本发明属于石油工程领域，具体涉及一种石油钻井用钻杆的设计方法。
背景技术：
伴随着浅部油气资源的长期开采,浅层的油气资源不断减少,为了满足日益增长的能源需求,油气井钻探的深度和难度不断增加,深井、超深井、水平井等复杂钻井在国内外勘探开发中所占比例越来越大。随着深井、超深井、水平井等复杂钻井作业越来越多,对钻杆的性能也提出来越来越高的要求。
钻杆为石油钻柱的主要组成部分,主要用于起下工具、输送钻井液、施加钻压及传递扭矩,起着连接地面动力设备与井下钻链、井下工具、钻头的作用。钻杆在破岩钻进过程中的服役环境苛刻,具体表现在:(1)钻柱自重产生较大的轴向拉伸载荷；(2)在旋转钻进过程中,井下钻柱受到很大的扭矩；(3)在钻头破碎岩石的钻进过程中,导致钻柱产生剧烈的纵向振动；(4)在钻井液的循环过程中,夹杂多种悬浮物的钻井液强烈冲刷钻杆内壁；(5)受井斜、钻柱弯曲、地层各向异性等工程、环境因素的作用，钻杆不可避免的与井壁、套管接触,致使钻杆外壁与井壁、套管产生强烈地摩擦、碰撞；(6)起下钻过程中的猛拉与猛刹,易造成冲击载荷突增,钻杆瞬间超载；(7)此外,服役环境的高温(同井深相关,可高达260℃)、高压(同井涂、钻井液密度相关,可高达136mpa)、腐蚀介质均会对钻杆产生不同程度影响。可见,钻杆的受力状态极其复杂,服役环境异常苛刻,因此导致钻杆失效事故时有发生。因此，本申请为了解决上述存在的问题，提出了一种可以根据实际情况计算钻井最低壁厚的方法。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种石油钻井用钻杆的设计方法，特别是涉及钻杆壁厚的方法，通过计算公式得出的最低壁厚的要求，最大限度的避免了钻杆的失效造成的事故，大大提高的钻进的效率，节省了成本。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种石油钻井用钻杆，包括公接头、母接头和钻杆本体，相邻的两根钻杆通过公接头和母接头内设置的螺纹连接在一起，钻杆壁厚通过下述方法计算得出：
地面管口泵压引起的钻杆内纵向压力为：
管柱的钻杆内轴向应力为：
管柱任意一点的所受的应力总和为：
上式中：
τ1：钻杆内纵向压力
τ2：钻杆内轴向应力
τ：钻杆受力总和
p：井口压力
d：管柱内径
d：管柱外径
ρ：管柱材料密度
h：井深度
h：钻柱任意一点距离地面的距离
钻杆安全的条件为：
上式中：
τ0：钻杆屈服强度
c：管材安全系数
将(4)式带入(3)式可得钻杆壁厚的最小厚度为：
δ：钻杆壁厚
式(5)中h＝0。
本发明的有益效果是：
通过钻杆的受力分析，根据计算公式和钻杆实际的屈服强度，计算出在实际情况下钻杆承受的极限强度是多少，根据准确的计算公式得出实际情况下钻杆的壁厚是多少，最大限度的避免了钻进过程中钻杆的失效，本发明创造性的给出了壁厚的计算公式，使钻杆的设计更加贴近实际的情况，节约了资源，提高了效率。
具体实施方式
下面对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明主要涉及一种石油钻井用钻杆，包括公接头、母接头和钻杆本体，相邻的两根钻杆通过公接头和母接头内设置的螺纹连接在一起，钻杆壁厚通过下述方法计算得出：
地面管口泵压引起的钻杆内纵向压力为：
管柱的钻杆内轴向应力为：
管柱任意一点的所受的应力总和为：
上式中：
τ1：钻杆内纵向压力
τ2：钻杆内轴向应力
τ：钻杆受力总和
p：井口压力
d：管柱内径
d：管柱外径
ρ：管柱材料密度
h：井深度
h：钻柱任意一点距离地面的距离
钻杆安全的条件为：
上式中：
τ0：钻杆屈服强度
c：管材安全系数
现有技术中，钻杆的屈服强度和管材的安全系数均是已知的，将上述参数带入公式(4)中既可以得出钻杆所能承受的最大应力，将上述数值带入公式(3)中，既可以得到如下公式：
将(4)式带入(3)式可得钻杆壁厚的最小厚度为：
δ：钻杆壁厚
式(5)中h＝0。
进而可以得出钻杆壁厚的最小厚度，此处h取0也是为了取得承受力最大的地方所需要的最小的壁厚。
需要说明的是，本实施例提供的钻杆、公接头、母接头等可以选用任意合适的现有构造。为清楚简要地说明本实施例所提供的技术方案，在此将不再对上述部分进行赘述，说明书也进行了相应简化。但是应该理解，本实施例在范围上并不因此而受到限制。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
应该理解，通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。