用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法

摘要

本发明公开了一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法，该方法包括：成型步骤；将钻杆接头加工成包含若干个台肩的台阶状结构；其中，位于所述钻杆接头最外层的台肩外径设定为K1，位于所述钻杆接头最内层的台肩外径设定为K2；所述K1比所述K2大4mm-10mm；加热步骤；将位于所述钻杆接头最外层的台肩表面温度加热至T1；冷却步骤；对所述钻杆接头最外层的台肩表面进行淬火冷却处理至所述最外层的台肩表面温度为T2，并从T2开始自然冷却；其中，所述T1比所述T2大600℃-750℃。本发明具有操作工艺简单、耐磨性能强的特点，有效避免了钻杆接头内层台肩的磨损，减少了维修、更替次数。

权利要求

1.一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法，其特征在于，包括：成型步骤；将钻杆接头加工成包含若干个台肩的台阶状结构；其中，位于所述钻杆接头最外层的台肩外径设定为K1，位于所述钻杆接头最内层的台肩外径设定为K2；所述 K1比所述K2大4mm-10mm；

加热步骤；将位于所述钻杆接头最外层的台肩表面温度加热至T1；

冷却步骤；对所述钻杆接头最外层的台肩表面进行淬火冷却处理至所述最外层的台肩表面温度为T2，并从T2开始自然冷却；其中，所述T1比所述T2高600℃-750℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热步骤包括：用时5S-10S将位于所述钻杆接头最外层的台肩表面温度加热至T1；并对所述钻杆接头最外层的台肩表面在所述T1下保温3S-10S。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：位于所述钻杆接头最外层的台肩长度K3的数值范围是80mm-115mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述T1的数值范围是900℃-950℃。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述成型步骤包括：将钻杆接头加工成包含2台肩的台阶状结构，包括：第一台肩、第二台肩；

将所述第一台肩的外径设定为185mm，所述第二台肩的外径设定为175mm；其中，所述第一台肩与所述第二台肩以圆弧过渡，所述圆弧的曲率半径是8mm。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述加热步骤包括：用时5S将所述第一台肩的表面温度加热至930℃；

将所述第一台肩在930℃下保温5S。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述成型步骤包括：将钻杆接头加工成包含2台肩的台阶状结构，包括：第一台肩、第二台肩；

将所述第一台肩的外径设定为215mm，所述第二台肩的外径设定为195mm；其中，所述第一台肩与所述第二台肩以圆弧过渡，所述圆弧的曲率半径是12mm。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述加热步骤包括：用时10S将所述第一台肩的表面温度加热至950℃；

将所述第一台肩在950℃下保温10S。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述成型步骤包括：将钻杆接头加工成包含2台肩的台阶状结构，包括：第一台肩、第二台肩；

将所述第一台肩的外径设定为145mm，所述第二台肩的外径设定为140mm；其中，所述第一台肩与所述第二台肩以圆弧过渡，所述圆弧的曲率半径是5mm。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述加热步骤包括：用时3S将所述第一台肩的表面温度加热至900℃；

将所述第一台肩在900℃下保温3S。

说明书

用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法

技术领域

[0001] 本发明属于钻杆技术领域，特别涉及一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法。

背景技术

[0002] 钻杆是石油天然气钻井过程中的一种最常用工具，由钻杆管体和钻杆接头两部分组成。由于钻杆接头外径远大于钻杆管体外径，所以钻井过程中，钻杆接头部位易发生磨损。钻杆接头的磨损降低了钻杆接头的承载能力，磨损量过大时将会导致钻杆发生早期失效或报废。请参阅图2，为了降低钻杆接头的磨损，目前的主要解决方法是在钻杆接头外表面敷焊一层硬度较高的耐磨带材料。在实际作业过程中，耐磨带材料首先发生磨损，从而避免钻杆接头外表面的磨损，如图1所示；但其缺点在于耐磨带材料价格昂贵，极大的增加了运营成本，且敷焊的耐磨带易开裂剥落。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性方法，该方法具有操作工艺简单、制备钻杆接头耐磨性能强的特点。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性方法，包括：成型步骤；将钻杆接头加工成包含若干个台肩的台阶状结构；其中，位于所述钻杆接头最外层的台肩外径设定为K1，位于所述钻杆接头最内层的台肩外径设定为K2；所述 K1比所述K2大4mm-10mm；加热步骤；将位于所述钻杆接头最外层的台肩表面温度加热至T1；冷却步骤；对所述钻杆接头最外层的台肩表面进行淬火冷却处理至所述最外层的台肩表面温度为T2，并从T2开始自然冷却；其中，所述T1比所述T2大600℃-750℃。

