CN213743283U - 非开挖直连钻杆的改进结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的非开挖直连钻杆的改进结构提出了两种改进思路，一种是将接头外径减小，使得公母接头强度平衡而保持原钻杆的抗扭强度、抗拉能力不变，从而使接头部分壁厚减小，节约原材料，降低加厚工艺难度，另外使钻杆与井孔之间的环空增大，提高了钻杆杆的水利性能，降低了钻井的泥浆压耗；另一种是在保持现有产品内外径等尺寸不变的情况下，通过改变螺纹连接的尺寸，提高接头的抗扭和抗拉能力，以期达到材料的充分利用，使整个钻杆的整体性能达到平衡，提高钻杆的有效使用性能，由以上两种方式及组合可使钻杆的整体性能有所改善，解决存在的管体、接头性能不匹配以及公母接头抗扭不平衡的问题。

Description

非开挖直连钻杆的改进结构

技术领域

本实用新型涉及地质非开挖钻具技术领域，尤其涉及一种非开挖直连钻杆的改进结构。

背景技术

对于钻杆连接接头，影响和确定连接接头的抗扭、抗拉性能的因素和参数很多，包括螺纹的牙型、锥度、螺距、螺纹的中径大小、螺纹长度、内、外径等等参数，如果连接的螺纹的螺纹参数(牙型、锥度、螺距等)和材料热处理性能、加工的尺寸精度等已经确定不变的情况下，连接接头的抗扭、抗拉性能就只决定于螺纹连接的基面中径、螺纹内、外径尺寸。

如图3和4所示，现有一款直连型整体加厚一体钻杆，两端接头直接在管体加厚端加工完成，具体参数如下：钻杆规格68×8；两端加厚(成品接头)外径OD为76.2mm；两端加厚(成品接头)内径为32mm(公接头ID₁)/33mm(母接头ID₂)；螺纹中径C为54.839mm；钢级S135；钻杆有效长度L为3m。

基本性能：(1)管体屈服扭矩抗扭21820N*m；抗拉能力143.1t；(2)接头抗扭强度10980N*m；抗拉128.6t；(3)接头抗扭强度与管体抗扭强度比10980/21820＝0.50，接头与管体的抗拉强度比128.6/143.1＝0.90。

经分析，钻杆管体的抗拉、抗扭都比较高，但接头性能处于薄弱环节。通过对比公母接头螺纹尺寸结构，以及使用过程中公接头易出现断裂、母接头易出现涨扣的位置和情况，结合现有的内、外径尺寸,对接头进行了理论分析和计算发现，公母接头的强度处于不平衡状态，公接头的抗扭危险截面面积Apin为1355mm²，母接头的抗扭危险截面面积Abox为1815mm²，两者之比为1.34，母接头的强度和刚度处于较强状态。

因而，此类型钻杆存在管体、接头性能不匹配以及公母接头抗扭不平衡问题，亟需解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种非开挖直连钻杆的改进结构，针对上述问题，通过改变螺纹连接尺寸或调整接头内外径，以改进接头性能。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种非开挖直连钻杆的改进结构，其包括一体式杆体及两端的公接头、母接头，杆体的有效长度为3m，两个接头的螺纹中径为54.839mm，公接头的小端鼻端直径为45.466mm，母接头的大端扩锥孔直径为59.919mm，母接头的内径为33mm，公接头、母接头的外径均为72mm，公接头的内径为33mm。

一种非开挖直连钻杆的改进结构，其包括一体式杆体及两端的公接头、母接头，杆体的有效长度为3m，公接头、母接头的外径均为76.2mm，母接头的内径为33mm，公接头的内径为33mm，两个接头的螺纹中径为57.339mm，公接头的小端鼻端直径为47.996mm，母接头的大端扩锥孔直径为62.519mm。

综上，本实用新型的有益效果为，与现有技术相比，所述非开挖直连钻杆的改进结构提出了两种改进思路，一种是将接头外径减小，使得公母接头强度平衡而保持原钻杆的抗扭强度、抗拉能力不变，从而使接头部分壁厚减小，节约原材料，降低加厚工艺难度，另外使钻杆与井孔之间的环空增大，提高了钻杆杆的水利性能，降低了钻井的泥浆压耗；另一种是在保持现有产品内外径等尺寸不变的情况下，通过改变螺纹连接的尺寸，提高接头的抗扭和抗拉能力，以期达到材料的充分利用，使整个钻杆的整体性能达到平衡，提高钻杆的有效使用性能，由以上两种方式及组合可使钻杆的整体性能有所改善，解决存在的管体、接头性能不匹配以及公母接头抗扭不平衡的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的非开挖直连钻杆的改进结构的尺寸图；

