CN107639244A - 带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油装备加工制造技术领域，具体涉及一种带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具及加工方法。加工组合刀具包括斜面车刀、螺纹刀和应力槽车刀；斜面车刀为菱形刀，用于车削带应力槽石油钻杆接头的螺纹锥面、应力槽平面部分和管端平面部分；螺纹刀为梳刀或单齿刀，用于车削带应力槽石油钻杆接头的螺纹部分；应力槽车刀为菱形刀或成型切槽刀，用于车削带应力槽石油钻杆接头的应力槽部分。三刀片组合车削使得在保证螺纹加工精度的同时，刀片使用量和更换频率大幅下降，加工效率提高，减低了生产成本。

Description

带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具及加工方法

技术领域

本发明属于石油装备加工制造技术领域，具体涉及一种带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具及加工方法。

背景技术

随着油气田开发进入新阶段，为了适应油气田高效率、低成本等要求，大斜率井、水平井等井身设计得到了广泛应用。石油钻杆是油气田钻井工程中使用量最大的石油装备，用来传递扭矩和输送钻井液，其性能好坏对钻井工程的成功与否起到了关键作用。在钻井过程中，钻杆接头长期受到拉、压、弯、扭、振动等循环载荷作用，由于其截面形式变化较大，在交变应力的持续作用下，容易产生应力集中并发生疲劳破坏，尤其在接头处易产生断裂。API标准类型钻杆和某些特殊类型钻杆为了解决石油钻杆螺纹接头处应力集中导致易断裂的问题，在螺纹尾部设置了应力槽，这在一定程度上缓解了应力集中问题，但对螺纹接头加工也提出了更高要求。在实际生产加工中，不合理的加工刀具和加工工艺会导致刀片易损坏、加工出的螺纹毛刺多、表面质量差等问题，降低了生产效率，也增加了生产成本。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具及加工方法。

本发明的技术解决方案是：一种带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具，其特殊之处在于：包括斜面车刀、螺纹刀和应力槽车刀；

所述斜面车刀为菱形刀，用于车削带应力槽石油钻杆接头的螺纹锥面、应力槽平面部分和管端平面部分；

所述螺纹刀为梳刀或单齿刀，用于车削带应力槽石油钻杆接头的螺纹部分；

所述应力槽车刀为菱形刀或成型切槽刀，用于车削带应力槽石油钻杆接头的应力槽部分。

进一步地，上述斜面车刀是刀片角度小于或等于85°、刀尖圆角小于或等于R1.2mm的菱形刀。

进一步地，上述应力槽车刀是刀片角度小于或等于55°、刀尖圆角小于或等于R0.8mm的菱形刀。

进一步地，上述螺纹刀的牙型与带应力槽石油钻杆接头的螺纹牙型一致。

本发明还提供一种带应力槽石油钻杆接头加工方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)使用斜面车刀车削出螺纹锥面、应力槽平面部分和管端平面部分；

2)使用应力槽车刀车削出应力槽部分；

3)使用成型螺纹刀车削出螺纹部分。

进一步地，步骤1)中使用的斜面车刀为菱形刀，步骤2)中使用的应力槽车刀为菱形刀或成型切槽刀，步骤3)中使用的螺纹刀为梳刀或单齿刀。

进一步地，上述斜面车刀是刀片角度小于85°、刀尖圆角小于或等于R1.2mm的菱形刀。

进一步地，当应力槽宽度大于或等于6mm时，应力槽车刀采用刀片角度小于55°、刀尖圆角小于或等于R0.8mm的菱形刀；当应力槽宽度小于6mm时，应力槽车刀采用成型切槽刀。

进一步地，当应力槽宽度大于或等于12mm时，螺纹刀采用梳刀或单齿刀；当应力槽宽度小于12mm时，螺纹刀采用单齿刀；所述螺纹刀的牙型与带应力槽石油钻杆接头的螺纹牙型一致。

进一步地，步骤2)中应力槽车刀分两次进刀车削出应力槽部分；步骤3)中螺纹刀通过多次循环进刀车削加工出螺纹部分。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明加工带应力槽石油钻杆接头的刀片包括斜面车刀、螺纹刀和应力槽车刀。斜面车刀采用菱形刀片，用于车削螺纹锥面、应力槽平面部分以及管端平面等部分，车削量大，由于不涉及精密表面，因此刀片更换频率低。螺纹刀采用梳刀或单齿刀，螺纹刀片牙型与接头牙型相吻合，可通过循环程序多次车削直接加工出螺纹部分。应力槽车刀分为小角度小圆角菱形刀和成型切槽刀，根据不同应力槽宽进行选择。三刀片组合车削使得在保证螺纹加工精度的同时，刀片使用量和更换频率大幅下降，加工效率提高，减低了生产成本。

(2)本发明提出的加工带应力槽石油钻杆接头的方法，采用三种刀片按优化步骤加工带应力槽石油钻杆接头，解决了普通工艺加工带应力槽石油钻杆接头时加工效率低，加工出的接头螺纹有毛刺，螺纹表面质量差的问题。

