一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆的制作方法

1.本实用新型涉及钻杆技术领域，尤其是涉及一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆。


背景技术：

2.api标准里对钻杆焊区内孔没有明确具体的尺寸，由制造厂家自己设计尺寸，符合强度规则就可以。行业内厂家通常的做法是焊区内孔到接头水眼处直接圆弧过渡，经过aries和nastran有限元分析，单一的圆弧结构在拉伸、弯曲、扭转等复合载荷作用下，容易发生疲劳失效。钻井作业过程中，尤其是一些井眼曲率大的井段，很容易在钻杆内壁直径变化处发生疲劳失效事故。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆。
4.本实用新型新的技术方案是：一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆，包括管体、接头、螺纹段及过渡段，所述的接头一端设有螺纹段，所述的接头另一端焊接在管体一端，远离螺纹段所述的接头内壁设有过渡段，所述的过渡段处的接头内径大于螺纹段处的接头内径，所述的螺纹段处的接头内径小于管体内径，所述的过渡段处的接头内径与管体内径相当。
5.所述的过渡段由圆弧加锥面加圆弧构成。
6.所述的过渡段的圆弧半径与锥面长度不同。
7.所述的螺纹段为外螺纹。
8.所述的螺纹段为锥度螺纹。
9.本实用新型的有益效果为：本实用新型过渡段为锥面加圆弧结构，降低应力集中，延长寿命，避免钻杆接头疲劳刺漏。
附图说明
10.图1为本实用新型的结构示意图。
11.图2为过渡段的结构示意图。
12.其中：1、管体，2、接头，3、螺纹段，4、过渡段。
具体实施方式
13.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
14.一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆，包括管体1、接头2、螺纹段3及过渡段4，所述的接头2一端设有螺纹段3，所述的接头2另一端焊接在管体1一端，远离螺纹段3所述的接头2内壁设有过渡段4，所述的过渡段4处的接头2内径大于螺纹段3处的接头2内径，所述的螺纹段3处的接头2内径小于管体1内径，所述的过渡段4处的接头2内径与管体1内径相当。
15.所述的过渡段4由圆弧加锥面加圆弧构成。
16.所述的过渡段4的圆弧半径与锥面长度不同。
17.所述的螺纹段3为外螺纹。
18.所述的螺纹段3为锥度螺纹。
19.在外螺纹接头2横截面轴向位移约束，管端施加50%管体1屈服强度的轴向拉伸载荷，选用四节点四边形轴对称单元，采用二维轴对称模型进行线弹性分析。横截面轴向位移约束，管端施加弯矩使管体1产生10
°
的狗腿度，选用20节点六面体积分单元，采用一半实体对称模型进行线弹性分析。施加10
°
的狗腿度弯矩以及50%管体1屈服强度的轴向拉伸载荷，另外施加内压63.7mpa（钻井液密度1.3g/mm3，井深5000m）。
20.以5in s135钢级为例，按照上述计算方法，得出该过渡段4的数值为：圆弧为r50.8mm，锥面长度为100mm，圆弧为r19mm。
21.根据以上尺寸，加工实物，用旋转弯曲全尺寸钻具疲劳试验机zc
‑
100进行试验，钻杆承受4点弯曲载荷，转速200r/min，试验结果列于表1中，内孔带有抗疲劳结构的钻杆断裂在管体1，常规的钻杆接头2断裂在过渡段4的位置，前者的疲劳寿命比后者的疲劳寿命提高70%以上。
[0022] 表1 钻杆全尺寸疲劳试验结果
[0023]


技术特征：
1.一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆，包括管体（1）、接头（2）、螺纹段（3）及过渡段（4），其特征在于：所述的接头（2）一端设有螺纹段（3），所述的接头（2）另一端焊接在管体（1）一端，远离螺纹段（3）所述的接头（2）内壁设有过渡段（4），所述的过渡段（4）处的接头（2）内径大于螺纹段（3）处的接头（2）内径，所述的螺纹段（3）处的接头（2）内径小于管体（1）内径，所述的过渡段（4）处的接头（2）内径与管体（1）内径相当。2.根据权利要求1所述的一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆，其特征在于：所述的过渡段（4）由圆弧加锥面加圆弧构成。3.根据权利要求1或2所述的一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆，其特征在于：所述的过渡段（4）的圆弧半径与锥面长度不同。4.根据权利要求1所述的一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆，其特征在于：所述的螺纹段（3）为外螺纹。5.根据权利要求1或4所述的一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆，其特征在于：所述的螺纹段（3）为锥度螺纹。

技术总结
本实用新型涉及钻杆技术领域，提供一种内孔带有抗疲劳结构的钻杆，其中所述的接头一端设有螺纹段，所述的接头另一端焊接在管体一端，远离螺纹段所述的接头内壁设有过渡段，所述的过渡段处的接头内径大于螺纹段处的接头内径，所述的螺纹段处的接头内径小于管体内径，所述的过渡段处的接头内径与管体内径相当；优点为：本实用新型过渡段为锥面加圆弧结构，降低应力集中，延长寿命，避免钻杆接头疲劳刺漏。刺漏。刺漏。


技术研发人员：张献才 许新波 张宇 张明明 邱帅 李绪通 李永 毕文峰 邱晴 陈洪刚
受保护的技术使用者：山东威玛装备科技股份有限公司
技术研发日：2021.02.26
技术公布日：2021/11/22