专利名称:一种焊接式方钻杆的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种焊接式方钻杆，包括上部加厚端部分、中间驱动部分和下部加厚端部分，以及上下部加厚端部分与驱动部分之间的过渡圆锥部分；驱动部分与上部加厚端采用焊接方式连接。上部加厚端带锥体内螺纹，为左旋内螺纹，下部加厚端所带锥体外螺纹，为右旋外螺纹。该焊接式方钻杆，钻杆驱动部分与上部加厚端采用40°～60°的U形坡口焊接方式，比整体锻造降低加工难度，减少热处理变形，可降低钻具生产成本，并能满足实际钻井的需要。该钻杆整体选用保证淬透性优质合金结构钢，皮下硬度≥285HB，耐冲击，适应石油、天然气等行业勘探井、地质井的钻探开发。
【专利说明】一种焊接式方钻杆
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种石油、天然气、煤层气、页岩气钻探过程中的钻井工具，尤其适应勘探井、地质井用的焊接式方钻杆。
【背景技术】
[0002]方钻杆是油气钻探中的重要组成部分，在钻井时承受着拉伸、压缩、扭转、弯曲以及冲击等各种交变载荷的作用，其内孔还受到高压钻井液的冲刷和腐蚀，工况极为复杂，工作条件恶劣。
[0003]方钻杆位于钻柱的最上端，有四方形和六方形两种。在转盘钻井中，方钻杆与方补心、转盘补心配合，将地面转盘扭矩传递给钻杆，以带动钻头旋转；并承受钻柱悬重重量。使用涡轮钻具和螺杆钻具钻井时，方钻杆承受钻柱的全部重量和反扭矩，还用来测量井深，为钻井液提供循环通道。
[0004]在石油、天然气钻探过程中，经常会用到76.2mm方钻杆，其上端内螺纹连接标准外径Φ 196.8mm，螺纹型号6 5/8REG LH左旋，加厚端长度406.4mm ;下端外螺纹连接标准外径Φ 104.8mm，螺纹型号NC31，下部加厚端长度508mm ;中间驱动部分由Φ85.72mm的外圆加工成对边宽为76.2mm、长度11280mm的方形。由于上下端外圆相差92mm，方钻杆总长12190_，采用锻造工艺加工时难度大，操作机夹持不方便，锻造成本昂贵；随后锻件在常规通过式中频热处理中无法处理，井式炉、箱式炉中热处理工件太长易变形，调质处理后的机械性能指标不能保证。若采用外圆Φ210πιπι调质工件整体车制，价格同样不菲，浪费原材料。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对上述现有技术存在的问题，提供了一种焊接式方钻杆，比整体锻造降低加工难度，减少热处理变形，降低钻具生产成本，可满足石油、天然气钻井的需要。
[0006]本实用新型采用的的技术方案如下:
[0007]该焊接式方钻杆包括上部加厚端、中间驱动部分和下部加厚端，以及上部加厚端与驱动部分、驱动部分与下部加厚端之间的过渡圆锥部分，该钻杆横截面内孔为圆形；所述驱动部分与上部加厚端部分采用焊接方式连接；所述上部加厚端带锥体内螺纹，为左旋内螺纹，所述下部加厚端带锥体外螺纹，为右旋外螺纹。
[0008]进一步，所述焊接方式是在驱动部分距离上部加厚端台肩面750?950mm处采用40°?60°的U形坡口焊接。
[0009]进一步，所述坡口采用低合金高强度钢CHE907Cr焊条焊接。
[0010]所述驱动部分横截面外形为正六边形或正四边形。
[0011]进一步，所述驱动部分横截面正六边形钻杆对边宽76.2mm，长度11280mm ;所述驱动部分与上部加厚端有R76.2mm的过渡圆弧，驱动部分与下部加厚端有R50.8mm的过渡圆弧。
[0012]所述驱动部分与上、下部加厚端的过渡圆锥部分分别与上、下部加厚端的夹角为
45。。
[0013]所述上部加厚端锥体内螺纹规格型号为6 5/8REG LH,螺纹牙型V-050，锥度1/6，内螺纹长度130.18mm;所述下部加厚端锥体外螺纹规格型号NC31，螺纹牙型V-038，锥度1/6，外螺纹锥部长度88.90 _。
[0014]该焊接式方钻杆总长12190mm，采用ASTM A304《保证淬透性结构钢》中的优质合金结构钢4145H，其主要化学成分为:C 0.42%?0.49%，Mn 0.65%?1.10%, S1.15%?0.35%, P 彡 0.025%，S 彡 0.025%，Al 全彡 0.020%，Cr0.75% ?1.20%, Mo0.15% ?0.25%。
