專利名稱：大口徑高抗扭穿越用鉆桿的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及油氣管道定向穿越技術領域，特別涉及一種大口徑高抗扭穿越用鉆桿。
背景技術：
定向穿越技術廣泛的應用于油氣管道穿越江河、溝渠、高速公路、鐵路等。一般管道定向鉆穿越工程分三步:鉆導向孔、預擴孔和管道回拖，其中，導向孔鉆進階段是施工最重要階段。在定向穿越過程中，鉆桿的主要作用是:1)傳遞鉆機對鉆頭施加的軸向壓力和扭矩；2)回擴和拖拉管線時承受拉力；3)承受鉆進過程中的震動、沖擊載荷，以及旋轉彎曲內外壓等載荷；4)輸送鉆井液,延長鉆柱。現有技術的穿越用鉆桿一般是由第一直管段、圓臺管段及第二直管段順次組成，其三個管段的管體外徑均相同，而且圓臺管段的內錐端面與第一直管段聯接處過渡圓弧半徑較小；還有一種是順次由直管段、圓錐管段、直管段、圓錐管段、直管段構成的非開挖鉆桿。在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:在中大型河流穿越工程中，穿越長度在幾百米以上乃至兩千多米時，穿越地層可能含粘土、粉砂、卵礫石、風化砂巖甚至硬巖石如花崗巖、石灰巖等不同地質情況，鉆桿長距離的地層穿越過程中會隨著鉆桿長度的增大而受到更大的阻力和阻力矩，這樣就對鉆桿提出了很高的力學性能要求。在水平定向鉆穿 越中，鉆桿的性能好壞直接影響到施工進度和工程質量，尤其是在施工過程中，鉆桿的性能直接影響到整個施工的成功率。現有穿越用鉆桿的管體外徑相同，依據美國石油學會(API)標準管體外徑最大為168.3mm，只能夠滿足中短距離定向鉆穿越的使用要求，適用于油田一般鉆井使用，同時由于管體壁厚相對較薄，不能適用于大口徑定向穿越導向孔鉆進；而且現有管體的圓臺管段內錐端面與第一直管段聯接處過渡圓弧半徑較小，在導向孔鉆進階段中，由于鉆進軌跡為曲線，使各根鉆桿在軸線上形成夾角，推力過大時易造成鉆桿承受彎矩過大，而且由于導向孔的實際曲線與理論曲線存在偏差，當出現急彎時，可能使鉆桿產生過大的彎矩；以致屢屢發生由于鉆桿所承受的彎矩過大而造成鉆桿斷裂的問題。因此，提升鉆桿強度和抗扭力，減少鉆桿斷裂至關重要。
發明內容為了解決現有技術的問題，本實用新型實施例針對定向穿越技術特點提供了一種滿足超長定向穿越工程對鉆桿性能要求的大口徑高抗扭穿越用鉆桿。提升了鉆桿強度和抗扭力，減少鉆桿斷裂，提聞定向鉆穿越效率。所述技術方案如下:一種大口徑高抗扭穿越用鉆桿，用以油氣輸送管道定向鉆穿越工程中超長定向穿越鉆井，所述鉆桿包括管體、接頭，所述管體順次由直管段、錐管段和平行段構成。具體地，所述直管段是指自直管段的外端面至錐管段的內錐端面之間的管段；所述錐管段是指自錐管段的內錐端面起始端至外平行段長度起始端之間的管段；所述平行段是指自錐管段的內錐端面終止端至外平行段長度終止端之間的管段。具體地，所述直管段與平行段外徑不相同，其中所述直管段外徑至少為193.7mm,所述平行段外徑至少為196.9mm ;所述直管段壁厚至少為10.92mm，所述平行段壁厚至少為22.25mm0具體地，所述平行段的外平行段長度與所述平行段的內平行段長度不相等，所述外平行段長度為45-85mm，所述內平行段長度為101_125mm。具體地，所述錐管段的大端外徑與平行段外徑相同，所述錐管段的小端外徑與直管段外徑相同。具體地，所述錐管段的內錐面段長度為181_240mm，所述錐管段的內錐端面起始端與所述直管段聯接處過渡圓弧半徑至少為300mm。進一步地，所述平行段聯接接頭；所述平行段與接頭通過摩擦焊接的方式進行聯接。