头；钛合金母接头与钛合金管体之间通过摩擦焊接连接；钛合金公接头与钛合金管体之间通过摩擦焊接连接；

如图2所示，在母接头与管体之间的连接处形成有外径自管体至母接头逐渐增大的第一锥面，且在距离第一锥面8～10mm的宽度处的母接头外壁上设有等厚度的第一环形凸台；具体地，第一锥面与管体中轴线之间所成夹角为18°；

对应地，在管体与公接头之间的连接处形成有外径自管体至公接头逐渐增大的第二锥面，且在距离第二锥面8～10mm的宽度处的公接头外壁上设有等厚度的第二环形凸台；具体地，第二锥面与管体中轴线之间所成夹角为35°；

上述第一环形凸台和第二环形凸台的设计使钻井过程中钛合金钻杆接头凸台表面与井壁接触，防止钛合金接头大钳区、管体与井壁接触；其中，第一环形凸台和第二环形凸台均采用钛合金制成。

第一环形凸台和第二环形凸台的径向厚度为2.5～3.5mm；该尺寸设计既能保护钻杆接头又不影响钻杆接头与井眼的环空间隙，保障钻井效率。

第一环形凸台和第二环形凸台在沿管体轴向上的长度为72～76mm；该尺寸设计能够保证凸起表面与井壁有足够的的接触面积，并且在钻杆上卸扣的时候不影响大钳的夹持位置。

作为本实施例的一个优选技术方案，第一环形凸台的两端端壁、以及第二环形凸台的两端端壁均设有35～45°的倒角，防止钻井过程中钻井液在台肩处形成流体冲蚀。

如图3和图4所示，由于钛合金材料耐磨性能较低，钛合金接头凸台与井壁旋转接触，容易磨损掉，因此，在第一环形凸台和第二环形凸台的整个外壁上均布开设有多个内嵌有硬质合金质梅花齿的盲孔；具体地，硬质合金质梅花齿采用直径为6～10mm、轴向高度为5～8mm的圆柱形梅花齿；硬质合金质梅花齿以过盈配合的方式嵌入盲孔内，其过盈量为0.04～0.08mm；相邻梅花齿的中轴线之间的间隔距离为10～16mm。

该高耐磨钛合金钻杆在进行制作时，首先在两侧接头的第一环形凸台和第二环形凸台的外侧壁面上钻好盲孔，控制好钻孔尺寸精度，然后使用压力机将硬质合金压入预先开好的装配孔，硬质合金表面与开孔圆弧最低点持平。

其中，硬质合金质梅花齿优选采用硬度为60～90HRC的梅花齿，该选择主要考虑若硬质合金硬度较低，会大幅降低对钛合金接头的保护作用；如果硬度太高超高90HRC，若在套管内钻进，容易磨损套管，造成井漏事故。具体地，硬质合金成分采用YG8硬质钨钢合金。

Claims

1.一种高耐磨钛合金钻杆，包括依次连接的母接头、管体和公接头，其特征在于，在母接头与管体之间的连接处形成有外径自管体至母接头逐渐增大的第一锥面，且在距离第一锥面8～10mm的宽度处的母接头外壁上设有等厚度的第一环形凸台；在管体与公接头之间的连接处形成有外径自管体至公接头逐渐增大的第二锥面，且在距离第二锥面8～10mm的宽度处的公接头外壁上设有等厚度的第二环形凸台；第一环形凸台和第二环形凸台的厚度为2.5～3.5mm、二者在沿管体轴向上的长度为72～76mm；在第一环形凸台和第二环形凸台的整个外壁上均布开设有多个内嵌有硬质合金质梅花齿的盲孔；相邻盲孔中轴线之间的间隔距离为10～16mm。

2.根据权利要求1所述的高耐磨钛合金钻杆，其特征在于，第一锥面与管体中轴线之间所成夹角为18°，第二锥面与管体中轴线之间所成夹角为35°。

3.根据权利要求1所述的高耐磨钛合金钻杆，其特征在于，第一环形凸台的两端端壁、以及第二环形凸台的两端端壁均设有35～45°的倒角。

4.根据权利要求1所述的高耐磨钛合金钻杆，其特征在于，硬质合金质梅花齿采用硬度为60～90HRC、直径为6～10mm、轴向高度为5～8mm的梅花齿。

5.根据权利要求1所述的高耐磨钛合金钻杆，其特征在于，硬质合金质梅花齿以过盈配合的方式嵌入盲孔内，其过盈量为0.04～0.08mm。

6.根据权利要求1所述的高耐磨钛合金钻杆，其特征在于，母接头与管体之间通过摩擦焊接连接为一体；公接头与管体之间通过摩擦焊接连接为一体。