[0005] 进一步地，所述加热步骤包括：用时5S-10S将位于所述钻杆接头最外层的台肩表面温度加热至T1；并对所述钻杆接头最外层的台肩表面在所述T1下保温3S-10S。

[0006] 进一步地，位于所述钻杆接头最外层的台肩长度K3的数值范围是80mm-115mm。

[0007] 进一步地，所述T1的数值范围是900℃-950℃。

[0008] 一方面，所述成型步骤可包括：将钻杆接头加工成包含2台肩的台阶状结构，包括：第一台肩、第二台肩；将所述第一台肩的外径设定为185mm，所述第二台肩的外径设定为175mm；其中，所述第一台肩与所述第二台肩以圆弧过渡，所述圆弧的曲率半径是8mm。所述加热步骤包括：用时5S将所述第一台肩的表面温度加热至930℃；将所述第一台肩在
930℃下保温5S。

[0009] 又一方面，所述成型步骤可包括：将钻杆接头加工成包含2台肩的台阶状结构，包括：第一台肩、第二台肩；将所述第一台肩的外径设定为215mm，所述第二台肩的外径设定为195mm；其中，所述第一台肩与所述第二台肩以圆弧过渡，所述圆弧的曲率半径是12mm。所述加热步骤包括：用时10S将所述第一台肩的表面温度加热至950℃；将所述第一台肩在
950℃下保温10S。

[0010] 再一方面，所述成型步骤可包括：将钻杆接头加工成包含2台肩的台阶状结构，包括：第一台肩、第二台肩；将所述第一台肩的外径设定为145mm，所述第二台肩的外径设定为140mm；其中，所述第一台肩与所述第二台肩以圆弧过渡，所述圆弧的曲率半径是5mm。所述加热步骤包括：用时3S将所述第一台肩的表面温度加热至900℃；将所述第一台肩在
900℃下保温3S。

[0011] 本发明提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法，将钻杆接头加工成包含若干个台肩的台阶状（阶梯状）结构；并对钻杆接头最外层的台肩表面依次通过加热步骤、冷却步骤分别进行加热、冷却处理；使得最终钻杆接头最外层的台肩表面（耐磨台肩）硬度大于HRC50，具有操作工艺简单、耐磨性能强的特点，有效避免了钻杆接头内层台肩的磨损，减少了维修、更替次数。

附图说明

[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0013] 图1为本发明实施例提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法整体工艺流程示意图；以及

[0014] 图2为现有技术中敷焊耐磨带的钻杆内螺纹接头示意图；以及

[0015] 图3为本发明实施例提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法中，钻杆内螺纹接头加工成型后的结构示意图以及

[0016] 图4为本发明实施例提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法中，成型步骤的工艺流程示意图一；以及

[0017] 图5为本发明实施例提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法中，加热步骤的工艺流程示意图一；以及

[0018] 图6为本发明实施例提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法中，成型步骤的工艺流程示意图二；以及

[0019] 图7为本发明实施例提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法中，加热步骤的工艺流程示意图二；以及

[0020] 图8为本发明实施例提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法中，成型步骤的工艺流程示意图三；以及

[0021] 图9为本发明实施例提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法中，加热步骤的工艺流程示意图三。

具体实施方式

[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023] 请参阅图1，本发明提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法，具体包括如下步骤：

[0024] 成型步骤101：将钻杆接头加工成包含若干个台肩的台阶状（阶梯状）结构；其中，位于钻杆接头最外层的台肩外径设定为K1，位于钻杆接头最内层的台肩外径设定为K2；且K1数值比K2数值大4mm-10mm；

[0025] 具体来说，本成型步骤101中最外层的台肩长度可设置为K3，且K3数值范围可设定为80mm-115mm。

[0026] 加热步骤102，将位于钻杆接头最外层的台肩表面温度加热至T1；

[0027] 优选的，可通过将感应加热线圈套设在钻杆接头最外层的台肩表面上，用时5S-10S将位于钻杆接头最外层的台肩表面温度加热至T1；并对钻杆接头最外层的台肩表面在所述T1下保温3S-10S；

[0028] 冷却步骤103，对钻杆接头最外层的台肩表面进行淬火冷却处理至最外层的台肩表面温度为T2，并从T2开始自然冷却；其中，T1数值比T2数值大600℃-750℃；

[0029] 优选的，可通过采用淬火液对经过在T1下保温3S-10S后的钻杆接头最外层的台肩表面进行淬火冷却处理，待钻杆接头最外层的台肩表面温度降至T2时停止喷淋淬火液，并从T2开始让其自然冷却；

