钢接头钛合金钻杆及钻杆柱制造技术

本实用新型专利技术公开了一种钢接头钛合金钻杆及钻杆柱，所述钢接头钛合金钻杆包括：钛钻杆管体和通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体端部的钢制接头。本实用新型专利技术的钛合金管体与钢制接头间的螺纹连接性能和钢制接头间的螺纹连接性能的抗拉强度、抗扭强度、密封性能等均不低于同钢级钢制钻杆，具有比传统钢制钻杆更轻的质量、更高的比强度、更好的耐腐蚀耐疲劳等性能，显著减轻整钻柱重量，缓解应力集中，提高钻柱的最大下入深度及延长钻柱服役寿命等优点。主要解决传统钢制钻杆比强度低，在复杂工况油气钻采条件下易发生应力腐蚀断裂、疲劳断裂、泄漏、过载等失效的问题。

Titanium alloy drill pipe and drill pipe string with steel joint

【技术实现步骤摘要】
钢接头钛合金钻杆及钻杆柱
本技术涉及油气勘探开发过程中使用的钻杆，具体涉及一种钛合金钻杆，尤其是一种钢接头钛合金钻杆及钻杆柱。
技术介绍
随着石油工业的发展，深井、超深井及水平井数量不断增加，勘探开发难度增大。传统钢制钻杆比强度低，在复杂工况油气钻采条件下发生的应力腐蚀断裂、疲劳断裂、泄漏、过载等失效事故对油气井的安全生产造成了极大的威胁。钛合金钻杆比强度高、抗硫化氢应力腐蚀性能及耐腐蚀疲劳性能良好，可以显著减轻钻柱重量，缓解应力集中，提高钻柱的最大下入深度、耐腐蚀疲劳性能等，延长钻柱服役寿命，减少油气井中钻具失效造成的安全事故。
技术实现思路
本技术提供一种钢接头钛合金钻杆及钻杆柱，以解决现有的钢制钻杆比强度低，在复杂工况油气钻采条件下易发生应力腐蚀断裂、疲劳断裂、泄漏、过载等安全事故的问题。为实现上述目的，本技术采用以下技术手段：一种钢接头钛合金钻杆，包括：钛合金钻杆管体和通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体端部的钢制钻杆接头，所述钛合金钻杆管体与所述钢制钻杆接头通过热装配过盈配合连接；所述钢制钻杆接头包括：分别通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体两端的钢制外螺纹接头和钢制内螺纹接头；所述钢制外螺纹接头端部能够与钢制内螺纹接头端部螺纹连接。所述钛合金钻杆管体包括：位于所述钛合金钻杆管体两端的两个加厚段、两个加厚过渡段以及位于所述钛合金钻杆管体中间的中间段，所述中间段连接在两端的所述过渡段之间；所述加厚段的外径大于所述中间段的外径。所述两个加厚段上分别设有延伸到所述加厚段的端面处的第一外螺纹和第二外螺纹，所述钛合金钻杆管体通过两端的第一外螺纹和第二外螺纹分别与所述钢制外螺纹接头和所述钢制内螺纹接头螺纹连接。所述钢制外螺纹接头在与所述钛合金钻杆管体的连接端上设有与所述第一外螺纹配合连接的第一内螺纹；所述钢制内螺纹接头在与所述钛合金钻杆管体的连接端上设有与所述第二外螺纹配合连接的第二内螺纹。所述钢制外螺纹接头的另一端设有与所述钢制内螺纹接头匹配的接头外螺纹；所述钢制内螺纹接头的另一端设有与所述钢制外螺纹接头匹配的接头内螺纹。所述接头外螺纹和接头内螺纹为API钻具螺纹。所述第一外螺纹、第二外螺纹、第一内螺纹及第二内螺纹均为梯形螺纹。所述钢制外螺纹接头的一端设有与所述钛合金管体端部相配合的止推台肩及对中锥面台肩。所述止推台肩与钛合金管体端部的钛合金管体端面过盈配合连接，所述对中锥面台肩与钛合金管体端部的钛合金管体端部锥面过盈配合连接。一种钻杆柱，包括多个所述的钢接头钛合金钻杆，多个所述的钢接头钛合金钻杆首尾相连，相邻的两个钢接头钛合金钻杆之间通过外螺纹接头和内螺纹接头相互螺纹连接。