[发明专利]一种铝合金钻杆小尺寸阶梯接头及钻杆结构

说明书

本发明公开了一种铝合金钻杆小尺寸阶梯接头及钻杆结构，属于铝合金钻杆领域，内螺纹钻杆接头外表面采用圆柱阶梯形，包括接头本体段和吊卡台肩段，本体段的外径大于铝合金管体外径，吊卡台肩段外径大于接头本体段外径，且吊卡台肩段加工有过流槽。若铝合金管体中间加厚，内螺纹钻杆接头的本体段外径等于铝合金管体中间加厚段的外径。本发明利用铝合金钻杆质量轻(仅为钢钻杆的25％)和钢接头拉伸余量大的特点，提供了一种适用于小井眼尺寸的钢质接头铝合金钻杆，在不降低铝合金管体拉伸强度的基础上，减少钻杆接头的尺寸，为运移岩屑提供足够的通道，从而解决小井眼尺寸下铝合金钻杆的应用问题，为铝合金钻杆提供更多的应用空间。

技术领域

本发明属于铝合金钻杆领域，涉及一种铝合金钻杆小尺寸阶梯接头及钻杆结构。

背景技术

铝合金钻杆由于质量轻，强度高，弹性模量低，在超深井、大位移井以及固井、修井作业中得到广泛应用，尤其是因为显著降低钻柱重量，实现小钻机打深井的功能，显著降低生产成本。铝合金钻杆材料在高温下的力学性能会发生显著下降，如高强度的1953T铝合金钻杆的应用温度范围为120℃以内，因此，铝合金钻杆往往用于钻柱组合的中、上部，承受较大的拉伸载荷。常规的铝合金钻杆由于管端加厚尺寸大，与管端螺纹连接的钢接头尺寸大，越上部的铝合金钻杆，需要越大的管体尺寸，以保证铝合金钻杆的拉伸强度符合设计需要的安全系数和拉伸余量。然而，受上部井眼尺寸的约束，铝合金钻杆接头的尺寸受限，这就使铝合金钻杆的拉伸载荷能力与铝合金钻杆接头尺寸发生了矛盾。尤其是当上层套管进行了套管回接，使井眼环空尺寸进一步减少时，这种情况尤其突出，直接限制了铝合金钻杆的选型和应用。如244.5*11.99mm的套管柱段因工程安全需要，对该井段的套管进行回接，回接套管尺寸为197.3*12.7mm，从而使井眼通径由217mmmm减少为165mm，减少24％。因此，为了保证足够的岩屑运移的井眼环空间隙，铝合金钻杆接头的外径尺寸由最大211mm减少为159mm。钻杆的选择范围就从拉伸载荷为3038kN的168*13mm以下尺寸的钻杆缩小为拉伸载荷为1708kN的114*11mm以下尺寸的钻杆，拉伸载荷能力下降1330kN，下降了43.8％。由于244.5*11.99mm的套管柱段往往为连接到井口的技术套管，这就使采用197.3*12.7mm回接后的井在后续作业中没有既满足拉伸强度载荷，又满足井眼尺寸的铝合金钻杆可用。只能采用强度更高的钢质钻杆，从而增加钻柱重量，使用更大的钻机，大大提高生产作业成本。因此，亟需发展一种新的不降低钻杆实物性能基础上的小尺寸钻杆接头的铝合金钻杆，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，铝合金钻杆接头大，适用工况少的缺点，提供一种铝合金钻杆小尺寸阶梯接头及钻杆结构。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种铝合金钻杆小尺寸阶梯接头，铝合金钻杆小尺寸阶梯接头装配在铝合金管体上，铝合金钻杆小尺寸阶梯接头包括分别安装在铝合金管体两端的内螺纹钻杆接头和外螺纹接头，内螺纹钻杆接头和外螺纹接头均为钢质螺纹接头；

内螺纹钻杆接头的外表面呈圆柱阶梯形，内螺纹钻杆接头包括接头本体段和与接头本体段连接的吊卡台肩段，吊卡台肩段的外径大于接头本体段的外径；

接头本体段的外径和外螺纹接头的外径相等；

接头本体段的外径大于铝合金管体的外径。

优选地，吊卡台肩段上开设有过流槽；

过流槽设有3～8道。

进一步优选地，过渡槽的周向长度为吊卡台肩段周向长度的1/6～1/16；

过渡槽的底面直径与接头本体段的外径相等。

进一步优选地，过流槽为沿逆时针方向周向角位移为25～45°的弧形槽。

优选地，接头本体段的外径是铝合金管体外径的1.15～1.20倍。