一種焊接式方鉆桿的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種石油、天然氣、煤層氣、頁巖氣鉆探過程中的鉆井工具，尤其適應勘探井、地質井用的焊接式方鉆桿。
【背景技術】
[0002]方鉆桿是油氣鉆探中的重要組成部分，在鉆井時承受著拉伸、壓縮、扭轉、彎曲以及沖擊等各種交變載荷的作用，其內孔還受到高壓鉆井液的沖刷和腐蝕，工況極為復雜，工作條件惡劣。
[0003]方鉆桿位于鉆柱的最上端，有四方形和六方形兩種。在轉盤鉆井中，方鉆桿與方補心、轉盤補心配合，將地面轉盤扭矩傳遞給鉆桿，以帶動鉆頭旋轉；并承受鉆柱懸重重量。使用渦輪鉆具和螺桿鉆具鉆井時，方鉆桿承受鉆柱的全部重量和反扭矩，還用來測量井深，為鉆井液提供循環(huán)通道。
[0004]在石油、天然氣鉆探過程中，經(jīng)常會用到76.2mm方鉆桿，其上端內螺紋連接標準外徑Φ 196.8mm，螺紋型號6 5/8REG LH左旋，加厚端長度406.4mm ;下端外螺紋連接標準外徑Φ 104.8mm，螺紋型號NC31，下部加厚端長度508mm ;中間驅動部分由Φ85.72mm的外圓加工成對邊寬為76.2mm、長度11280mm的方形。由于上下端外圓相差92mm，方鉆桿總長12190_，采用鍛造工藝加工時難度大，操作機夾持不方便，鍛造成本昂貴；隨后鍛件在常規(guī)通過式中頻熱處理中無法處理，井式爐、箱式爐中熱處理工件太長易變形，調質處理后的機械性能指標不能保證。若采用外圓Φ210πιπι調質工件整體車制，價格同樣不菲，浪費原材料。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，提供了一種焊接式方鉆桿，比整體鍛造降低加工難度，減少熱處理變形，降低鉆具生產(chǎn)成本，可滿足石油、天然氣鉆井的需要。
[0006]本實用新型采用的的技術方案如下:
[0007]該焊接式方鉆桿包括上部加厚端、中間驅動部分和下部加厚端，以及上部加厚端與驅動部分、驅動部分與下部加厚端之間的過渡圓錐部分，該鉆桿橫截面內孔為圓形；所述驅動部分與上部加厚端部分采用焊接方式連接；所述上部加厚端帶錐體內螺紋，為左旋內螺紋，所述下部加厚端帶錐體外螺紋，為右旋外螺紋。
[0008]進一步，所述焊接方式是在驅動部分距離上部加厚端臺肩面750?950mm處采用40°?60°的U形坡口焊接。
[0009]進一步，所述坡口采用低合金高強度鋼CHE907Cr焊條焊接。
[0010]所述驅動部分橫截面外形為正六邊形或正四邊形。
[0011]進一步，所述驅動部分橫截面正六邊形鉆桿對邊寬76.2mm，長度11280mm ;所述驅動部分與上部加厚端有R76.2mm的過渡圓弧，驅動部分與下部加厚端有R50.8mm的過渡圓弧。
[0012]所述驅動部分與上、下部加厚端的過渡圓錐部分分別與上、下部加厚端的夾角為
45。。
[0013]所述上部加厚端錐體內螺紋規(guī)格型號為6 5/8REG LH,螺紋牙型V-050，錐度1/6，內螺紋長度130.18mm;所述下部加厚端錐體外螺紋規(guī)格型號NC31，螺紋牙型V-038，錐度1/6，外螺紋錐部長度88.90 _。
[0014]該焊接式方鉆桿總長12190mm，采用ASTM A304《保證淬透性結構鋼》中的優(yōu)質合金結構鋼4145H，其主要化學成分為:C 0.42%?0.49%，Mn 0.65%?1.10%, S1.15%?0.35%, P 彡 0.025%，S 彡 0.025%，Al 全彡 0.020%，Cr0.75% ?1.20%, Mo0.15% ?0.25%。
[0015]本實用新型的有益效果是，該焊接式方鉆桿，鉆桿驅動部分與上部加厚端采用40°?60°的U形坡口焊接方式，比整體鍛造降低加工難度，減少熱處理變形，可降低鉆具生產(chǎn)成本，并能滿足實際鉆井的需要。該方鉆桿整體選用保證淬透性優(yōu)質合金結構鋼，皮下硬度多285HB，耐沖擊，適應石油、天然氣等行業(yè)勘探井、地質井的鉆探開發(fā)。
【附圖說明】
[0016]圖1為焊接式方鉆桿的結構示意圖；
[0017]圖2是焊接式方鉆桿坡口焊接示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖進一步介紹本實用新型的實施例。
[0019]如圖1所示，該焊接式方鉆桿包括上部加厚端1、中間驅動部分3、下部加厚端6，上部加厚端I與驅動部分3之間有過渡圓錐部分2，下部加厚端6與中間驅動部分3之間有過渡圓錐部分5，該鉆桿橫截面內孔為圓形；上部加厚端I帶錐體內螺紋la，內螺紋Ia為左旋螺紋，下部加厚端6帶錐體外螺紋6a，外螺紋6a為右旋螺紋。