[0030] 请参阅图3，在成型步骤101中，为便于钻杆接头结构设计简便、成本低廉，可将钻杆接头加工成包含2个台肩的台阶状（阶梯状）结构，即包括：第一台肩201（耐磨台肩）、第二台肩202（工作台肩），第一台肩201用于保护第二台肩202免受磨损；其中，第一台肩201、第二台肩202之间以光滑圆弧203过渡，光滑圆弧203的曲率半径可大于4mm；第一台肩201的宽度大于第二台肩202的宽度；下面，以将钻杆接头加工成包含2个台肩的台阶状（阶梯状）结构为例，通过实施例一、实施例二及实施例三对本发明提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法做进一步详细说明，以支持本发明所要解决的技术问题。

[0031] 实施例一

[0032] 请参阅图4-5，本实施例一提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法：

[0033] 成型步骤101可具体包括：步骤101a1，将钻杆接头加工成包含2台肩的台阶状结构，即包括：第一台肩201、第二台肩202；步骤101a2，将第一台肩201的外径设定为185mm，第二台肩202的外径设定为175mm；其中，第一台肩201与第二台肩202以光滑圆弧203过渡，该圆弧203的曲率半径是8mm。对由第一台肩201、第二台肩202构成的钻杆接头进行调制处理，该钻杆接头的金相组织为回火索氏体；

[0034] 加热步骤102可具体包括：步骤102a1，用时5S将第一台肩201的表面温度加热至930℃；步骤102a2，将第一台肩201在930℃下保温5S；

[0035] 需要指出的是，通过淬火液对经过在930℃下保温5S处理后的第一台肩201的表面进行淬火冷却处理，待第一台肩201表面温度降至240℃时停止喷淋淬火液，自然冷却；此时第一台肩201的金相组织为马氏体组织，硬度为HRC54-HRC56。

[0036] 实施例二

[0037] 请参阅图6-7，本实施例二提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法：

[0038] 成型步骤101可具体包括：步骤101b1，将钻杆接头加工成包含2台肩的台阶状结构，即包括：第一台肩201、第二台肩202；步骤101b2，将第一台肩201的外径设定为215mm，第二台肩202的外径设定为195mm；其中，第一台肩201与第二台肩202以光滑圆弧203过渡，该圆弧203的曲率半径是12mm。对由第一台肩201、第二台肩202构成的钻杆接头进行调制处理，该钻杆接头的金相组织为回火索氏体；

[0039] 加热步骤102可具体包括：步骤102b1，用时10S将第一台肩201的表面温度加热至950℃；步骤102b2，将第一台肩201在950℃下保温10S；

[0040] 需要指出的是，通过淬火液对经过在950℃下保温10S处理后的第一台肩201的表面进行淬火冷却处理，待第一台肩201表面温度降至300℃时停止喷淋淬火液，自然冷却；此时第一台肩201的金相组织为马氏体组织，硬度为HRC52-HRC55。

[0041] 实施例三

[0042] 请参阅图8-9，本实施例三提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法：

[0043] 成型步骤101可具体包括：步骤101c1，将钻杆接头加工成包含2台肩的台阶状结构，即包括：第一台肩201、第二台肩202；步骤101c2，将第一台肩201的外径设定为145mm，第二台肩202的外径设定为140mm；其中，第一台肩201与第二台肩202以光滑圆弧203过渡，该圆弧203的曲率半径是5mm。对由第一台肩201、第二台肩202构成的钻杆接头进行调制处理，该钻杆接头的金相组织为回火索氏体；

[0044] 加热步骤102可具体包括：步骤102c1，用时10S将第一台肩201的表面温度加热至900℃；步骤102c2，将第一台肩201在950℃下保温3S；

[0045] 需要指出的是，通过淬火液对经过在900℃下保温3S处理后的第一台肩201的表面进行淬火冷却处理，待第一台肩201表面温度降至200℃时停止喷淋淬火液，自然冷却；此时第一台肩201的金相组织为马氏体组织，硬度为HRC55-HRC60。

[0046] 本发明提供的一种用于提高钻杆内螺纹接头耐磨性的方法，将钻杆接头加工成包含若干个台肩的台阶状（阶梯状）结构；并对钻杆接头最外层的台肩表面依次通过加热步骤、冷却步骤分别进行加热、冷却处理；使得最终钻杆接头最外层的台肩表面（耐磨台肩）硬度大于HRC50，具有耐磨性能强的特点，有效避免了钻杆接头内层台肩的磨损，减少了维修、更替次数，降低了制造成本，具有适用性广的特点。

[0047] 最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。