用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法，該方法包括：成型步驟；將鉆桿接頭加工成包含若干個(gè)臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)；其中，位于所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩外徑設(shè)定為K1，位于所述鉆桿接頭最內(nèi)層的臺(tái)肩外徑設(shè)定為K2；所述K1比所述K2大4mm-10mm；加熱步驟；將位于所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面溫度加熱至T1；冷卻步驟；對(duì)所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面進(jìn)行淬火冷卻處理至所述最外層的臺(tái)肩表面溫度為T2，并從T2開始自然冷卻；其中，所述T1比所述T2大600℃-750℃。本發(fā)明具有操作工藝簡(jiǎn)單、耐磨性能強(qiáng)的特點(diǎn)，有效避免了鉆桿接頭內(nèi)層臺(tái)肩的磨損，減少了維修、更替次數(shù)。
【專利說明】用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鉆桿【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆桿是石油天然氣鉆井過程中的一種最常用工具，由鉆桿管體和鉆桿接頭兩部分組成。由于鉆桿接頭外徑遠(yuǎn)大于鉆桿管體外徑，所以鉆井過程中，鉆桿接頭部位易發(fā)生磨損。鉆桿接頭的磨損降低了鉆桿接頭的承載能力，磨損量過大時(shí)將會(huì)導(dǎo)致鉆桿發(fā)生早期失效或報(bào)廢。請(qǐng)參閱圖2，為了降低鉆桿接頭的磨損，目前的主要解決方法是在鉆桿接頭外表面敷焊一層硬度較高的耐磨帶材料。在實(shí)際作業(yè)過程中，耐磨帶材料首先發(fā)生磨損，從而避免鉆桿接頭外表面的磨損，如圖1所示；但其缺點(diǎn)在于耐磨帶材料價(jià)格昂貴，極大的增加了運(yùn)營(yíng)成本，且敷焊的耐磨帶易開裂剝落。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性方法，該方法具有操作工藝簡(jiǎn)單、制備鉆桿接頭耐磨性能強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性方法，包括:成型步驟；將鉆桿接頭加工成包含若干個(gè)臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)；其中，位于所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩外徑設(shè)定為K1，位于所述鉆桿接頭最內(nèi)層的臺(tái)肩外徑設(shè)定為K2 ;所述K1比所述K2大4mm-10mm ;加熱步驟；將位于所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面溫度加熱至T1 ;冷卻步驟；對(duì)所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面進(jìn)行淬火冷卻處理至所述最外層的臺(tái)肩表面溫度為T2，并從T2開始自然冷卻；其中，所述T1比所述1'2大6001: -750°C。
[0005]進(jìn)一步地，所述加熱步驟包括:用時(shí)5S-10S將位于所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面溫度加熱至T1 ;并對(duì)所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面在所述T1下保溫3S-10S。
[0006]進(jìn)一步地,位于所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩長(zhǎng)度K3的數(shù)值范圍是80mm-115mm。
[0007]進(jìn)一步地，所述T1的數(shù)值范圍是900°C -950°C。
[0008]一方面，所述成型步驟可包括:將鉆桿接頭加工成包含2臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，包括:第一臺(tái)肩、第二臺(tái)肩；將所述第一臺(tái)肩的外徑設(shè)定為185mm，所述第二臺(tái)肩的外徑設(shè)定為175mm ;其中，所述第一臺(tái)肩與所述第二臺(tái)肩以圓弧過渡，所述圓弧的曲率半徑是8mm。所述加熱步驟包括:用時(shí)5S將所述第一臺(tái)肩的表面溫度加熱至930°C ;將所述第一臺(tái)肩在930°C下保溫5S。
[0009]又一方面，所述成型步驟可包括:將鉆桿接頭加工成包含2臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，包括:第一臺(tái)肩、第二臺(tái)肩；將所述第一臺(tái)肩的外徑設(shè)定為215mm，所述第二臺(tái)肩的外徑設(shè)定為195mm ;其中，所述第一臺(tái)肩與所述第二臺(tái)肩以圓弧過渡,所述圓弧的曲率半徑是12mm。所述加熱步驟包括:用時(shí)IOS將所述第一臺(tái)肩的表面溫度加熱至950°C;將所述第一臺(tái)肩在950°C下保溫IOS。[0010]再一方面，所述成型步驟可包括:將鉆桿接頭加工成包含2臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，包括:第一臺(tái)肩、第二臺(tái)肩；將所述第一臺(tái)肩的外徑設(shè)定為145mm，所述第二臺(tái)肩的外徑設(shè)定為140mm ;其中，所述第一臺(tái)肩與所述第二臺(tái)肩以圓弧過渡，所述圓弧的曲率半徑是5mm。所述加熱步驟包括:用時(shí)3S將所述第一臺(tái)肩的表面溫度加熱至900°C ;將所述第一臺(tái)肩在900°C下保溫3S。
