專利名稱：用于深度作業的鉆桿的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鉆桿，具體地說，是涉及一種用于深度作業，并具有較大的扭轉屈服強度的鉆桿。
背景技術：
按照美國石油學會(API)標準生產制造的鉆桿，其結構是在鉆桿各管體兩端各對焊一個外螺紋鉆桿接頭和一個內螺紋鉆桿接頭。一管體的內螺紋鉆桿接頭和另一管體的外螺紋鉆桿接頭嚙合接合，并根據作業的深度決定所需的管體數目。鉆桿的規格是由鉆桿管體的外徑和壁厚決定的，而鉆桿的鋼級則是由鉆桿管體的鋼級決定的。
對于Φ60.3×7.11mm鉆桿，API標準中規定了E-75、X-95、G-105、S-135四種鋼級，如表1所示，其屈服強度依次增高。API標準也規定了用于與Φ60.3×7.11mm鉆桿管體對焊的鉆桿接頭的強度，見表1。
表1Φ60.3×7.11mm鉆桿管體與接頭強度表圖1是API標準中用于與Φ60.3×7.11mm鉆桿管體對焊的鉆桿接頭的示意圖。圖中的外螺紋接頭1’焊在一根鉆桿管體2’上(鉆桿管體的另一端焊有內螺紋接頭，未在圖中顯示)。圖中的內螺紋接頭3’焊在另一根鉆桿管體上(該鉆桿管體的另一端焊有外螺紋接頭，未在圖中顯示)。按API標準規定，接頭的螺紋類型選擇為NC26，內徑ID＝44.45mm，外徑OD＝85.7mm。
如圖1所示，設在距內螺紋接頭3’外端面9.525mm處的內螺紋接頭3’的橫截面積為Ab’，在距外螺紋接頭1’臺肩面19.05mm處的外螺紋接頭1’的橫截面積為Ap’，則(1)當Ab’＜Ap’時，內螺紋接頭3’的扭轉屈服強度小于外螺紋接頭1’的扭轉屈服強度，接頭扭轉屈服強度的大小由內螺紋接頭3’決定(接頭扭轉屈服強度的計算公式見美國石油學會推薦做法7G)。
(2)當Ab’＞Ap’時，內螺紋接頭3’的扭轉屈服強度大于外螺紋接頭1’的扭轉屈服強度，接頭扭轉屈服強度的大小由外螺紋接頭1’決定。
(3)當螺紋類型被確定為NC26時，Ab’的大小由內螺紋接頭3’的外徑決定。
(4)當螺紋類型被確定為NC26時，Ap’的大小由外螺紋接頭1’的內徑決定。
經計算得到，Ab’≈1605mm2，Ap’≈1633mm2，Ab’＜Ap’，因此內螺紋接頭3’的扭轉屈服強度小于外螺紋接頭1’的扭轉屈服強度，接頭扭轉屈服強度的大小由內螺紋接頭3’的外徑決定。
對鋼級為S-135的Φ60.3×7.11mm鉆桿，如表1所示，鉆桿接頭的屈服強度為827MPa，鉆桿管體2’的屈服強度為931MPa時，即鉆桿接頭與鉆桿管體2’的扭轉屈服強度均為選擇最小時，圖1所示的鉆桿接頭的扭轉屈服強度約為9320Nm(該數值由Ab’通過計算所得)，而該種類型的鉆桿管體的扭轉屈服強度要求為約15250Nm，兩者之比為61％，因此不能滿足深度作業中對鉆桿的扭轉強度要求。
對鋼級為S-135，管體外徑為60.3mm，壁厚為7.11mm的鉆桿，主要存在以下問題(1)在深度作業過程中，如在石油鉆探過程中，鉆桿內螺紋接頭3’外壁會受到井壁或套管的強烈摩擦，造成內螺紋接頭3’外徑減薄，從而引起內螺紋接頭3’扭轉屈服強度的降低，進而造成鉆桿降級或發生內螺紋接頭脹扣失效事故，而此時外螺紋接頭的扭轉屈服強度卻基本不變，仍大于內螺紋接頭的扭轉屈服強度，即內螺紋接頭與外螺紋接頭的扭轉屈服強度不匹配。
(2)如上已分析的，API接頭與鉆桿管體的扭轉屈服強度之比約為61％，不能滿足深度作業過程中對鉆桿的扭轉強度要求，即鉆桿接頭與鉆桿管體的扭轉屈服強度不匹配。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種用于深度作業的鉆桿，其管體鋼級為S-135，管體外徑60.3mm，壁厚為7.11mm，且內螺紋接頭的扭轉屈服強度大于外螺紋接頭的扭轉屈服強度，鉆桿接頭與鉆桿管體的扭轉屈服強度相匹配。
為實現上述目的，本實用新型提出的一種用于深度作業的鉆桿，其包含一鉆桿管體，在該鉆桿管體的兩端各焊接一內螺紋接頭和一外螺紋接頭，該管體的鋼級為S-135，其管體外徑為60.3mm，壁厚為7.11mm；內、外螺紋接頭的螺紋類型為NC26；特點是，所述的外螺紋接頭的內徑為36～42mm；內螺紋外徑為88～96mm。
這樣，在本實用新型中，距內螺紋接頭外端面9.525mm處的內螺紋接頭的橫截面積為Ab，在距外螺紋接頭臺肩面19.05mm處的外螺紋接頭的橫截面積為Ap，通過計算得到，Ab＞Ap，即內螺紋接頭的扭轉屈服強度大于外螺紋接頭的扭轉屈服強度，接頭扭轉屈服強度的大小由外螺紋接頭決定。
