專利名稱：防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油勘探及煤層氣勘探工程中所需要的鉆桿，具體而言，涉及ー種防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭及其制備方法。
背景技術(shù)：
鉆桿是石油天然氣勘探與開發(fā)中的ー種重要工具，是鉆柱系統(tǒng)的重要組成部分，位于整個(gè)鉆柱的上部，占整個(gè)鉆柱長(zhǎng)度的80% 90%，它不僅是鉆井液的循環(huán)通道，而且在鉆井中傳遞扭矩，承受拉壓，彎曲，扭轉(zhuǎn)等多種載荷的復(fù) 合作用。因此，鉆桿在鉆進(jìn)作業(yè)中的運(yùn)動(dòng)方式除了繞自身軸線自轉(zhuǎn)外，還常常以井眼軸線為軸線進(jìn)行公轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致鉆桿接頭與井壁或套管發(fā)生摩擦磨損，造成鉆桿接頭均勻磨損或偏磨，尤其以超深井、超長(zhǎng)水平井、大位移井等復(fù)雜エ況井最為常見。當(dāng)摩擦力很大或較長(zhǎng)時(shí)間處于摩擦接觸狀態(tài)時(shí)，摩擦表面缺少鉆井液的冷卻和潤(rùn)滑，摩擦熱在摩擦表面聚集，使鉆桿接頭摩擦表面局部溫度過高，達(dá)到了金屬相變的溫度，摩擦部位區(qū)域組織將發(fā)生相變，形成淬火裂紋，即常說的摩擦熱裂，從而導(dǎo)致鉆桿失效，造成井下事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過對(duì)鉆桿內(nèi)螺紋接頭進(jìn)行表面處理，使鉆桿外表面形成ー層具有優(yōu)良的耐磨性和良好的導(dǎo)熱性的材料組織，從而有效地解決鉆桿接頭與井壁或套管間摩擦磨損時(shí)摩擦熱的聚集，減少鉆桿接頭磨損，避免摩擦熱裂的產(chǎn)生。為此，本發(fā)明提出ー種防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭，所述防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭包括外側(cè)表面，所述防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭還包括位于所述外側(cè)表面上的銅基合金鍍層。進(jìn)ー步地，所述防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭還包括內(nèi)螺紋內(nèi)徑段段、臺(tái)肩和端面，所述臺(tái)肩位于所述內(nèi)螺紋內(nèi)徑段和所述端面之間，所述銅基合金鍍層的端部與所述端面平齊。進(jìn)ー步地，所述銅基合金鍍層為環(huán)形，所述銅基合金鍍層的厚度為O. 05 O. 35mm0進(jìn)ー步地，所述銅基合金鍍層的寬度為95 105_。進(jìn)ー步地，所述銅基合金鍍層通過電鍍制成。本發(fā)明還提出一種制備方法，在鉆桿內(nèi)螺紋接頭端部區(qū)域外側(cè)表面形成一層銅基
合金鍍層。進(jìn)ー步地，所述制備方法通過電鍍的方式在所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭端部區(qū)域外側(cè)表
面形成一層銅基合金鍍層。進(jìn)ー步地，所述制備方法包括:A、清除鉆桿內(nèi)螺紋接頭外側(cè)表面的雜質(zhì)或附著物；B、然后，將所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的端面和臺(tái)肩采用凝膠樹脂密封好；C、將密封好所述端面和臺(tái)肩的所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭放入電鍍池；D、對(duì)所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外側(cè)表面進(jìn)行電凈處理，清水沖凈后干燥；E、然后，對(duì)所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外側(cè)表面進(jìn)行二次活化，清水沖凈后干燥；F、對(duì)所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外側(cè)表面進(jìn)行鍍銅合金處理，清水沖凈后干燥。進(jìn)ー步地，所述電鍍池內(nèi)加入電凈液、活化液和銅基合金，所述電鍍池液體高度為95 105mmo進(jìn)ー步地，所述電鍍工作環(huán)境為10至40°C，工作電壓為交流380±38V。本發(fā)明在鉆桿內(nèi)螺紋接頭端部區(qū)域外側(cè)表面形成ー層具有優(yōu)良的耐磨性和良好的導(dǎo)熱性的銅基合金材料，一是可以有效地減少鉆桿接頭的磨損，ニ是可以有效地解決鉆桿內(nèi)螺紋接頭與井壁或套管間摩擦磨損時(shí)摩擦熱的聚集問題，防止摩擦接觸部位因摩擦熱的聚焦而產(chǎn)生過高的溫度使接頭材料組織發(fā)生相變，避免摩擦熱裂的產(chǎn)生。


圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭結(jié)構(gòu)示意圖。
0016]附圖標(biāo)號(hào)說明I、鉆桿內(nèi)螺紋接頭2、銅基合金鍍層3、端面4、臺(tái)肩5、內(nèi)螺紋內(nèi)徑段6、外側(cè)表面