与传统钢制钻杆相比，本技术具有以下优点：本技术的钢接头钛合金钻杆比强度高、抗硫化氢应力腐蚀性能及耐腐蚀疲劳性能良好，可以显著减轻钻柱重量，缓解应力集中，提高钻柱的最大下入深度、耐腐蚀疲劳性能等，延长钻柱服役寿命，减少油气井中钻具失效造成的安全事故。采用钢制接头外螺纹与接头内螺纹采用标准API钻具螺纹，可在任意井段与任意普通钢制钻杆螺纹连接，无需转换接头，无需改换起下钻杆吊卡装置，通用性高，抗螺纹粘扣性能好，提高了钻杆反复上卸扣次数，延长了钛合金的钻杆使用寿命并扩大了钛合金钻杆的应用范围。本技术钢制接头与钛合金管体间采用偏梯形螺纹连接设计，并采用热装配即钛合金管体冷却同时钢制接头加热状态下装配，保证在装配恢复室温后螺纹达到过盈配合，保证了管体与接头的螺纹连接部分的强度不低于管体强度。此外，本技术接头设计的止推(扭矩)台肩及对中稳定(扭矩)锥面台肩，提高了钛合金钻杆的抗扭强度和密封性能，具有比钢制钻杆更高的耐腐蚀性能、更轻的整管重量和更高的下深能力。附图说明图1为根据本技术实施例的钢接头钛合金钻杆的结构示意图。图2为图1中A处的放大结构。图3为图1中B处的放大结构。附图标号说明：1、接头外螺纹，2、钢制外螺纹接头，31、第一内螺纹，32、第一外螺纹，4、第一加厚段，5、第一过渡段，6、钛合金管体，7、中间段，8、第二过渡段，9、第二加厚段，101、第二内螺纹，102、第二外螺纹，11、钢制内螺纹接头，12、接头内螺纹，A1、止推台肩，A2、钛合金管体端面，B1、对中锥面台肩，B2、钛合金管体端部锥面，100、钢接头钛合金钻杆。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本技术的具体实施方式。如图1所示，根据本技术实施例的钢接头钛合金钻杆100包括：钛合金钻杆管体6和通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体端部的钢制外螺纹接头2、钢制内螺纹接头11。与现有的钢制钻杆不同的是：本技术的钻杆管体6为钛合金制成，而且，钛合金钻杆管体以及钢制接头是通过冷却钛合金管体加热钢制接头下热装配完成的，钛合金管体与钢制接头间通过螺纹连接，而不是焊接连接。本技术的钢接头钛合金钻杆比传统钢制钻杆具有更高的比强度、耐腐蚀性能、耐疲劳及高温性能，极大的提高了钻柱的下深能力、安全性及使用寿命。进一步地，如图1所示，钛合金钻杆接头包括：分别通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体两端的钢制外螺纹接头2和钢制内螺纹接头11，即钢接头钛合金钻杆100包括：钛合金钻杆管体6和分别通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体6两端的钢制外螺纹接头2和钢制内螺纹接头11。图1中，钢制外螺纹接头2通过螺纹连接在钛合金钻杆管体6的底端，钢制内螺纹接头11通过螺纹连接在钛合金钻杆管体6的顶端。通过将钛合金钻杆管体6两端分别连接钢制外螺纹接头2和钢制内螺纹接头11，采用钢制接头的钛合金钻杆，可在任意井段与任意普通钢制钻杆螺纹连接，无需转换接头，无需改换起下钻杆吊卡装置，通用性高，抗螺纹粘扣性能好，提高了钻杆反复上卸扣次数，延长了钛合金的钻杆使用寿命并扩大了钛合金钻杆的应用范围。