一種超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)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，尤其是適應(yīng)超深井、叢式井等復雜井況用的超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆具穩(wěn)定器又稱扶正器，主要用于石油、天然氣、煤層氣、頁巖氣的鉆探，是旋轉(zhuǎn)鉆柱構(gòu)件中的重要組成部分，是穩(wěn)定井下鉆具，減少鉆頭和鉆桿偏磨，連接在靠近鉆鋌、鉆頭的一段鉆柱上，用來穩(wěn)定鉆進方向的裝置。
[0003]當前石油、天然氣市場不斷持續(xù)升溫，對石油鉆井工具的需求也日益增大。隨著超深井、叢式井技術(shù)的大力開發(fā)，一些超大規(guī)格的鉆具也應(yīng)運而生，這些超大規(guī)格鉆具不僅尺寸范圍超出常規(guī)行業(yè)標準要求，機械性能指標要求也比較茍1刻。而行業(yè)標準SY/T5051-2009《鉆具穩(wěn)定器》中最大規(guī)格為Φ660.4πιπι (扶正部分外徑)、Φ 229mm (打攜頸外徑)、Φ 76.2mm(內(nèi)徑)、2500mm (總長)，根本無法滿足實際鉆井的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，適應(yīng)復雜井、叢式井等的超大規(guī)格鉆井用，并使鉆柱穩(wěn)定性大幅提高，鉆具使用壽命延長。
[0005]本實用新型采用的的技術(shù)方案如下:
[0006]該超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器包括打撈頸上端、鉆具扶正部分和打撈頸下端，以及打撈頸上端與鉆具扶正部分、鉆具扶正部分與打撈頸下端之間的過渡圓錐部分，該穩(wěn)定器采用特級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼45CrMnMoE制作；所述打攜頸上端的錐體內(nèi)螺紋帶有加大擴錐孔的低扭矩結(jié)構(gòu)，所述打撈頸下端的錐體外螺紋臺肩面帶有凹槽的低扭矩結(jié)構(gòu)。
[0007]所述穩(wěn)定器全長3378.2mm，其鉆具扶正部分直徑Φ 914.4mm，打攜頸外徑Φ 241.3mm，內(nèi)徑 Φ 76.2mm。
[0008]所述打撈頸上端錐體內(nèi)螺紋的低扭矩結(jié)構(gòu)為臺肩面擴錐孔直徑Φ196.9_α4?Φ 196.9+°_8mm，錐度1/4，長度9.5_L5~ 9.5 °mm，與內(nèi)螺紋截面成45 °的斜錐面相交，相交處圓角半徑6.35mm ;打撈頸下端錐體外螺紋低扭矩結(jié)構(gòu)為根部臺肩面凹槽上部直徑Φ 196.9_0.4?Φ 196.9 +0'8mm,長度 6.4。?6.4+1.5mm,圓角半徑 6.35mm，凹槽底部與長 25.4mm直徑為Φ161.26_α79? Φ161.26° mm的應(yīng)力分散槽相切。
[0009]所述鉆具扶正部分帶有三個螺旋槽耐磨帶，每個螺旋槽耐磨帶包括硬質(zhì)合金塊和填充合金兩部分，所述硬質(zhì)合金塊部分側(cè)面形狀呈梯形結(jié)構(gòu)，硬質(zhì)合金塊點焊在穩(wěn)定器螺旋槽耐磨帶表面，再用釬焊合金焊條熔化填充其表面縫隙作為填充合金部分。
[0010]所述硬質(zhì)合金塊為碳化鎢合金塊，其硬度HRA多85。
[0011]所述釬焊合金焊條為含硬質(zhì)合金顆粒的碳化鎢氣焊條。
[0012]所述鉆具扶正部分長度609.6mm，鉆具扶正部分與過渡圓錐部分有R127mm的過渡圓弧，鉆具扶正部分與過渡圓錐部分的夾角為30°?45°。
[0013]該超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，采用優(yōu)選YB/T4236-2010《石油鉆具用鋼棒》中的特級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼45CrMnMoE，其主要化學成分為:C 0.43%?0.49%，Mn 1.00%?1.35%, S1.15% ?0.35%, Crl.00% ?1.35%, Mo0.20% ?0.35%，Ni 彡 0.25%,Cu 彡 0.20%, P 彡 0.015%, S 彡 0.010%。