[0011 ] 本發(fā)明提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法，將鉆桿接頭加工成包含若干個(gè)臺(tái)肩的臺(tái)階狀(階梯狀)結(jié)構(gòu)；并對(duì)鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面依次通過加熱步驟、冷卻步驟分別進(jìn)行加熱、冷卻處理；使得最終鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面(耐磨臺(tái)肩)硬度大于HRC50，具有操作工藝簡(jiǎn)單、耐磨性能強(qiáng)的特點(diǎn)，有效避免了鉆桿接頭內(nèi)層臺(tái)肩的磨損，減少了維修、更替次數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法整體工藝流程示意圖；以及
[0014]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中敷焊耐磨帶的鉆桿內(nèi)螺紋接頭示意圖；以及
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法中，鉆桿內(nèi)螺紋接頭加工成型后的結(jié)構(gòu)示意圖以及
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法中，成型步驟的工藝流程示意圖一；以及
[0017]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法中，加熱步驟的工藝流程示意圖一；以及
[0018]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法中，成型步驟的工藝流程示意圖二；以及
[0019]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法中，加熱步驟的工藝流程示意圖二 ；以及
[0020]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法中，成型步驟的工藝流程示意圖三；以及
[0021]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法中，加熱步驟的工藝流程示意圖三。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0023]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法，具體包括如下步驟:
[0024]成型步驟101:將鉆桿接頭加工成包含若干個(gè)臺(tái)肩的臺(tái)階狀(階梯狀)結(jié)構(gòu)；其中，位于鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩外徑設(shè)定為K1，位于鉆桿接頭最內(nèi)層的臺(tái)肩外徑設(shè)定為K2 ;且K1數(shù)值比K2數(shù)值大4mm-10mm ；
[0025]具體來說，本成型步驟101中最外層的臺(tái)肩長(zhǎng)度可設(shè)置為K3，且K3數(shù)值范圍可設(shè)定為 80mm-115mmο
[0026]加熱步驟102，將位于鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面溫度加熱至T1 ；
[0027]優(yōu)選的，可通過將感應(yīng)加熱線圈套設(shè)在鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面上，用時(shí)5S-10S將位于鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面溫度加熱至T1 ;并對(duì)鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面在所述T1下保溫3S-10S;
[0028]冷卻步驟103，對(duì)鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面進(jìn)行淬火冷卻處理至最外層的臺(tái)肩表面溫度為τ2，并從T2開始自然冷卻；其中，T1數(shù)值比T2數(shù)值大600°C -750°C ；
[0029]優(yōu)選的，可通過采用淬火液對(duì)經(jīng)過在T1下保溫3S-10S后的鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面進(jìn)行淬火冷卻處理，待鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面溫度降至T2時(shí)停止噴淋淬火液，并從T2開始讓其自然冷卻；