而同時，還能根據美國標準學會推薦做法7G公式，通過內螺紋接頭的橫截面積為Ab，計算得到接頭扭轉屈服強度約為12436Nm，而鉆桿管體的扭轉屈服強度要求為約15250Nm，兩者之比大于0.8。因此，鉆桿接頭與鉆桿管體的扭轉屈服強度相匹配。可利用于深度作業的鉆探中。
圖1為背景技術中鉆桿的結構示意圖；圖2為本實用新型鉆桿的結構示意圖。
具體實施方式
以下根據圖2，說明本實用新型的一較佳實施方式。
如圖2所示，本實用新型提出的一種用于深度作業的鉆桿，其包含一鉆桿管體2，在該鉆桿管體的兩端各焊接一內螺紋接頭3和一外螺紋接頭1，該管體的鋼級為S-135，其Φ60.3×7.11mm；內、外螺紋接頭3、1的螺紋類型為NC26；該內、外螺紋接頭3、1的內徑為36～42mm；外徑為88～96mm。
仍以設在距內螺紋接頭3外端面9.525mm處的內螺紋接頭3的橫截面積為Ab，在距外螺紋接頭1臺肩面19.05mm處的外螺紋接頭1的橫截面積為Ap，通過計算可得到Ab＞Ap，即內螺紋接頭3的扭轉屈服強度大于外螺紋接頭1的扭轉屈服強度，接頭扭轉屈服強度的大小由外螺紋接頭1決定。
當內螺紋接頭3的最小內徑ID1和外螺紋接頭1的最小內徑ID2不相同時，取該兩個值中的較小值，如圖2所示，為外螺紋內徑，取其最小值36mm，經計算得到Ap≈2167mm2，此時，取內螺紋接頭3的最大外徑值為96mm，經計算得到Ab≈3050mm2，Ab＞Ap，因此，在該實施例中，內螺紋接頭3的扭轉屈服強度大于外螺紋接頭1的扭轉屈服強度，接頭扭轉屈服強度的大小由外螺紋接頭1決定。
若接頭的屈服強度為827MPa，管體的屈服強度為931MPa，此時，根據Ap可計算得到接頭扭轉屈服強度約為13116Nm，而鉆桿管體的扭轉屈服強度約為15250Nm，兩者之比為86％。能滿足深度作業的操作要求。
而當外螺紋接頭1的內徑取值42mm時，Ap≈1798mm2，內螺紋接頭3的外徑OD＝88時，Ab≈1894mm2，Ab＞Ap，內螺紋接頭的扭轉屈服強度大于外螺紋接頭的扭轉屈服強度，接頭扭轉屈服強度的大小由外螺紋接頭1決定。若接頭的屈服強度為965MPa，管體的屈服強度為931MPa，接頭扭轉屈服強度約為12436Nm，鉆桿管體的扭轉屈服強度約為15250Nm，兩者之比為81.5％＞80％。
由于接頭的屈服強度不能無限提高，因此，外螺紋接頭1的最大內徑確定為42mm，而內螺紋接頭3的最小外徑確定為88mm。
綜上所述，外螺紋接頭1的內徑范圍為36～42mm，內螺紋接頭3的外徑范圍為88～96mm。
外螺紋接頭的內徑和內螺紋接頭的外徑范圍確定后，只要滿足Ab＞Ap及接頭的扭轉屈服強度與管體屈服強度為931MPa時的扭轉屈服強度之比大于0.8兩個條件，外螺紋接頭的內徑和內螺紋接頭的外徑可以在給定的范圍內任意選擇。
與現有技術相比，本實用新型中，內螺紋接頭的扭轉屈服強度大于外螺紋接頭的扭轉屈服強度，接頭的扭轉屈服強度與鉆桿管體屈服強度的扭轉屈服強度之比大于0.8。達到了內螺紋接頭與外螺紋接頭的扭轉屈服強度相匹配及鉆桿接頭與鉆桿管體的扭轉屈服強度相匹配的目的。從而滿足深度作業的要求。
權利要求1.一種用于深度作業的鉆桿，其包含一鉆桿管體，在該鉆桿管體的兩端各焊接一內螺紋接頭和一外螺紋接頭，該管體的鋼級為S-135，其管體外徑為60.3mm，壁厚為7.11mm；內、外螺紋接頭的螺紋類型為NC26；特征在于，所述的外螺紋接頭的內徑為36～42mm；內螺紋接頭外徑為88～96mm；其內螺紋接頭的扭轉屈服強度大于外螺紋接頭的扭轉屈服強度，鉆桿接頭與鉆桿管體的扭轉屈服強度相匹配。
專利摘要本實用新型涉及一種用于深度作業的鉆桿，其包含一鉆桿管體，在該鉆桿管體的兩端各焊接一內螺紋接頭和一外螺紋接頭，該管體的鋼級為S－135，其管體外徑為60.3mm，壁厚為7.11mm；內、外螺紋接頭的螺紋類型為NC26；特點是，所述的外螺紋接頭的內徑為36～42mm；內螺紋外徑為88～96mm。其內螺紋接頭的扭轉屈服強度大于外螺紋接頭的扭轉屈服強度，鉆桿接頭與鉆桿管體的扭轉屈服強度相匹配。
文檔編號E21B17/00GK2670579SQ20032010933
公開日2005年1月12日 申請日期2003年10月29日 優先權日2003年10月29日
發明者趙鵬, 鵬 趙 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司