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭I主要是在現(xiàn)有的鉆桿內(nèi)螺紋接頭的結(jié)構(gòu)上對(duì)外側(cè)表面進(jìn)行了處理和改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭I與現(xiàn)有的鉆桿內(nèi)螺紋接頭的主要區(qū)別在于，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭I包括外側(cè)表面6，所述防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭I還包括位于所述外側(cè)表面6上的銅基合金鍍層2。銅基合金鍍層2的材質(zhì)例如采用適宜電鍍的銅基鎳-磷合金或銅基鎳-鶴-磷合金，關(guān)于適宜電鍍的銅基鎳-磷合金或銅基鎳-鶴-磷合金的成分可以參考現(xiàn)有技木。。銅基合金鍍層2具有優(yōu)良的耐磨性和良好的導(dǎo)熱性，從而有效地解決鉆桿接頭與井壁或套管間摩擦磨損時(shí)摩擦熱的聚集，減少鉆桿接頭磨損，避免摩擦熱裂的產(chǎn)生。進(jìn)ー步地，所述銅基合金鍍層通過電鍍制成。這樣，不破壞鉆桿內(nèi)螺紋接頭處的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，本發(fā)明不限于采用電鍍的方式進(jìn)行鍍層處理，也可以采用其他合適方式。進(jìn)ー步地，所述防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭還包括內(nèi)螺紋內(nèi)徑段5、臺(tái)肩4和端面3，所述臺(tái)肩4位于所述內(nèi)螺紋內(nèi)徑段5和所述端面3之間。臺(tái)肩4是鉆桿內(nèi)螺紋接頭與外螺紋接頭密封連接的密封面或連接面，通常與內(nèi)螺紋內(nèi)徑段5連接，內(nèi)螺紋內(nèi)徑段5具有與外螺紋接頭連接的內(nèi)螺紋。所述銅基合金鍍層2的端部與所述端面3平齊，銅基合金鍍層2從所述端面3沿著外側(cè)表面6向所述臺(tái)肩4延伸，例如，銅基合金鍍層2從所述端面3沿軸向延伸。本發(fā)明是在臺(tái)肩4處的外側(cè)表面設(shè)置銅基合金鍍層2，該位置處的內(nèi)螺紋接頭的管壁較薄，最容易有摩擦熱裂的產(chǎn)生。進(jìn)ー步地，所述銅基合金鍍層2為環(huán)形，可以為圓環(huán)形或錐環(huán)形，所述銅基合金鍍層的厚度d為O. 05 O. 35mm。如果太薄,則耐磨效果差,如果太厚,則不易電鍍或制作。進(jìn)ー步地，所述銅基合金鍍層的寬度W為95 105mm，即銅基合金鍍層2從所述端面3沿著外側(cè)表面6向所述臺(tái)肩4延伸寬度為95 105mm。這個(gè)寬度能夠效地解決鉆桿接頭與井壁或套管間摩擦磨損時(shí)摩擦熱的聚集，而且如果寬度增加，則會(huì)增加制作難度和成本。如圖I所示，本發(fā)明還提出一種制備方法在鉆桿內(nèi)螺紋接頭端部區(qū)域外側(cè)表面
形成一層銅基合金鍍層。進(jìn)ー步地，所述制備方法通過電鍍的方式在所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭端部區(qū)域外側(cè)表
面形成一層銅基合金鍍層。進(jìn)ー步地，所述制備方法包括A、清除鉆桿內(nèi)螺紋接頭外側(cè)表面6的雜質(zhì)或附著物、然后，將所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的端面3和臺(tái)肩4采用凝膠樹脂密封好，以免端面3和臺(tái)肩4也被鍍上鍍層；C、將密封好所述端面3和臺(tái)肩4的所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭I放入電鍍 池，其中，端面3位于臺(tái)肩4的下方，所述電鍍池內(nèi)加入有電凈液、活化液和銅基合金；D、對(duì)所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外側(cè)表面6進(jìn)行電凈處理，以清除零件金屬表面上的油污和雜質(zhì)，清水沖凈后干燥；E、然后，對(duì)所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外側(cè)表面進(jìn)行二次活化，清水沖凈后干燥(二次活化作用是徹底清除接頭表面的雜質(zhì)，確保鍍層的表面粘附效果)；F、對(duì)所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外側(cè)表面進(jìn)行鍍銅合金處理，清水沖凈后干燥。進(jìn)ー步地，所述電鍍池內(nèi)液體高度為95 105mm，用于達(dá)到設(shè)計(jì)的電鍍寬度W。進(jìn)ー步地，所述電鍍工作環(huán)境為10至40°C，工作電壓為交流380±38V。(不同的溫度對(duì)鍍層效果有一定的影響，使用這個(gè)溫度，是多次實(shí)踐得出的結(jié)果，以便得到穩(wěn)定的合適的鍍層。380±38V的電壓為正常的交流電工作電壓。)下面提供ー種具體的制備方法I)參照附圖1，將內(nèi)螺紋接頭I外側(cè)表面進(jìn)行車削或其他方式清除掉接頭表面可能存在的所有雜質(zhì)或附著物。這樣，大部分固體雜質(zhì)都被去除了。2)參照附圖1，將鉆桿內(nèi)螺紋接頭I的端面3和臺(tái)肩4(扭矩臺(tái)肩)采用凝膠樹脂密封好。3)在鍍池(電鍍池)內(nèi)按一定比例分別加入一定的電凈液、活化液和銅基合金，鍍池液體高度為95 105mm。(在進(jìn)行電鍍前這幾種材料按比例分別加入，形成混合液，只要在通電前進(jìn)行加入都行，沒有嚴(yán)格的順序。)4)電鍍工作環(huán)境為10_40°C，工作電壓為交流380±38V。5)將密封好端面3和臺(tái)肩4的內(nèi)螺紋鉆桿接頭臺(tái)肩端放入電鍍池。6)啟動(dòng)工作電流，對(duì)內(nèi)螺紋接頭I外側(cè)表面進(jìn)行電凈處理，清水沖凈后干燥。