[0015]本实用新型的有益效果是，该焊接式方钻杆，钻杆驱动部分与上部加厚端采用40°?60°的U形坡口焊接方式，比整体锻造降低加工难度，减少热处理变形，可降低钻具生产成本，并能满足实际钻井的需要。该方钻杆整体选用保证淬透性优质合金结构钢，皮下硬度多285HB，耐冲击，适应石油、天然气等行业勘探井、地质井的钻探开发。
【附图说明】
[0016]图1为焊接式方钻杆的结构示意图；
[0017]图2是焊接式方钻杆坡口焊接示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图进一步介绍本实用新型的实施例。
[0019]如图1所示，该焊接式方钻杆包括上部加厚端1、中间驱动部分3、下部加厚端6，上部加厚端I与驱动部分3之间有过渡圆锥部分2，下部加厚端6与中间驱动部分3之间有过渡圆锥部分5，该钻杆横截面内孔为圆形；上部加厚端I带锥体内螺纹la，内螺纹Ia为左旋螺纹，下部加厚端6带锥体外螺纹6a，外螺纹6a为右旋螺纹。
[0020]驱动部分3横截面外形为正六边形或正四边形，以76.2mm六方钻杆为例:上部加厚端I与驱动部分3的过渡圆锥部分2的过渡圆弧半径为R76.2_，下部加厚端6与驱动部分3的过渡圆锥部分5的过渡圆弧半径为R50.8mm，过渡圆锥部分2、5分别与上、下部加厚端的夹角为45°，驱动部分3的长度为11280mm，对边宽76.2mm。
[0021]该钻杆上部加厚端I与驱动部分3上部可由Φ 210mm的圆钢车制而成，驱动部分3下部与下部加厚端6由可Φ 10mm圆钢加工而成，六方钻杆总长12190_ ;如图2所示，驱动部分3距离上部加厚端I台肩面850 ±100mm处采用40° (或40°?60°中的任一角度)的U形坡口焊接方式连接，用低合金高强度钢CHE907Cr焊条熔化填充其表面缝隙作为填充合金部分4。
[0022]上部加厚端I锥体内螺纹规格型号为6 5/8REG LH,螺纹牙型V-050，锥度1/6，内螺纹长度130.18mm ;下部加厚端6锥体外螺纹规格型号NC31，螺纹牙型V-038，锥度1/6，外螺纹锥部长度88.90 mm。
[0023]焊接式六方钻杆，采用ASTM A304《保证淬透性结构钢》中的优质合金结构钢4145H，其主要化学成分为:C 0.42% ?0.49%，Mn 0.65% ?L 10%, S1.15% ?0.35%,P 彡 0.025%，S 彡 0.025%，Al 全彡 0.020%，Cr0.75% ?1.20%, Mo0.15% ?0.25%。该结构钢淬透性优良，皮下硬度彡285HB，20°C冲击功彡54J。
[0024]以上结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，所有在本实用新型的实质范围内作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种焊接式方钻杆，其特征在于:包括上部加厚端、中间驱动部分和下部加厚端，以及上部加厚端与驱动部分、驱动部分与下部加厚端之间的过渡圆锥部分，该钻杆横截面内孔为圆形；所述驱动部分与上部加厚端部分采用焊接方式连接；所述上部加厚端带锥体内螺纹，为左旋内螺纹，所述下部加厚端带锥体外螺纹，为右旋外螺纹。2.根据权利要求1所述的焊接式方钻杆，其特征在于:所述焊接方式是在驱动部分距离上部加厚端台肩面750?950处采用40°?60°的U形坡口焊接。3.根据权利要求2所述的焊接式方钻杆，其特征在于:所述坡口采用低合金高强度钢CHE907Cr焊条焊接。4.根据权利要求1-3任一所述的焊接式方钻杆，其特征在于:所述驱动部分，横截面外形为正六边形或正四边形。5.根据权利要求4所述的焊接式方钻杆，其特征在于:所述驱动部分横截面正六边形钻杆对边宽76.2mm，长度11280mm ;上部加厚端与驱动部分有R76.2mm的过渡圆弧，下部加厚端与驱动部分有R50.8mm的过渡圆弧。6.根据权利要求5所述的焊接式方钻杆，其特征在于:所述过渡圆锥部分分别与上、下部加厚端的夹角为45°。7.根据权利要求6所述的焊接式方钻杆，其特征在于:所述上部加厚端锥体内螺纹规格型号为6 5/8REG LH，螺纹牙型V-050，锥度1/6，内螺纹长度130.18mm ;所述下部加厚端锥体外螺纹规格型号NC31，螺纹牙型V-038，锥度1/6，外螺纹锥部长度88.90 mm。8.根据权利要求7所述的焊接式方钻杆，其特征在于:该方钻杆选用优质合金结构钢4145H制成。
【文档编号】E21B17-00GK204266940SQ201420751409
【发明者】郭领宽, 赵红星, 李红战, 马诗院, 张军红, 牛占波, 郭超超 [申请人]河南神龙石油钻具有限公司