一种钛合金钻杆制造技术

本发明专利技术公开了一种钛合金钻杆，包括钛合金钻杆管体、钛合金钻杆管体两端的内螺纹接头和外螺纹接头。钛合金钻杆管体两端的内螺纹接头和外螺纹接头是特殊扣螺纹，该特殊扣内、外螺纹接头均为带锥度的粗牙楔形燕尾螺纹；本发明专利技术提供一种上扣操作简单、抗粘扣性能优秀、修复率低、连接安全性及密封性不受复合载荷影响的高抗疲劳寿命连接。解决现有钛合金钻杆连接螺纹抗拉、抗压及抗弯曲能力差，尤其在高狗腿度时易粘扣，修复率高、抗疲劳性能差等问题。抗疲劳性能差等问题。抗疲劳性能差等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金钻杆


[0001]本专利技术涉及油井管螺纹连接的石油钻杆接头
，尤其涉及一种钛合金钻杆。

技术介绍

[0002]一根根的石油钻杆通过接头连接起来，形成长达数千米的钻柱。钻柱工作条件十分恶劣，受力情况非常复杂，接头是其中最为薄弱的环节。现有的钛合金钻杆是参照API 5DP和Spec 7
‑
2进行设计和交货.
[0003]常用钻杆接头如附图1所示，内螺纹7由外台肩面70和内螺纹部分71组成，外螺纹8由外台肩面80和外螺纹部分81组成。
[0004]常用钻杆接头螺纹如附图2所示，内螺纹部分71由螺纹导向面RS、承载面RL、牙顶RT、圆弧形牙底RR和牙型角RA组成，外螺纹部分81由螺纹导向面RS、承载面RL、牙顶RT、圆弧形牙底RR和牙型角RA组成。这种结构的钻杆接头，按照推荐上扣扭矩旋紧，主台肩面之间产生过盈，达到密封效果。螺纹啮合后，螺纹牙之间只有牙侧接触，齿顶与齿底间仍有环形空隙，在载作用下螺纹牙容易发生小位移。
[0005]与常规钢钻杆相比，钛合金钻杆柔性大、质量轻、耐疲劳、耐腐蚀，常应用于深井、超深井、高腐蚀、超短半径侧钻等狗腿度较大的特殊工艺油气井中。如狗腿度在45
°‑
55
°
/30米之间，标准钛合金钻杆接头在连续旋转五万次后，出现大批螺纹粘扣，螺纹抗粘扣性能差、修复率很高。另外，由于主台肩的存在，螺纹啮合后外螺纹连接断面产生预拉伸载荷，通常为材料屈服强度的60％，加之应力集中效应，公螺纹大端啮合的前三牙螺纹牙底局部应力甚至会超过材料屈服强度，导致危险截面交变平均应力水平较高，因此该钻杆接头的疲劳性能低。