[0030]請(qǐng)參閱圖3，在成型步驟101中，為便于鉆桿接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、成本低廉，可將鉆桿接頭加工成包含2個(gè)臺(tái)肩的臺(tái)階狀(階梯狀)結(jié)構(gòu)，即包括:第一臺(tái)肩201 (耐磨臺(tái)肩)、第二臺(tái)肩202 (工作臺(tái)肩)，第一臺(tái)肩201用于保護(hù)第二臺(tái)肩202免受磨損；其中，第一臺(tái)肩201、第二臺(tái)肩202之間以光滑圓弧203過渡，光滑圓弧203的曲率半徑可大于4mm ;第一臺(tái)肩201的寬度大于第二臺(tái)肩202的寬度；下面，以將鉆桿接頭加工成包含2個(gè)臺(tái)肩的臺(tái)階狀(階梯狀)結(jié)構(gòu)為例，通過實(shí)施例一、實(shí)施例二及實(shí)施例三對(duì)本發(fā)明提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法做進(jìn)一步詳細(xì)說明，以支持本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。
[0031]實(shí)施例一
[0032]請(qǐng)參閱圖4-5，本實(shí)施例一提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法:
[0033]成型步驟101可具體包括:步驟lOlal，將鉆桿接頭加工成包含2臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，即包括:第一臺(tái)肩201、第二臺(tái)肩202 ;步驟101a2，將第一臺(tái)肩201的外徑設(shè)定為185mm，第二臺(tái)肩202的外徑設(shè)定為175mm ;其中，第一臺(tái)肩201與第二臺(tái)肩202以光滑圓弧203過渡，該圓弧203的曲率半徑是8mm。對(duì)由第一臺(tái)肩201、第二臺(tái)肩202構(gòu)成的鉆桿接頭進(jìn)行調(diào)制處理，該鉆桿接頭的金相組織為回火索氏體；
[0034]加熱步驟102可具體包括:步驟102al，用時(shí)5S將第一臺(tái)肩201的表面溫度加熱至930°C ;步驟102a2，將第一臺(tái)肩201在930°C下保溫5S ；
[0035]需要指出的是，通過淬火液對(duì)經(jīng)過在930°C下保溫5S處理后的第一臺(tái)肩201的表面進(jìn)行淬火冷卻處理，待第一臺(tái)肩201表面溫度降至240°C時(shí)停止噴淋淬火液，自然冷卻；此時(shí)第一臺(tái)肩201的金相組織為馬氏體組織，硬度為HRC54-HRC56。
[0036]實(shí)施例二
[0037]請(qǐng)參閱圖6-7，本實(shí)施例二提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法:
[0038]成型步驟101可具體包括:步驟lOlbl，將鉆桿接頭加工成包含2臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，即包括:第一臺(tái)肩201、第二臺(tái)肩202 ;步驟101b2，將第一臺(tái)肩201的外徑設(shè)定為215mm，第二臺(tái)肩202的外徑設(shè)定為195mm ;其中，第一臺(tái)肩201與第二臺(tái)肩202以光滑圓弧203過渡，該圓弧203的曲率半徑是12mm。對(duì)由第一臺(tái)肩201、第二臺(tái)肩202構(gòu)成的鉆桿接頭進(jìn)行調(diào)制處理，該鉆桿接頭的金相組織為回火索氏體；
[0039]加熱步驟102可具體包括:步驟102bl，用時(shí)IOS將第一臺(tái)肩201的表面溫度加熱至950°C ;步驟102b2，將第一臺(tái)肩201在950°C下保溫10S;
[0040]需要指出的是，通過淬火液對(duì)經(jīng)過在950°C下保溫IOS處理后的第一臺(tái)肩201的表面進(jìn)行淬火冷卻處理，待第一臺(tái)肩201表面溫度降至300°C時(shí)停止噴淋淬火液，自然冷卻；此時(shí)第一臺(tái)肩201的金相組織為馬氏體組織，硬度為HRC52-HRC55。
[0041]實(shí)施例三
[0042]請(qǐng)參閱圖8-9，本實(shí)施例三提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法:
[0043]成型步驟101可具體包括:步驟lOlcl，將鉆桿接頭加工成包含2臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，即包括:第一臺(tái)肩201、第二臺(tái)肩202 ;步驟101c2，將第一臺(tái)肩201的外徑設(shè)定為145mm，第二臺(tái)肩202的外徑設(shè)定為140mm ;其中，第一臺(tái)肩201與第二臺(tái)肩202以光滑圓弧203過渡，該圓弧203的曲率半徑是5mm。對(duì)由第一臺(tái)肩201、第二臺(tái)肩202構(gòu)成的鉆桿接頭進(jìn)行調(diào)制處理，該鉆桿接頭的金相組織為回火索氏體；
[0044]加熱步驟102可具體包括:步驟102cl，用時(shí)IOS將第一臺(tái)肩201的表面溫度加熱至900°C ;步驟102c2，將第一臺(tái)肩201在950°C下保溫3S ;
[0045]需要指出的是，通過淬火液對(duì)經(jīng)過在900°C下保溫3S處理后的第一臺(tái)肩201的表面進(jìn)行淬火冷卻處理，待第一臺(tái)肩201表面溫度降至200°C時(shí)停止噴淋淬火液，自然冷卻；此時(shí)第一臺(tái)肩201的金相組織為馬氏體組織，硬度為HRC55-HRC60。
