[发明专利]一种小尺寸大水眼摩擦焊接式钛合金钻杆

说明书

本发明提供一种小尺寸大水眼摩擦焊接式钛合金钻杆，其中所述的本体通过第一锥面与第一圆柱段连接，第一圆柱段与第二锥面连接，第二锥面与第二圆柱段连接，第二圆柱段摩擦焊接在钻杆接头的一端；优点为：本发明将钻杆管体两级加厚，使管端摩擦焊接位置的管体尺寸与钻杆接头尺寸相同，有效减少第一圆柱段的壁厚，增大管体水眼通径，同时减小第二圆柱段外径，使与之摩擦焊接的钻杆接头的外径减少，增大钻杆的水眼通径，减少钻井液的水力损耗，减少接头外径，降低钛合金钻杆成本，提高钻杆在小井眼钻井工况下的适用性。

技术领域

本发明涉及钻杆领域，尤其是涉及一种小尺寸大水眼摩擦焊接式钛合金钻杆。

背景技术

石油天然气勘探与开发中所使用的钛合金钻杆具有耐腐蚀，密度低，强度高，弹性好的特点，被应用于高酸性油气藏以及超深井、超短水平井的钻井作业。目前，钛合金钻杆有两种结构，一是采用钢接头与钛合金管体相连，二是采用钛合金接头与钛合金管体通过摩擦焊接而成。在采用钛合金接头与钛合金管体摩擦焊接时，需要将钛合金管体端部镦粗。由于焊缝处的材料性能低于钛合金接头/本体材料性能，因此，需要将钛合金管体端部加厚很多。由于管体焊缝处的外径受吊卡工具的制约，因此，往往采用减少内径的方法。管体内径的减少，必然带来钻井过程中的钻井液出现高泵压、低排量，高泵耗。当采用小尺寸的钻杆管体时，这种现象越严重，影响了钻井过程中钻井液的大排量、低泵压要求，降低钻井效率，制约了钛合金钻杆的应用和推广。

发明内容

本发明的目的在于为解决现有技术中存在的由于管体焊缝处的外径受吊卡工具的制约，往往采用减少内径的方法，管体内径的减少，带来钻井过程中的钻井液出现高泵压、低排量，高泵耗，影响钻井过程中钻井液的大排量、低泵压要求，降低钻井效率，制约钛合金钻杆的应用和推广等缺点，而提供一种小尺寸大水眼摩擦焊接式钛合金钻杆。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种小尺寸大水眼摩擦焊接式钛合金钻杆，包括钻杆管体及钻杆接头，所述的钻杆管体包括本体、第一锥面、第二锥面、第三锥面、第一圆柱段及第二圆柱段，所述的本体通过第一锥面与第一圆柱段的一端连接，所述的第一圆柱段的另一端与第二锥面的一端连接，所述的第二锥面的另一端与第二圆柱段的一端连接，所述的第二圆柱段的另一端摩擦焊接在钻杆接头的一端。

优选地，所述的本体的外径小于或等于88.9mm。

优选地，所述的第一圆柱段外径大于本体外径，且第一圆柱段内径小于或等于本体内径。

优选地，所述的第一圆柱段外径与本体外径比为1.08—1.14，横截面积比为1.3—1.8。

优选地，所述的第一圆柱段外径与本体外径间采用4~8°的第一锥面过渡。

优选地，所述的第二圆柱段外径大于第一圆柱段外径，且第二圆柱段外径与钻杆接头的外径相当，所述的第二圆柱段内径大于第一圆柱段内径，且第二圆柱段内径与钻杆接头内径相当。

优选地，所述的第二圆柱段外径与本体外径比为1.30~1.48，横截面积比为2.36~3.58，且第二圆柱段内径与本体内径比为0.85~1.00。

优选地，所述的第一圆柱段外径与第二圆柱段外径间采用18°的第二锥面过渡。

优选地，所述的第一圆柱段内径与第二圆柱段内径间采用第三锥面过渡，且第三锥面的锥面角小于或等于6°。

本发明产生的有益效果为：本发明将钻杆管体两级加厚，使管端摩擦焊接位置的管体尺寸与钻杆接头尺寸相同，有效减少第一圆柱段的壁厚，增大管体水眼通径，同时减小第二圆柱段外径，使与之摩擦焊接的钻杆接头的外径减少，增大钻杆的水眼通径，减少钻井液的水力损耗，减少接头外径，降低钛合金钻杆成本，提高钻杆在小井眼钻井工况下的适用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。