CN203097738U - 大口径高抗扭穿越用钻杆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大口径高抗扭穿越用钻杆，属于油气管道定向穿越技术领域。用以油气输送管道定向钻穿越工程中超长定向穿越钻井，所述钻杆包括管体、接头，所述管体顺次由直管段、锥管段和平行段构成。本实用新型通过将管体外径变径，并加大平行段外径，将管体有效使用壁厚镦粗，改变外平行段和内平行段的长度这些技术措施，大大提升了钻杆强度和抗扭力，减少钻杆断裂，提高定向钻穿越效率，提高了穿越工程的施工长度，满足超长定向穿越工程对钻杆性能要求，适用范围广泛，拓展了定向钻的施工领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气管道定向穿越技术领域，特别涉及一种大口径高抗扭穿越用钻杆。
背景技术
定向穿越技术广泛的应用于油气管道穿越江河、沟渠、高速公路、铁路等。一般管道定向钻穿越工程分三步：钻导向孔、预扩孔和管道回拖，其中，导向孔钻进阶段是施工最重要阶段。
在定向穿越过程中，钻杆的主要作用是：1）传递钻机对钻头施加的轴向压力和扭矩；2）回扩和拖拉管线时承受拉力；3）承受钻进过程中的震动、冲击载荷，以及旋转弯曲内外压等载荷；4）输送钻井液，延长钻柱。
现有技术的穿越用钻杆一般是由第一直管段、圆台管段及第二直管段顺次组成，其三个管段的管体外径均相同，而且圆台管段的内锥端面与第一直管段联接处过渡圆弧半径较小；还有一种是顺次由直管段、圆锥管段、直管段、圆锥管段、直管段构成的非开挖钻杆。
在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
在中大型河流穿越工程中，穿越长度在几百米以上乃至两千多米时，穿越地层可能含粘土、粉砂、卵砾石、风化砂岩甚至硬岩石如花岗岩、石灰岩等不同地质情况，钻杆长距离的地层穿越过程中会随着钻杆长度的增大而受到更大的阻力和阻力矩，这样就对钻杆提出了很高的力学性能要求。
在水平定向钻穿越中，钻杆的性能好坏直接影响到施工进度和工程质量，尤其是在施工过程中，钻杆的性能直接影响到整个施工的成功率。
现有穿越用钻杆的管体外径相同，依据美国石油学会（API）标准管体外径最大为168.3mm，只能够满足中短距离定向钻穿越的使用要求，适用于油田一般钻井使用，同时由于管体壁厚相对较薄，不能适用于大口径定向穿越导向孔钻进；而且现有管体的圆台管段内锥端面与第一直管段联接处过渡圆弧半径较小，在导向孔钻进阶段中，由于钻进轨迹为曲线,使各根钻杆在轴线上形成夹角,推力过大时易造成钻杆承受弯矩过大，而且由于导向孔的实际曲线与理论曲线存在偏差，当出现急弯时，可能使钻杆产生过大的弯矩；以致屡屡发生由于钻杆所承受的弯矩过大而造成钻杆断裂的问题。因此，提升钻杆强度和抗扭力，减少钻杆断裂至关重要。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例针对定向穿越技术特点提供了一种满足超长定向穿越工程对钻杆性能要求的大口径高抗扭穿越用钻杆。提升了钻杆强度和抗扭力，减少钻杆断裂，提高定向钻穿越效率。所述技术方案如下：
一种大口径高抗扭穿越用钻杆，用以油气输送管道定向钻穿越工程中超长定向穿越钻井，所述钻杆包括管体、接头，所述管体顺次由直管段、锥管段和平行段构成。
具体地，所述直管段是指自直管段的外端面至锥管段的内锥端面之间的管段；所述锥管段是指自锥管段的内锥端面起始端至外平行段长度起始端之间的管段；所述平行段是指自锥管段的内锥端面终止端至外平行段长度终止端之间的管段。
具体地，所述直管段与平行段外径不相同，其中所述直管段外径至少为193.7mm，所述平行段外径至少为196.9mm；所述直管段壁厚至少为10.92mm，所述平行段壁厚至少为22.25mm。
具体地，所述平行段的外平行段长度与所述平行段的内平行段长度不相等，所述外平行段长度为45-85mm，所述内平行段长度为101-125mm。
具体地，所述锥管段的大端外径与平行段外径相同，所述锥管段的小端外径与直管段外径相同。
具体地，所述锥管段的内锥面段长度为181-240mm，所述锥管段的内锥端面起始端与所述直管段联接处过渡圆弧半径至少为300mm。
进一步地，所述平行段联接接头；所述平行段与接头通过摩擦焊接的方式进行联接。
具体地，所述钻杆的规格尺寸为7-5/8英寸，所述管体钢级为S-135，所述接头选用HLDS6-5/8FH钻杆接头。
本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：
本实用新型实施例根据定向钻穿越技术的特点，通过将管体外径变径，并加大平行段外径，将管体1有效使用壁厚镦粗，改变外平行段和内平行段的长度这些技术措施，大大提升了钻杆强度和抗扭力，减少钻杆断裂，提高定向钻穿越效率，提高了穿越工程的施工长度，满足超长定向穿越工程对钻杆性能要求，适用范围广泛，大大拓展了定向钻的施工领域。
与目前常规的S-135钢级的Φ168.3mm钻杆相比，本实用新型实施例钻杆外径增加到193.7，水利效力有提高50%，抗扭性能增加40%以上，具有更高的性能和刚性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的大口径高抗扭穿越用钻杆结构示意图；