[0046]本發(fā)明提供的一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法，將鉆桿接頭加工成包含若干個(gè)臺(tái)肩的臺(tái)階狀(階梯狀)結(jié)構(gòu)；并對(duì)鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面依次通過加熱步驟、冷卻步驟分別進(jìn)行加熱、冷卻處理；使得最終鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面(耐磨臺(tái)肩)硬度大于HRC50，具有耐磨性能強(qiáng)的特點(diǎn)，有效避免了鉆桿接頭內(nèi)層臺(tái)肩的磨損，減少了維修、更替次數(shù)，降低了制造成本，具有適用性廣的特點(diǎn)。
[0047]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于提高鉆桿內(nèi)螺紋接頭耐磨性的方法，其特征在于，包括: 成型步驟；將鉆桿接頭加工成包含若干個(gè)臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)；其中，位于所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩外徑設(shè)定為K1，位于所述鉆桿接頭最內(nèi)層的臺(tái)肩外徑設(shè)定為K2 ;所述K1比所述 K2 大 4mm~ 10mm ； 加熱步驟；將位于所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面溫度加熱至T1 ； 冷卻步驟；對(duì)所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面進(jìn)行淬火冷卻處理至所述最外層的臺(tái)肩表面溫度為T2，并從T2開始自然冷卻；其中，所述T1比所述T2高600°C-750°c。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加熱步驟包括: 用時(shí)5S-10S將位于所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面溫度加熱至T1 ;并對(duì)所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩表面在所述T1下保溫3S-10S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 位于所述鉆桿接頭最外層的臺(tái)肩長(zhǎng)度K3的數(shù)值范圍是80mm-115mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 所述T1的數(shù)值范圍是900°C -950°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述成型步驟包括: 將鉆桿接頭加工成包含2臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，包括:第一臺(tái)肩、第二臺(tái)肩； 將所述第一臺(tái)肩的外徑設(shè)定為185mm，所述第二臺(tái)肩的外徑設(shè)定為175mm;其中，所述第一臺(tái)肩與所述第二臺(tái)肩以圓弧過渡，所述圓弧的曲率半徑是8mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述加熱步驟包括: 用時(shí)5S將所述第一臺(tái)肩的表面溫度加熱至930°C ； 將所述第一臺(tái)肩在930°C下保溫5S。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述成型步驟包括: 將鉆桿接頭加工成包含2臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，包括:第一臺(tái)肩、第二臺(tái)肩； 將所述第一臺(tái)肩的外徑設(shè)定為215mm，所述第二臺(tái)肩的外徑設(shè)定為195mm;其中，所述第一臺(tái)肩與所述第二臺(tái)肩以圓弧過渡，所述圓弧的曲率半徑是12mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述加熱步驟包括: 用時(shí)IOS將所述第一臺(tái)肩的表面溫度加熱至950°C ； 將所述第一臺(tái)肩在950°C下保溫10S。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述成型步驟包括: 將鉆桿接頭加工成包含2臺(tái)肩的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，包括:第一臺(tái)肩、第二臺(tái)肩； 將所述第一臺(tái)肩的外徑設(shè)定為145mm,所述第二臺(tái)肩的外徑設(shè)定為140mm;其中，所述第一臺(tái)肩與所述第二臺(tái)肩以圓弧過渡，所述圓弧的曲率半徑是5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述加熱步驟包括: 用時(shí)3S將所述第一臺(tái)肩的表面溫度加熱至900°C ； 將所述第一臺(tái)肩在900°C下保溫3S。
【文檔編號(hào)】C21D9/00GK103867136SQ201310746042
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】李方坡, 劉永剛, 韓禮紅 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所