具體地，所述鉆桿的規格尺寸為7-5/8英寸，所述管體鋼級為S-135，所述接頭選用HLDS6-5/8H1鉆桿接頭。本實用新型實施例提供的技術方案的有益效果是:本實用新型實施例根據定向鉆穿越技術的特點，通過將管體外徑變徑，并加大平行段外徑，將管體I有效使用壁厚鐓 粗，改變外平行段和內平行段的長度這些技術措施，大大提升了鉆桿強度和抗扭力，減少鉆桿斷裂，提聞定向鉆穿越效率，提聞了穿越工程的施工長度，滿足超長定向穿越工程對鉆桿性能要求，適用范圍廣泛，大大拓展了定向鉆的施工領域。與目前常規的S-135鋼級的Φ 168.3mm鉆桿相比，本實用新型實施例鉆桿外徑增加到193.7，水利效力有提高50%，抗扭性能增加40%以上，具有更高的性能和剛性。
為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用新型實施例提供的大口徑高抗扭穿越用鉆桿結構示意圖；圖1中各符號表示含義如下:I管體，1.1直管段、1.2錐管段，1.3平行段，2接頭，3摩擦焊縫；Dl直管段外徑，tl直管段壁厚，D2平行段外徑，t2平行段壁厚，LI外平行段長度，L2內平行段長度，L3內錐面段長度，1.1a直管段的外端面，1.2a錐管段的內錐端面起始端，1.2b錐管段的內錐端面終止端，R聯接處過渡圓弧半徑。
具體實施方式
[0026]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。參見圖1所示，一種大口徑高抗扭穿越用鉆桿，用以油氣輸送管道定向鉆穿越工程中超長定向穿越鉆井，提升了鉆桿強度和抗扭力，減少鉆桿斷裂，提聞定向鉆穿越效率；所述大口徑穿越用鉆桿的規格尺寸為7-5/8英寸。所述穿越用鉆桿主要包括管體I和接頭2，所述管體I鋼級為S-135，所述接頭2選用HLDS6-5/8H1鉆桿接頭。所述管體I主要包括直管段1.1、錐管段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至錐管段的內錐端面1.2a之間的管段；所述錐管段1.2是指自錐管段的內錐端面起始端1.2a至外平行段長度LI起始端之間的管段；所述平行段1.3是指自錐管段的內錐端面終止端1.2b至外平行段長度LI終止端之間的管段。具體地，作為優選，所述管體I順次由直管段1.1、錐管段1.2和平行段1.3構成，整體成型，所述平行段1.3聯接接頭2 ;所述直管段1.1與平行段1.3外徑Dl、D2不相同，其中所述直管段外徑Dl至少為193.7mm,所述平行段外徑D2至少為196.9mm ;所述直管段壁厚t I至少為10.92mm，所述平行段壁厚t 2至少為22.25mm。具體地，所述平行段1.3的外平行段長度LI與所述平行段1.3的內平行段長度L2不相等，所述外平行段長度LI為45-85mm，所述內平行段長度L2為101_125mm。進一步地，所述平行段1.3與接頭2通過摩擦焊接的方式進行聯接。摩擦焊接是在壓力作用下，將要對接的兩個工件的待接表面相互接觸旋轉，而使其相繼發生摩擦生熱，接合面受熱熔化，通過界面的分子擴散和再結晶在壓力下結為整體的一種焊接方法。摩擦焊接不僅可用于塑料制品焊接，還可以用于鋼一鋼，鋼一鋁，銅一鋁等不同表面的焊接，摩擦焊接的強度很大，有時甚至比材料本身的強度還要大，也就是當外力用力拉扯時，首先斷裂的是沒有焊接的材料本身而不是焊接點。具體地，作為優 選，所述錐管段1.2的大端外徑與平行段外徑D2相同，所述錐管段