图2是本实用新型实施例2提供的非开挖直连钻杆的改进结构的尺寸图；

图3是现有一款直连型整体加厚一体钻杆的结构示意图；

图4是图3中钻杆的尺寸图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1：

请参阅图1所示，本实施例提供一种非开挖直连钻杆的改进结构，包括一体式杆体1及两端的公接头2、母接头3，相较于图3的钻杆，将公接头2的内径调为与母接头3相同的33mm，公接头2、母接头3的外径由原来的76.2mm减小为72mm，以此尺寸来加工钻杆两端接头螺纹，而保持原有钻杆的母接头3内径、螺纹连接尺寸保持不变，具体是杆体1的有效长度为3m，两个接头的螺纹中径为54.839mm，公接头2的小端鼻端直径为45.466mm，母接头3的大端扩锥孔直径为59.919mm。

此时理论的计算结果：(1)接头抗扭强度约为10700N*m；抗拉124.60t；(2)公、母接头强度比约为1.017，母接头3略强1.7％，使用过程中，即便是初始阶段接头外径有轻微的磨损，也不会影响接头的抗扭性能；(3)公接头2内径增加到了33mm，使得钻杆两端的成品壁厚由原来的22.1mm减小为19.5mm，大大降低了加厚的难度，管体壁厚仍为8mm，加厚的壁厚增系数由原来的2.762降低为2.438。

与此同时，由于加厚难度的降低，还可以进一步减小管体的壁厚，节约原材料的同时也可以使管体的强度和刚度有所降低，使接头强度之差减小，降低钻杆的使用失效风险，接头外径的减小直接增加了钻孔使用过程中的泥浆环空，提高了钻孔过程中的水利性能，降低了压耗。

由此，公接头2、母接头3的强度水平基本处于平衡状态，其抗扭强度、抗拉强度仍可以基本保持不变。

实施例2：

请参阅图2所示，本实施例提供一种非开挖直连钻杆的改进结构，包括一体式杆体1及两端的公接头2、母接头3，相较于图3的钻杆，保持钻杆两端接头的外径不变为76.2mm，而将公接头2的内径调为与母接头3相同的33mm，两个接头的螺纹中径由原来的54.839mm增加到为57.339mm，同时调整相关联的公接头2的小端鼻端直径为47.996mm，母接头3的大端扩锥孔直径为62.519mm。

此时理论的计算结果：接头抗扭强度提高到了13170N*m，提高了约20％；接头抗拉能力提高到了143.7t，提高了约11.7％；原杆体1仍保持不变，其屈服扭矩为21820N*m；抗拉能力为143.1t，其接头抗扭强度与管体抗扭强度比由原来的0.50提高到了0.6以上，接头与杆体1的抗拉强度比由原来的0.90提高到了1.004。

由此，消除了整个钻杆接头与管体的强度与刚度相差太大的问题，减小了因刚度、强度相差悬殊引起失效的风险。同时整体钻杆最薄弱的接头部分得到了提高，整个钻杆也可满足和适用于更高要求的环境。

由上述两个实施例可以看出，单独的对外径的减小或者单独的对螺纹尺寸进行优化，性能指标提高的幅度都相对较多，在此基础上同时对多个参数适当进行优化，也能预估会对整个钻杆的性能有所改善，可以根据实际情况来优化。此改进结构及优化方法同样适用于其它规格的钻杆，也可适用于除地质非开挖钻具的接头连接领域，例如石油天然气钻探开发领域的钻具设计与优化改进。

以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述事例限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种非开挖直连钻杆的改进结构，包括一体式杆体及两端的公接头、母接头，杆体的有效长度为3m，两个接头的螺纹中径为54.839mm，公接头的小端鼻端直径为45.466mm，母接头的大端扩锥孔直径为59.919mm，母接头的内径为33mm，其特征在于，公接头、母接头的外径均为72mm，公接头的内径为33mm。

2.一种非开挖直连钻杆的改进结构，包括一体式杆体及两端的公接头、母接头，杆体的有效长度为3m，公接头、母接头的外径均为76.2mm，母接头的内径为33mm，其特征在于，公接头的内径为33mm，两个接头的螺纹中径为57.339mm，公接头的小端鼻端直径为47.996mm，母接头的大端扩锥孔直径为62.519mm。

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