进一步地，如图1所示，所述钛合金钻杆管体6包括：位于所述钛合金钻杆管体6两端的第一加厚段4、第二加厚段9，位于第一加厚段4、第二加厚段9两端的第一过渡段5、第二过渡段8，以及位于所述钛合金钻杆管体6中间的中间段7，所述中间段7连接在两端的所述第一过渡段5、第二过渡段8之间；所述第一加厚段4、第二加厚段9的外径大于所述中间段7的外径，即所述第一加厚段4、第二加厚段9的壁厚大于所述中间段10的壁厚，两端的所述第一加厚段4、第二加厚段9上分别设有延伸到所述第一加厚段4、第二加厚段9的端面处的第一外螺纹32、第二外螺纹102，所述钛合金钻杆管体6通过两端的第一外螺纹32、第二外螺纹102分别与所述钢制外螺纹接头2和所述钢制内螺纹接头11螺纹连接。第一加厚段4、第二加厚段9增加了所述钛合金钻杆管体6与所述钢制外螺纹接头2和所述钢制内螺纹接头11的连接处的连接强度，远大于不加厚管体部位(即中间段7)的抗拉强度，密封性能大于35MPa不发生泄漏，远远大于钻杆使用过程中的泥浆压力(通常低于20MPa)，完全适应工作环境。进一步地，如图1所示，所述钢制外螺纹接头2在与所述钛合金钻杆管体6的连接端设有与所述钛合金钻杆管体6配合连接的第一内螺纹31，第一内螺纹31与第一外螺纹32配合连接，所述钢制外螺纹接头2的另一端(图1中为底端)设有与所述钢接头钛合金钻杆内螺纹接头1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢接头钛合金钻杆，其特征在于，包括：钛合金钻杆管体(6)和通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体(6)端部的钢制钻杆接头，所述钛合金钻杆管体(6)与所述钢制钻杆接头通过热装配过盈配合连接；所述钢制钻杆接头包括：分别通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体(6)两端的钢制外螺纹接头(2)和钢制内螺纹接头(11)；所述钢制外螺纹接头(2)端部能够与钢制内螺纹接头(11)端部螺纹连接。

【技术特征摘要】
1.一种钢接头钛合金钻杆，其特征在于，包括：钛合金钻杆管体(6)和通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体(6)端部的钢制钻杆接头，所述钛合金钻杆管体(6)与所述钢制钻杆接头通过热装配过盈配合连接；所述钢制钻杆接头包括：分别通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体(6)两端的钢制外螺纹接头(2)和钢制内螺纹接头(11)；所述钢制外螺纹接头(2)端部能够与钢制内螺纹接头(11)端部螺纹连接。2.如权利要求1所述的钢接头钛合金钻杆，其特征在于，所述钛合金钻杆管体(6)包括：位于所述钛合金钻杆管体(6)两端的两个加厚段(4、9)、两个加厚过渡段(5、8)以及位于所述钛合金钻杆管体(6)中间的中间段(7)，所述中间段(7)连接在两端的所述过渡段(5、8)之间；所述加厚段(4、9)的外径大于所述中间段(7)的外径。3.如权利要求2所述的钢接头钛合金钻杆，其特征在于，所述两个加厚段(4、9)上分别设有延伸到所述加厚段(4、9)的端面处的第一外螺纹(32)和第二外螺纹(102)，所述钛合金钻杆管体(6)通过两端的第一外螺纹(32)和第二外螺纹(102)分别与所述钢制外螺纹接头(2)和所述钢制内螺纹接头(11)螺纹连接。4.如权利要求3所述的钢接头钛合金钻杆，其特征在于，所述钢制外螺纹接头(2)在与所述钛合金钻杆管体(6)的连接端上设有与所述第一外螺纹(32)配合连接的第一内螺纹(31)；所述钢制内螺纹接头(11)在与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯春，蒋龙，王鹏，徐欣，李睿哲，曹亚琼，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11