技术实现思路

[0006]本专利技术专利的目的在于提供一种钛合金钻杆连接方式，主要解决上述钻杆接头在承受较大复合载荷作用时，螺纹抗粘扣能力差、修复率高，接头疲劳性能低等技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术专利所采用的技术方案是：一种钛合金钻杆，包括钻合金钻杆管体、钛合金钻杆管体两端的内螺纹接头和外螺纹接头，所述内螺纹接头由焊径区域、吊卡区域、大钳区域和内螺纹区域组成，其中内螺纹区域包括内螺纹外端面、带锥度的内螺纹段、内螺纹内端面；所述外螺纹接头由焊径区域、吊卡区域、大钳区域和外螺纹区域组成，其中外螺纹区域包括外螺纹外端面、带锥度的外螺纹段和外螺纹内端面组成；所述内螺纹区域加工有带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹，所述外螺纹区域加工有带锥度的粗牙楔形燕尾外螺纹。
[0008]进一步的，所述内螺纹接头的内螺纹区域的外端面为直角，内端面为负角，角度为5
‑
10
°
，外螺纹接头的外螺纹区域的外端面为直角，内端面为负角，角度为5
‑
10
°
，内端面与内端面为相互配合关系，相互匹配时，其负角相等。
[0009]进一步的，所述带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹包括内螺纹导向面、承载面、导向面牙侧角、承载面面牙侧角、齿顶、齿底、齿顶轮廓线、齿底轮廓线、导向面高度、承载面高度、导向面螺距、承载面螺距。
[0010]进一步的，所述带锥度的粗牙楔形燕尾外螺纹包括外包括外螺纹导向面、承载面、导向面牙侧角、承载面面牙侧角、齿顶、齿底、齿顶轮廓线、齿底轮廓线、导向面高度、承载面高度、导向面螺距、承载面螺距。
[0011]进一步的，所述带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹的锥度范围为1：8～1：36，带锥度的粗牙楔形燕尾外螺纹的锥度范围为1：8～1：36，带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹与带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹为相互连接的内外螺纹关系，相互匹配连接时其锥度一般相同。
[0012]进一步的，所述带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹导向面牙侧角的角度为
‑
10
°
～5
°
，承载面牙侧角的角度为
‑3°
～
‑
10
°
；所述带锥度的粗牙楔形燕尾外螺纹的导向面牙侧角的角度为
‑
10
°
～5
°
，承载面牙侧角的角度为
‑3°
～
‑
10
°
。
[0013]进一步的，所述带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹的齿顶与螺纹轴线的夹角为0～3.58
°
，齿底与螺纹轴线的夹角为0～3.58
°
，齿顶与齿底平行；齿顶轮廓线与螺纹轴线的夹角为0～3.58
°
，齿底轮廓线与螺纹轴线的夹角为0～3.58
°
，齿顶轮廓线与齿底轮廓线平行。
[0014]进一步的，所述带锥度的粗牙楔形燕尾外螺纹的齿顶与螺纹轴线的夹角为0～3.58
°
，齿底与螺纹轴线的夹角为0～3.58
°
，齿顶与齿底平行；齿顶轮廓线与螺纹轴线的夹角为0～3.58
°
，齿底轮廓线与螺纹轴线的夹角为0～3.58
°
，齿顶轮廓线与齿底轮廓线平行。
[0015]进一步的，所述带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹的导向面高度介于2.2mm～3.5mm，承载面高度介于2.2mm～3.5mm，导向面高度大于承载面高度(HL)。导向面螺距(PS)介于8.5～16mm，承载面螺距(PL)介于8.55～16.5mm，导向面螺距比承载面螺距小0.05～0.5mm。
[0016]进一步的，所述带锥度的粗牙楔形燕尾外螺纹的导向面高度介于2.2mm～3.5mm，承载面高度介于2.2mm～3.5mm，导向面高度大于承载面高度。导向面螺距介于8.5～16mm，承载面螺距介于8.55～16.5mm，导向面螺距(PS)比承载面螺距小0.05～0.5mm。
[0017]进一步的，所述内螺纹的长度比所述外螺纹的长度小0.12
‑
1.2mm。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0019]1、本专利技术钛合金钻杆，采用带锥的粗牙燕尾楔形螺纹连接，在上扣过程中，相互滑移接触路径小，能很快完成上扣过程，螺纹之间磨损小。该连接方式螺纹导向侧、承载侧、齿顶和齿底，至少有三个面相互接触，能够增大啮合后螺纹牙之间的接触面积，减小螺纹在承受载荷时的相对位移，增加螺纹的抗粘扣性能，减小螺纹修复率；内外燕尾型螺纹牙侧面为负角，齿与齿之间互为爪手，在承受拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷和复合载荷时，均无法使预紧力消失，具有良好的气密封性能，其连接安全性及密封性不受载荷影响。
[0020]2、本专利技术钛合金钻杆，上扣后，螺纹及内台肩啮合接触，产生微小过盈，能够代替原先主台肩面的密封作用。外台肩不接触，降低了公螺纹危险截面处的应力约496Mpa(以钻杆接头材料屈服强度为827Mpa为例)，降低了接头螺纹危险截面处的平均应力约496Mpa，平均应力降低能大幅度提高接头螺纹的疲劳寿命，因此该连接方式具有高的疲劳性能。
[0021]3、本专利技术钛合金钻杆，适用于高压天然气井、深井、超深井本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金钻杆，包括钻合金钻杆管体(1)、钛合金钻杆管体两端的内螺纹接头(2)和外螺纹接头(3)，所述内螺纹接头(2)由焊径区域(21)、吊卡区域(22)、大钳区域(23)和内螺纹区域(24)组成，其中内螺纹区域(24)包括内螺纹外端面(241)、带锥度的内螺纹段(242)、内螺纹内端面(243)；所述外螺纹接头(3)由焊径区域(31)、吊卡区域(32)、大钳区域(33)和外螺纹区域(34)组成，其中外螺纹区域(34)包括外螺纹外端面(341)、带锥度的外螺纹段(342)和外螺纹内端面(343)组成，其特征在于，所述内螺纹区域(24)加工有带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹(B)，所述外螺纹区域(34)加工有带锥度的粗牙楔形燕尾外螺纹(P)。2.如权利要求1所述的一种钛合金钻杆，其特征在于，所述内螺纹外端面(241)为直角，内螺纹内端面(243)为负角(A1)，该负角(A1)角度为5
‑
10
°
；所述外螺纹外端面(341)，外螺纹内端面(343)为负角(B1)，该负角(B1)角度为5
‑
10
°
；其中内螺纹内端面(243)与外螺纹内端面(343)为相互配合关系，其负角大小相等。3.如权利要求1所述的一种钛合金钻杆，其特征在于，所述带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹(B)依次包括内螺纹导向面(FS)、承载面(FL)、导向面牙侧角(AS)、承载面面牙侧角(AL)、齿顶(T)、齿底(R)、齿顶轮廓线(LT)、齿底轮廓线(LR)、导向面高度(HS)、承载面高度(HL)、导向面螺距(PS)、承载面螺距(PL)。4.如权利要求1所述的一种钛合金钻杆，其特征在于，所述带锥度的粗牙楔形燕尾外螺纹(P)依次包括外包括外螺纹导向面(FS)、承载面(FL)、导向面牙侧角(AS)、承载面面牙侧角(AL)、齿顶(T)、齿底(R)、齿顶轮廓线(LT)、齿底轮廓线(LR)、导向面高度(HS)、承载面高度(HL)、导向面螺距(PS)、承载面螺距(PL)。5.如权利要求3或4任一项所述的一种钛合金钻杆，其特征在于，所述带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹(B)的锥度范围为1：8～1：36；带锥度的粗牙楔形燕尾外螺纹(P)的锥度范围为1：8～1：36；带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹(B)与带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹(P)为相互连接的内外螺纹关系，相互匹配连接时其锥度相同。6.如权利要求3或4任一项所述的一种钛合金钻杆，其特征在于，所述带锥度的粗牙楔形燕尾内螺纹(B)的导向面牙侧角(AS)的角度为
‑
10
°
～5
°
，承载面牙侧角(AL)的角度为

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁喜宁，谢孝文，欧阳志英，舒志强，
申请(专利权)人：上海海隆石油钻具有限公司，
类型：发明
国别省市：