[0020]驅動部分3橫截面外形為正六邊形或正四邊形，以76.2mm六方鉆桿為例:上部加厚端I與驅動部分3的過渡圓錐部分2的過渡圓弧半徑為R76.2_，下部加厚端6與驅動部分3的過渡圓錐部分5的過渡圓弧半徑為R50.8mm，過渡圓錐部分2、5分別與上、下部加厚端的夾角為45°，驅動部分3的長度為11280mm，對邊寬76.2mm。
[0021]該鉆桿上部加厚端I與驅動部分3上部可由Φ 210mm的圓鋼車制而成，驅動部分3下部與下部加厚端6由可Φ 10mm圓鋼加工而成，六方鉆桿總長12190_ ;如圖2所示，驅動部分3距離上部加厚端I臺肩面850 ±100mm處采用40° (或40°?60°中的任一角度)的U形坡口焊接方式連接，用低合金高強度鋼CHE907Cr焊條熔化填充其表面縫隙作為填充合金部分4。
[0022]上部加厚端I錐體內螺紋規(guī)格型號為6 5/8REG LH,螺紋牙型V-050，錐度1/6，內螺紋長度130.18mm ;下部加厚端6錐體外螺紋規(guī)格型號NC31，螺紋牙型V-038，錐度1/6，外螺紋錐部長度88.90 mm。
[0023]焊接式六方鉆桿，采用ASTM A304《保證淬透性結構鋼》中的優(yōu)質合金結構鋼4145H，其主要化學成分為:C 0.42% ?0.49%，Mn 0.65% ?L 10%, S1.15% ?0.35%,P 彡 0.025%，S 彡 0.025%，Al 全彡 0.020%，Cr0.75% ?1.20%, Mo0.15% ?0.25%。該結構鋼淬透性優(yōu)良，皮下硬度彡285HB，20°C沖擊功彡54J。
[0024]以上結合附圖對本實用新型優(yōu)選實施方式作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，所有在本實用新型的實質范圍內作出的變化、改型、添加或替換，都應屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種焊接式方鉆桿，其特征在于:包括上部加厚端、中間驅動部分和下部加厚端，以及上部加厚端與驅動部分、驅動部分與下部加厚端之間的過渡圓錐部分，該鉆桿橫截面內孔為圓形；所述驅動部分與上部加厚端部分采用焊接方式連接；所述上部加厚端帶錐體內螺紋，為左旋內螺紋，所述下部加厚端帶錐體外螺紋，為右旋外螺紋。
2.根據(jù)權利要求1所述的焊接式方鉆桿，其特征在于:所述焊接方式是在驅動部分距離上部加厚端臺肩面750?950處采用40°?60°的U形坡口焊接。
3.根據(jù)權利要求2所述的焊接式方鉆桿，其特征在于:所述坡口采用低合金高強度鋼CHE907Cr焊條焊接。
4.根據(jù)權利要求1-3任一所述的焊接式方鉆桿，其特征在于:所述驅動部分，橫截面外形為正六邊形或正四邊形。
5.根據(jù)權利要求4所述的焊接式方鉆桿，其特征在于:所述驅動部分橫截面正六邊形鉆桿對邊寬76.2mm，長度11280mm ;上部加厚端與驅動部分有R76.2mm的過渡圓弧，下部加厚端與驅動部分有R50.8mm的過渡圓弧。
6.根據(jù)權利要求5所述的焊接式方鉆桿，其特征在于:所述過渡圓錐部分分別與上、下部加厚端的夾角為45°。
7.根據(jù)權利要求6所述的焊接式方鉆桿，其特征在于:所述上部加厚端錐體內螺紋規(guī)格型號為6 5/8REG LH，螺紋牙型V-050，錐度1/6，內螺紋長度130.18mm ;所述下部加厚端錐體外螺紋規(guī)格型號NC31，螺紋牙型V-038，錐度1/6，外螺紋錐部長度88.90 mm。
8.根據(jù)權利要求7所述的焊接式方鉆桿，其特征在于:該方鉆桿選用優(yōu)質合金結構鋼4145H制成。
【專利摘要】本實用新型公開了一種焊接式方鉆桿，包括上部加厚端部分、中間驅動部分和下部加厚端部分，以及上下部加厚端部分與驅動部分之間的過渡圓錐部分；驅動部分與上部加厚端采用焊接方式連接。上部加厚端帶錐體內螺紋，為左旋內螺紋，下部加厚端所帶錐體外螺紋，為右旋外螺紋。該焊接式方鉆桿，鉆桿驅動部分與上部加厚端采用40°～60°的U形坡口焊接方式，比整體鍛造降低加工難度，減少熱處理變形，可降低鉆具生產(chǎn)成本，并能滿足實際鉆井的需要。該鉆桿整體選用保證淬透性優(yōu)質合金結構鋼，皮下硬度≥285HB，耐沖擊，適應石油、天然氣等行業(yè)勘探井、地質井的鉆探開發(fā)。
【IPC分類】E21B17-00
【公開號】CN204266940
【申請?zhí)枴緾N201420751409
【發(fā)明人】郭領寬, 趙紅星, 李紅戰(zhàn), 馬詩院, 張軍紅, 牛占波, 郭超超
【申請人】河南神龍石油鉆具有限公司
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年12月4日