钻杆接头技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

新型钻杆耐磨带自动去除设备专用于解决石油钻井去除钻杆耐磨带难题，可解决钻杆接头表面耐磨带及有缺陷耐磨带清除时遇到的问题，操作简单安全、自动化程度高，切割钻杆表面接头效率高、切割后光洁度好，适用管体直径范围广，噪音小，不污染环境，安装调试方便。

以往钻井过程中钻杆接头过早磨损致使钻杆报废所占比例较高，为延长钻杆使用寿命，通常在钻杆接头表面敷焊数条碳化钨耐磨带，碳化钨耐磨带达到了对钻杆接头的较好保护。但是敷焊了尖利和颗粒状的碳化钨耐磨带材料的钻杆接头，在钻柱旋转和上提下放过程中却对套管壁的磨损十分严重，目前很多油公司出于对套管的保护，不允许该耐磨带的使用，很多钻井公司采取一些措施，把钻杆上的碳化钨耐磨带去除；另外，在耐磨带敷焊过程中，由于一些原因，导致耐磨带敷焊的质量不合格，需要去除重新敷焊，原来采取的办法是用手提式砂轮机进行打磨，费时、费力，效率低下。

正是基于这种情况，安东石油技术（集团）有限公司派技术专家对以上问题进行了分析和技术攻关，最终成功研制了新型的钻杆耐磨带自动去除设备。

该新型设备在清除钻杆表面碳化钨时采用专用的支架，以支撑被切钻杆，切割宽度达到2.5mm以上，切割厚度小于5mm，无级可调；同时使用三爪自动定心动力卡盘，用于夹紧工件。卡盘采用无级调速调节工件的旋转速度满足切割钻杆表面碳化钨的需要，同时切割片也采用无级调速，以保证将钻杆表面碳化钨清除。钻杆表面碳化钨清除后，不仅不改变钻杆原有材料的特性，钻杆表面光洁度还达到了再次敷焊耐磨带要求。

该设备系统控制采用西门子公司PLC可编程序控制器作为主控单元，配套各动作程序和保护元件等组成本专用切割设备电气控制系统。切割速度数字显示，切割量预置，切割的各种动作由程序控制，操作控制柜面板仪表显示切割电压、电流值，能够可靠调整切割电流、切割电压值，工件旋转速度、切刀旋转速度等，操作面板上有自动/手动/复位三种选择功能，手动状态能满足工件、切刀速度的调整，自动状态能在程序的控制下完成各种切割动作。

操作过程中只需合上电源总开关，点动将钻杆翻入钻杆传输线内，传输线在可编程序控制下自动启动正转，钻杆到位后传输线停止，气缸将传输线自动上升到位。按控制按钮用电动卡盘夹紧工件，按控制按钮启动卡盘驱动电机。在可编程序控制下，按顺序开始启动开关压缩空气供给、冷却水供给、水平轴向移动、径向移动、启弧开始切割耐磨带，切割完成后，在可编程序控制下，压缩空气供给、冷却水供给水平轴向移动、径向移动停止并自动复位，点动使传输线反转将钻杆传出，到位后气缸下降自动翻出钻杆，即完成整个过程自动控制。

该设备的使用将大大提高钻杆耐磨带去除效率，提高去除质量，减轻工人的劳动强度。

第二节 产品工艺特点或流程

石油钻杆接头热处理工艺，包括淬火、回火热处理，其特征是按如下步骤和工艺参数进行操作：

1、装框：将石油钻杆的半成品接头装入料框，焊颈端朝下，相邻接头间距不小于25.4mm；

2、淬火：

1）将井式淬火炉升温至850℃～900℃，接头装炉，加热，保温45～95分钟；

2）出炉前5～10分钟搅拌淬火液，淬火液为AQ364水溶液，温度调整为34℃～38℃；

3）接头吊出炉膛，10秒钟内快速进入淬火液，并作周向转动8～10转，冷却时间至少为5分钟；

4）每炉抽出一只接头进行洛氏硬度检验；

3、回火：将井式回火炉升温至560℃～670℃，接头装炉，启动风机，加热，保温120～180分钟；再将接头吊出炉膛，冷却至常温；

4、检验：回火后的接头每件进行布氏硬度检验，合格者入库；

5、硬度不合格接头重新热处理：硬度偏高的接头重新回火，硬度偏低的接头重新返淬，返淬次数最多三次。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

钻杆是孔底钻具关键部件，可提供作用在钻头上的推拉力、旋转扭矩、输送钻液等。就钻杆两端内外螺纹部位与杆体的结构而言，有整体锻造式和焊接式两种。钻杆的发展趋势是重量轻、强度高、柔韧性好。

钻杆两端的螺纹结构非常重要，将直接影响钻杆间的连接强度、密封性和可拆卸性能。国外钻杆螺纹形式多样化，主要有API标准扣型、90度牙形角扣型锥扣、不对称尖齿锯齿扣型锥扣、不对称锥扣等。发展趋势：采用螺纹双端面同时接触的双顶形式，这样可以有效增强螺纹的连接强度。

高品质的丝扣油对钻杆螺纹的使用寿命影响非常大，不正确的使用丝扣油将导致钻杆螺纹过早损坏。

钻具包括导向钻进钻头、回扩钻头和旋转接头、拉管头等。

导向钻进钻头分软地层钻头和硬岩层钻头，有刮板式和牙轮式钻头等。其技术研究的主要内容为不同地层条件下的钻进能力、钻进效率以及变向与控制方式。

回扩钻头一般采用流线形结构。这种钻头以切削和挤压双重作用成孔，具有回转阻力小，形成的孔壁稳定和有助于排屑的特点。

旋转接头和拉管头的作用也十分重要，在施工前特别要检查旋转接头和拉管头的性能和质量，并确保正确可靠的安装。

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