[发明专利]一种耐磨石油钻杆接头及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻探设备领域，尤其是涉及一种新型的耐磨石油钻杆接头及其制造方法。

背景技术

石油钻杆接头是石油钻杆连接的重要部分，其工作条件非常恶劣，受力情况非常复杂。

随着油田钻井越来越深，并且出现斜井，目前局部堆焊耐磨带的接头无法满足使用要求，在采油的过程中，套管和接头基体表面直接接触，并有相对运动，导致接头寿命大大的降低。为了解决上述问题，人们通常采用优化耐磨带耐磨性、耐腐蚀性等多种表面处理方法对接头整个表面进行处理，增加其服役时间，钻杆接头在正常作业工程中，常常受到摩擦，弯曲，扭转，内外压力等多种受力条件，而且环境成分复杂，经常在高腐蚀的情况下作业。

石油是战略资源，工业的血脉，各国政府都非常重视石油能源的生产，然而随着近代的开发，浅层石油资源已经基本枯竭，所以现在要面临的是深井超深井，尤其是斜井的出现，所以对石油钻杆接头提出了更高的要求。在钻井过程中，钻柱在井眼中与套管内壁发生接触产生摩擦，使得扭矩和摩擦增加，而钻杆接头对套管的磨损影响最大，因为钻杆接头的直径比钻杆本体大20%～30%，很容易与套管内壁接触并磨损套管。当接触力足够大时，润滑膜的润滑作用完全消失，钻杆接头与套管内壁直接接触产生了干摩擦。

在摩擦过程中，钻杆接头的磨损非常严重，偶然的碰撞就可能使钻杆接头产生断裂；同时，钻杆接头的磨损也使得套管壁厚减薄，抗挤能力随之降低。若对此估计不足，有可能因此导致钻井事故或油气井的早期报废，给油田造成巨大的损失。

研究表明，钻柱不居中使钻杆接头在钻井施工中与套管内壁相互摩擦是造成套管磨损的主要原因，而钻柱不居中又是钻探过程中不可避免的。因此，可见如何降低钻杆与套管之间的摩擦接触或摩擦系数是防磨的关键与核心。

传统钻杆接头耐磨带是在接头焊三条两厘米宽左右的耐磨带，以凸起的形式熔合在钻杆接头表面，用以代替钻杆接头来和套管摩擦的材料，对钻杆接头起到了一定的保护作用；由于耐磨带的硬度低于钻杆本身，因此，对套管起到了一定的保护作用；这样的保护可以满足原始直井的要求，耐磨带可以保护钻杆接头，不过，但随着油田钻井越来越深，现在很多斜井的出现，上述结构已经无法起到全面保护的作用，目前局部堆焊耐磨带的接头无法满足使用要求，。在深井超深井勘探过程中，由于径向力、涡动、横向振动等因素的存在，随着钻井时间的增长，钻柱作用于套管内壁的侧向力增大，导致套管和钻具接头磨损的问题越来越严重。造成钻具耐磨带失效的主要原因有地层研磨性、钻杆的井下工况、耐磨材料选择与敷焊工艺的影响。

发明内容

本发明的目的是针对传统的耐磨带耐磨性不适于斜井作业工况，降低钻井效率及提高钻井成本的问题，提供一种结构简单合理，接头的整体耐磨性及耐腐蚀性高，使用寿命长，适于目前斜井作业要求的耐磨石油钻杆接头，本发明另一目的是提供一种耐磨石油钻杆接头的制造方法。

本发明的目的是这样实现的，该钻杆接头包括公接头主体和母接头主体，所述的公接头主体由左向右依次包括细段A、锥形过渡段B、粗段C和连接段D，所述母接头主体由右向左依次包括细段A′、锥形过渡段B′、粗段C′和连接段D′；所述公接头主体和母接头主体的中心带有通孔，所述公接头主体的连接段D是带有外螺纹的锥形凸起，所述母接头主体的连接段D′是带有内螺纹的锥形凹槽，所述公接头主体和母接头主体通过锥形凸起和锥形凹槽螺纹连接在一起，所述公接头主体的粗段C外表面带有耐磨层，所述母接头主体的部分锥形过渡段B′、粗段C′和连接段D′上带有耐磨层。

所述耐磨层由连接接头主体的两层堆焊层E和连接堆焊层E的5～10层喷焊层F构成，其中在堆焊层E和喷焊层F连接面的堆焊层E上被加工呈锯齿状。

一种耐磨石油钻杆接头的制造方法，该方法包括以下步骤：

①、采用4145H钢根据Api(美国)石油钻杆标准制作钻杆公接头主体和母接头主体，公接头主体和母接头主体为实心圆柱棒形状。

②、在公接头主体和母接头主体的表面采用铁基药芯焊丝堆焊两层堆焊层E，堆焊层E厚度1.5-4mm。

③、对步骤②堆焊后的工件进行热处理，以便消除焊接应力，具体步骤如下：

(1)淬火：a、将井式淬火炉升温至860℃，接头装炉，加热，保温60分钟；b、出炉前5分钟搅拌淬火液，淬火液为AQ364水溶液，温度调整为34℃～38℃；c、接头吊出炉膛，10秒钟内快速进入淬火液，并作周向转动，冷却时间至少为10分钟；