[0014]本實用新型的有益效果是，該超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，適應(yīng)超深井、叢式井等超大規(guī)格復雜井況的鉆井用，能滿足實際鉆井需要。打撈頸上端錐體內(nèi)螺紋連接有加大擴錐孔的低扭矩結(jié)構(gòu)，打撈頸下端的錐體外螺紋臺肩面連接帶凹槽的低扭矩結(jié)構(gòu)；螺紋連接處的低扭矩結(jié)構(gòu)，允許上扣扭矩在保證螺紋連接彎曲強度的同時，在密封面上會產(chǎn)生合適的接觸壓應(yīng)力，從而有效降低螺紋疲勞失效的風險；該穩(wěn)定器材料選用保證淬透性的優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，皮下、四象限硬度多285HB ;螺旋帶耐磨層選用碳化鎢硬質(zhì)合金，并對其幾何形狀、排列方式、合金釬焊進行了優(yōu)化設(shè)計。不僅鉆井井眼軌跡質(zhì)量得到有效控制，也能較好地保證鉆頭的工作穩(wěn)定性，延長鉆柱使用壽命，從而縮短建井周期。
【附圖說明】
[0015]圖1為超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器螺旋槽耐磨帶的局部剖視圖；
[0017]圖3為超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器內(nèi)螺紋低扭矩結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器外螺紋低扭矩結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖進一步介紹本實用新型的實施例。
[0020]如圖1、2所示，該超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器包括打撈頸上端1、鉆具扶正部分3、打撈頸下端5，打撈頸上端I與鉆具扶正部分3之間有過渡圓錐部分2，鉆具扶正部分3與打撈頸下端5之間有過渡圓錐部分4 ;打撈頸上端I的錐體內(nèi)螺紋Ib帶有擴錐孔的低扭矩結(jié)構(gòu)la，打攜頸下端5的錐體外螺紋5b根部連接帶凹槽的低扭矩結(jié)構(gòu)5a。
[0021]以Φ914.4mmX Φ241.3_Χ Φ76.2_X3378.2mm 的鉆具穩(wěn)定器為例:打撈頸上端1、打撈頸下端5分別與鉆具扶正部分3的過渡圓錐部分2、4的過渡圓弧半徑為R101.6mm，鉆具扶正部分與過渡圓錐部分有R127mm的過渡圓弧，過渡圓錐部分2、4分別與鉆具扶正部分3的夾角為45°，鉆具扶正部分3的長度為609.6mm。
[0022]鉆具扶正部分3具有三個螺旋槽耐磨帶6，其每個螺旋槽法向?qū)挾?27±6mm。每個螺旋槽耐磨帶6包括硬質(zhì)合金塊部分7和填充合金部分8，硬質(zhì)合金塊部分7側(cè)面形狀呈梯形結(jié)構(gòu)，硬質(zhì)合金塊為碳化鎢合金塊，其硬度HRA ^ 85，先點焊在穩(wěn)定器螺旋槽耐磨帶6表面，沿穩(wěn)定器螺旋槽旋轉(zhuǎn)方向排列，行間距為25.4_，每個合金塊間隔4mm?5_，均布排列；其間再用含硬質(zhì)合金顆粒的碳化鎢氣焊條熔化填充其表面縫隙作為填充合金部分8。
[0023]圖3、4所示，打撈頸上端I錐體內(nèi)螺紋規(guī)格型號為7 5/8REG，螺紋牙型V-050，錐度1/4，螺紋臺肩面擴錐孔直徑Φ 196.9—0.4?Φ196.9+°_8mm，錐度1/4，長度9.5^5?9.5°_，與內(nèi)螺紋截面成45°的斜錐面相交，相交處圓角半徑6.35_ (加大的擴錐孔至內(nèi)螺紋起始部分為低扭矩結(jié)構(gòu)Ia);打撈頸下端5錐體外螺紋規(guī)格型號7 5/8REG，螺紋牙型V-050，錐度1/4，螺紋根部臺肩面凹槽上部直徑Φ 196.9—0.4?Φ 196.9+°_8mm，長度6.4。?6.4+1_5mm，圓角半徑6.35mm，凹槽底部與長25.4mm直徑為Φ 161.26_0.79?Φ161.26%πι的應(yīng)力分散槽相切(凹槽部分為低扭矩結(jié)構(gòu)5a)。它比普通鉆具錐體螺紋多出來的低扭矩結(jié)構(gòu)，在鉆具上、卸扣，承受拉伸、壓縮工作時，有緩沖減壓的作用，可有效降低鉆具疲勞失效所帶來的風險，防止鉆具早期疲勞損壞和斷裂。
[0024]超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，采用優(yōu)選YB/T4236-2010《石油鉆具用鋼棒》中的特級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼45CrMnMoE，其主要化學成分為:C 0.43%?0.49%，Mn 1.00%?1.35%, S1.15% ?0.35%, Crl.00% ?1.35%, Mo0.20% ?0.35%，Ni 彡 0.25%,Cu ( 0.20%, P彡0.015%, S彡0.010%，該結(jié)構(gòu)鋼淬透性優(yōu)良，皮下、四象限硬度彡285HB，20 °C沖擊功多54J，-20 °C沖擊功多30J。