附图说明

图1为带应力槽石油钻杆接头结构形式示意图。

图2为本发明带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具中的斜面车刀示意图。

图3为本发明带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具中的应力槽车刀示意图。

图4为本发明带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具中的螺纹刀示意图。

图5为本发明带应力槽石油钻杆接头加工状态示意图。

附图标记如下：1-螺纹，2-应力槽，3-螺纹锥面及应力槽平面部分轮廓。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

某型石油钻杆接头采用螺纹连接型式，以公端为例进行说明。参见图1，接头的螺纹1中螺纹牙型为API标准螺纹牙型，螺纹锥度为1：6，螺纹螺距为6.35mm，公端的螺纹尾部设置有应力槽2，应力槽宽度5.6mm，槽深4.2mm。

参见图2，斜面车刀是用于车削螺纹锥面、应力槽平面部分以及管端平面等部分的菱形刀片，其刀片菱形角度θ为80°，刀尖圆角半径R为1.2mm。刀片易排屑、车削量大，可有效切除大部分需切除区域。

该接头应力槽宽度5.6mm，小于6mm，应力槽车刀采用如图3所示的成型切槽刀。切槽刀宽度d为4.2mm，可切槽深6mm，可满足该接头应力槽车削，车削时分两次进刀完成应力槽车削。(在其他实施方式中，若应力槽宽度大于或等于6mm，应力槽车刀采用刀片角度小于55°、刀尖圆角小于或等于R0.8mm的菱形刀)

该接头应力槽宽度5.6mm，小于12mm，螺纹刀采用如图4所示的单齿刀，螺纹刀牙型与接头螺纹牙型一致。(在其他实施方式中，若应力槽宽度大于或等于12mm，螺纹刀采用梳刀或单齿刀)

参见图5，使用本发明提供的加工组合刀具进行加工时，首先使用斜面车刀车削接头端面、螺纹锥面和应力槽平面部分，形成螺纹锥面及应力槽平面部分轮廓3；然后使用应力槽车刀分两次进刀车削出应力槽2；最后使用螺纹刀通过多次循环进刀车削出螺纹1。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具，其特征在于：包括斜面车刀、螺纹刀和应力槽车刀；

所述斜面车刀为菱形刀，用于车削带应力槽石油钻杆接头的螺纹锥面、应力槽平面部分和管端平面部分；

所述螺纹刀为梳刀或单齿刀，用于车削带应力槽石油钻杆接头的螺纹部分；

所述应力槽车刀为菱形刀或成型切槽刀，用于车削带应力槽石油钻杆接头的应力槽部分。

2.根据权利要求1所述的带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具，其特征在于：所述斜面车刀是刀片角度小于85°、刀尖圆角小于或等于R1.2mm的菱形刀。

3.根据权利要求1所述的带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具，其特征在于：所述应力槽车刀是刀片角度小于55°、刀尖圆角小于或等于R0.8mm的菱形刀。

4.根据权利要求1所述的带应力槽石油钻杆接头加工组合刀具，其特征在于：所述螺纹刀的牙型与带应力槽石油钻杆接头的螺纹牙型一致。

5.一种带应力槽石油钻杆接头加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使用斜面车刀车削出螺纹锥面、应力槽平面部分和管端平面部分；

2)使用应力槽车刀车削出应力槽部分；

3)使用螺纹刀车削出螺纹部分。

6.根据权利要求5所述的带应力槽石油钻杆接头加工方法，其特征在于：步骤1)中使用的斜面车刀为菱形刀，步骤2)中使用的应力槽车刀为菱形刀或成型切槽刀，步骤3)中使用的螺纹刀为梳刀或单齿刀。

7.根据权利要求6所述的带应力槽石油钻杆接头加工方法，其特征在于：所述斜面车刀是刀片角度小于85°、刀尖圆角小于或等于R1.2mm的菱形刀。

8.根据权利要求6所述的带应力槽石油钻杆接头加工方法，其特征在于：当应力槽宽度大于或等于6mm时，应力槽车刀采用刀片角度小于55°、刀尖圆角小于或等于R0.8mm的菱形刀；当应力槽宽度小于6mm时，应力槽车刀采用成型切槽刀。

9.根据权利要求6所述的带应力槽石油钻杆接头加工方法，其特征在于：当应力槽宽度大于或等于12mm时，螺纹刀采用梳刀或单齿刀；当应力槽宽度小于12mm时，螺纹刀采用单齿刀；所述螺纹刀的牙型与带应力槽石油钻杆接头的螺纹牙型一致。

10.根据权利要求6-9中任一所述的带应力槽石油钻杆接头加工方法，其特征在于：步骤2)中应力槽车刀分两次进刀车削出应力槽部分；步骤3)中螺纹刀通过多次循环进刀车削加工出螺纹部分。