7)再對(duì)鉆桿外表面進(jìn)行二次活化，清水沖凈后干燥。8)最后對(duì)鉆桿外表面進(jìn)行鍍銅合金處理，清水沖凈后干燥。本發(fā)明可有效降低鉆桿內(nèi)螺紋接頭與井壁或套管的摩擦，減少摩擦力和摩擦熱，有效地減少和避免鉆桿表面組織發(fā)生相變開裂引起的鉆桿接頭失效事故。本發(fā)明尤其適用于超深井、超長(zhǎng)水平井、大位移井等復(fù)雜エ況井。本發(fā)明不限于采用電鍍的方式進(jìn)行鍍層處理，鍍層厚度不限于O. 05 O. 35mm,鍍層寬度不限于95 105mm。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。為本發(fā)明的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭，所述防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭包括外側(cè)表面，其特征在于，所述防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭還包括位于所述外側(cè)表面上的銅基合金鍍層。
2.如權(quán)利要求I所述的防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭，其特征在于，所述防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭還包括內(nèi)螺紋內(nèi)徑段、臺(tái)肩和端面，所述臺(tái)肩位于所述內(nèi)螺紋內(nèi)徑段和所述端面之間，所述銅基合金鍍層的端部與所述端面平齊。
3.如權(quán)利要求I所述的防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭，其特征在于，所述銅基合金鍍層為環(huán)形，所述銅基合金鍍層的厚度為0. 05 0. 35mm。
4.如權(quán)利要求I所述的防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭，其特征在于，所述銅基合金鍍層的寬度為95 105mm。
5.如權(quán)利要求I所述的防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭，其特征在于，所述銅基合金鍍層通過電鍍制成。
6.一種防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭的制備方法，其特征在于，在鉆桿內(nèi)螺紋接頭端部區(qū)域外側(cè)表面形成一層銅基合金鍍層。
7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法通過電鍍的方式在所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭端部區(qū)域外側(cè)表面形成一層銅基合金鍍層。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括:A、清除鉆桿內(nèi)螺紋接頭外側(cè)表面的雜質(zhì)或附著物；B、然后，將所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的端面和臺(tái)肩采用凝膠樹脂密封好；C、將密封好所述端面和臺(tái)肩的所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭放入電鍍池；D、對(duì)所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外側(cè)表面進(jìn)行電凈處理，清水沖凈后干燥；E、然后，對(duì)所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外側(cè)表面進(jìn)行二次活化，清水沖凈后干燥；F、對(duì)所述鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外側(cè)表面進(jìn)行鍍銅合金處理，清水沖凈后干燥。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述電鍍池內(nèi)加入電凈液、活化液和銅基合金，所述電鍍池液體高度為95 105mm。
10.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述電鍍工作環(huán)境為10至40°C，工作電壓為交流380±38V。
全文摘要
本發(fā)明提出一種防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭及其制備方法。所述防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭包括外側(cè)表面，所述防熱裂鉆桿內(nèi)螺紋接頭還包括位于所述外側(cè)表面上的銅基合金鍍層。所述制備方法，在鉆桿內(nèi)螺紋接頭端部區(qū)域外側(cè)表面形成一層銅基合金鍍層。本發(fā)明一是可以有效地減少鉆桿接頭的磨損，二是可以有效地解決鉆桿內(nèi)螺紋接頭與井壁或套管間摩擦磨損時(shí)摩擦熱的聚集問題，防止摩擦接觸部位因摩擦熱的聚焦而產(chǎn)生過高的溫度使接頭材料組織發(fā)生相變，避免摩擦熱裂的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)C25D3/58GK102704863SQ201210210808
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者劉永剛, 葉頂鵬, 李孝軍, 李方坡, 鄢智 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院