[0025]以上結(jié)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(zhì)范圍內(nèi)作出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:包括打撈頸上端、鉆具扶正部分和打撈頸下端，以及打撈頸上端與鉆具扶正部分、鉆具扶正部分與打撈頸下端之間的過渡圓錐部分，所述鉆具扶正部分外徑大于Φ660.4m，該穩(wěn)定器采用特級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼45CrMnMoE制作；所述打撈頸上端的錐體內(nèi)螺紋帶有加大擴錐孔的低扭矩結(jié)構(gòu)，所述打撈頸下端的錐體外螺紋臺肩面帶有凹槽的低扭矩結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述鉆具扶正部分直徑Φ 914.4mm，打攜頸外徑Φ241.3mm，內(nèi)徑Φ76.2mm，該穩(wěn)定器全長3378.2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述打撈頸上端錐體內(nèi)螺紋的低扭矩結(jié)構(gòu)為臺肩面擴錐孔直徑Φ196.9_α4?Φ196.9+°_8 mm，錐度1/4，長度mm，與內(nèi)螺紋截面成45°的斜錐面相交，相交處圓角半徑6.35mm ;打攜頸下端錐體外螺紋低扭矩結(jié)構(gòu)為根部臺肩面凹槽上部直徑Φ196.9_α4?Φ 196.9+°_8mm，長度6.4。?6.4 +L5mm,圓角半徑6.35mm，凹槽底部與長25.4mm直徑Φ 161.26_0.7?Φ 161.26 °的應(yīng)力分散槽相切。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述鉆具扶正部分帶有三個螺旋槽耐磨帶，每個螺旋槽耐磨帶包括硬質(zhì)合金塊和填充合金兩部分，所述硬質(zhì)合金塊部分側(cè)面形狀呈梯形結(jié)構(gòu)，硬質(zhì)合金塊點焊在穩(wěn)定器螺旋槽耐磨帶表面，再用釬焊合金焊條熔化填充其表面縫隙作為填充合金部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述硬質(zhì)合金塊為碳化鎢合金塊，其硬度HRA多85。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述釬焊合金焊條為含硬質(zhì)合金顆粒的碳化鎢氣焊條。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述鉆具扶正部分長度609.6mm，鉆具扶正部分與過渡圓錐部分有R127mm的過渡圓弧，鉆具扶正部分與過渡圓錐部分的夾角為30°?45°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:所述鉆具扶正部分與所述過渡圓錐部分夾角為45°。
【專利摘要】本實用新型公開了一種超大規(guī)格鉆具穩(wěn)定器，包括打撈頸上端、鉆具扶正部分和打撈頸下端，以及打撈頸上下端分別與鉆具扶正部分之間的過渡圓錐部分；其扶正部分外徑尺寸φ914.4mm比行業(yè)標準最大規(guī)格φ660.4mm大，總長3378.2mm比行業(yè)標準2500mm長。該穩(wěn)定器打撈頸上端錐體內(nèi)螺紋采用加大擴錐孔的低扭矩結(jié)構(gòu)，打撈頸下端的錐體外螺紋臺肩面連接帶凹槽低扭矩結(jié)構(gòu)，可有效降低螺紋疲勞失效風險。穩(wěn)定器材料選用特級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼45CrMnMoE，螺旋槽耐磨帶選用碳化鎢硬質(zhì)合金，并對其幾何形狀、排列方式、合金釬焊進行優(yōu)化設(shè)計，能較好地保證鉆頭工作穩(wěn)定性，延長鉆柱使用壽命，縮短建井周期。該穩(wěn)定器適應(yīng)石油、天然氣等行業(yè)超深井、叢式井等超大規(guī)格復雜井況的鉆井用。
【IPC分類】E21B17-10
【公開號】CN204386499
【申請?zhí)枴緾N201420742001
【發(fā)明人】趙紅星, 王銳利, 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6月10日
【申請日】2014年12月2日