图1中各符号表示含义如下：
1管体，1.1直管段、1.2锥管段，1.3平行段，2接头，3摩擦焊缝；
D1直管段外径，t1直管段壁厚，D2平行段外径，t2平行段壁厚，L1外平行段长度，L2内平行段长度，L3内锥面段长度，1.1a直管段的外端面，1.2a锥管段的内锥端面起始端，1.2b锥管段的内锥端面终止端，R联接处过渡圆弧半径。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
参见图1所示，一种大口径高抗扭穿越用钻杆，用以油气输送管道定向钻穿越工程中超长定向穿越钻井，提升了钻杆强度和抗扭力，减少钻杆断裂，提高定向钻穿越效率；所述大口径穿越用钻杆的规格尺寸为7-5/8英寸。所述穿越用钻杆主要包括管体1和接头2，所述管体1钢级为S-135，所述接头2选用HLDS6-5/8FH钻杆接头。所述管体1主要包括直管段1.1、锥管段1.2、平行段1.3；其中，所述直管段1.1是指自直管段的外端面1.1a至锥管段的内锥端面1.2a之间的管段；所述锥管段1.2是指自锥管段的内锥端面起始端1.2a至外平行段长度L1起始端之间的管段；所述平行段1.3是指自锥管段的内锥端面终止端1.2b至外平行段长度L1终止端之间的管段。
具体地，作为优选，所述管体1顺次由直管段1.1、锥管段1.2和平行段1.3构成，整体成型，所述平行段1.3联接接头2；所述直管段1.1与平行段1.3外径D1、D2不相同，其中所述直管段外径D1至少为193.7mm，所述平行段外径D2至少为196.9mm；所述直管段壁厚t 1至少为10.92mm，所述平行段壁厚t 2至少为22.25mm。具体地，所述平行段1.3的外平行段长度L1与所述平行段1.3的内平行段长度L2不相等，所述外平行段长度L1为45-85mm，所述内平行段长度L2为101-125mm。
进一步地，所述平行段1.3与接头2通过摩擦焊接的方式进行联接。摩擦焊接是在压力作用下，将要对接的两个工件的待接表面相互接触旋转，而使其相继发生摩擦生热，接合面受热熔化，通过界面的分子扩散和再结晶在压力下结为整体的一种焊接方法。摩擦焊接不仅可用于塑料制品焊接，还可以用于钢－钢，钢－铝，铜－铝等不同表面的焊接，摩擦焊接的强度很大，有时甚至比材料本身的强度还要大，也就是当外力用力拉扯时，首先断裂的是没有焊接的材料本身而不是焊接点。
具体地，作为优选，所述锥管段1.2的大端外径与平行段外径D2相同，所述锥管段1.2的小端外径与直管段外径D1相同；所述锥管段1.2的内锥面段长度L3为181-240mm，所述锥管段1.2的内锥端面起始端1.2a与所述直管段1.1联接处过渡圆弧半径R至少为300mm。
进一步地，所述接头2最好配合特殊螺纹来提高扭矩，从而提高效率。
此外，本实用新型实施例还具有的优点，相对现有非开挖钻杆结构简单，制作成本低，具有广泛的应用前景。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种大口径高抗扭穿越用钻杆，用以油气输送管道定向钻穿越工程中超长定向穿越钻井，其特征在于，所述钻杆包括管体(1)、接头(2)，所述管体(1)顺次由直管段(1.1)、锥管段(1.2)和平行段(1.3)构成。
2.根据权利要求1所述的大口径高抗扭穿越用钻杆，其特征在于，所述直管段(1.1)是指自直管段的外端面(1.1a)至锥管段的内锥端面(1.2a)之间的管段；所述锥管段(1.2)是指自锥管段的内锥端面起始端(1.2a)至外平行段长度(L1)起始端之间的管段；所述平行段(1.3)是指自锥管段的内锥端面终止端(1.2b)至外平行段长度(L1)终止端之间的管段。
3.根据权利要求1所述的大口径高抗扭穿越用钻杆，其特征在于，所述直管段(1.1)与平行段(1.3)外径不相同，其中所述直管段外径(D1)至少为193.7mm，所述平行段外径(D2)至少为196.9mm；所述直管段壁厚(t1)至少为10.92mm，所述平行段壁厚(t2)至少为22.25mm。
4.根据权利要求1所述的大口径高抗扭穿越用钻杆，其特征在于，所述平行段(1.3)的外平行段长度(L1)与所述平行段(1.3)的内平行段长度(L2)不相等，所述外平行段长度(L1)为45-85mm，所述内平行段长度(L2)为101-125mm。
5.根据权利要求1或3所述的大口径高抗扭穿越用钻杆，其特征在于，所述锥管段(1.2)的大端外径与平行段外径(D2)相同，所述锥管段(1.2)的小端外径与直管段外径(D1)相同。
6.根据权利要求1所述的大口径高抗扭穿越用钻杆，其特征在于，所述锥管段(1.2)的内锥面段长度(L3)为181-240mm，所述锥管段(1.2)的内锥端面起始端(1.2a)与所述直管段(1.1)联接处过渡圆弧半径(R)至少为300mm。
7.根据权利要求1所述的大口径高抗扭穿越用钻杆，其特征在于，所述平行段(1.3)联接接头(2)；所述平行段(1.3)与接头(2)通过摩擦焊接的方式进行联接。
8.根据权利要求1所述的大口径高抗扭穿越用钻杆，其特征在于，所述钻杆的规格尺寸为7-5/8英寸，所述管体(1)钢级为S-135，所述接头(2)选用HLDS6-5/8FH钻杆接头。
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