1.2的小端外徑與直管段外徑Dl相同；所述錐管段1.2的內錐面段長度L3為181-240mm，所述錐管段1.2的內錐端面起始端1.2a與所述直管段1.1聯接處過渡圓弧半徑R至少為300mmo進一步地，所述接頭2最好配合特殊螺紋來提高扭矩，從而提高效率。此外，本實用新型實施例還具有的優點，相對現有非開挖鉆桿結構簡單，制作成本低，具有廣泛的應用前景。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種大口徑高抗扭穿越用鉆桿，用以油氣輸送管道定向鉆穿越工程中超長定向穿越鉆井，其特征在于，所述鉆桿包括管體(I)、接頭(2)，所述管體(I)順次由直管段(1.1)、錐管段(1.2)和平行段(1.3)構成。
2.根據權利要求1所述的大口徑高抗扭穿越用鉆桿，其特征在于，所述直管段(1.1)是指自直管段的外端面(1.1a)至錐管段的內錐端面(1.2a)之間的管段；所述錐管段(1.2)是指自錐管段的內錐端面起始端(1.2a)至外平行段長度(LI)起始端之間的管段；所述平行段(1.3)是指自錐管段的內錐端面終止端(1.2b)至外平行段長度(LI)終止端之間的管段。
3.根據權利要求1所述的大口徑高抗扭穿越用鉆桿，其特征在于，所述直管段(1.1)與平行段(1.3)外徑不相同，其中所述直管段外徑(Dl)至少為193.7mm，所述平行段外徑(D2)至少為196.9mm ;所述直管段壁厚(tl)至少為10.92mm，所述平行段壁厚(t2)至少為22.25mm0
4.根據權利要求1所述的大口徑高抗扭穿越用鉆桿，其特征在于，所述平行段(1.3)的外平行段長度(LI)與所述平行段(1.3)的內平行段長度(L2)不相等，所述外平行段長度(LI)為45-85mm，所述內平行段長度(L2)為101_125mm。
5.根據權利要求1或3所述的大口徑高抗扭穿越用鉆桿，其特征在于，所述錐管段(1.2)的大端外徑與平行段外徑(D2)相同，所述錐管段(1.2)的小端外徑與直管段外徑(Dl)相同。
6.根據權利要求1所述的大口徑高抗扭穿越用鉆桿，其特征在于，所述錐管段(1.2)的內錐面段長度(L3)為181-240_，所述錐管段(1.2)的內錐端面起始端(1.2a)與所述直管段(1.D聯接處過渡圓弧半徑(R)至少為300mm。
7.根據權利要求·1所述的大口徑高抗扭穿越用鉆桿，其特征在于，所述平行段(1.3)聯接接頭(2);所述平行段(1.3)與接頭(2)通過摩擦焊接的方式進行聯接。
8.根據權利要求1所述的大口徑高抗扭穿越用鉆桿，其特征在于，所述鉆桿的規格尺寸為7-5/8英寸，所述管體(I)鋼級為S-135，所述接頭(2)選用HLDS6-5/8H1鉆桿接頭。
專利摘要本實用新型公開了一種大口徑高抗扭穿越用鉆桿，屬于油氣管道定向穿越技術領域。用以油氣輸送管道定向鉆穿越工程中超長定向穿越鉆井，所述鉆桿包括管體、接頭，所述管體順次由直管段、錐管段和平行段構成。本實用新型通過將管體外徑變徑，并加大平行段外徑，將管體有效使用壁厚鐓粗，改變外平行段和內平行段的長度這些技術措施，大大提升了鉆桿強度和抗扭力，減少鉆桿斷裂，提高定向鉆穿越效率，提高了穿越工程的施工長度，滿足超長定向穿越工程對鉆桿性能要求，適用范圍廣泛，拓展了定向鉆的施工領域。
文檔編號E21B17/00GK203097738SQ20122065396
公開日2013年7月31日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者趙紹春, 吳益泉, 尹剛乾, 李松, 梁賀強, 喬曉堂, 張立英 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣管道局, 上海海隆石油鉆具有限公司