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　　传统钢制钻杆存在比强度低、易发生应力腐蚀断裂及疲劳失效等问题。本专利提出采用钛合金管体与钢制接头螺纹连接的结构，通过热装配过盈配合工艺，提升抗拉、抗扭强度及密封性能，同时减轻钻柱重量，显著延长服役寿命并提高深井钻井能力。

　　本实用新型涉及油气勘探开发过程中使用的钻杆，具体涉及一种钛合金钻杆，尤其是一种钢接头钛合金钻杆及钻杆柱。

　　随着石油工业的发展，深井、超深井及水平井数量不断增加，勘探开发难度增大。传统钢制钻杆比强度低，在复杂工况油气钻采条件下发生的应力腐蚀断裂、疲劳断裂、泄漏、过载等失效事故对油气井的安全生产造成了极大的威胁。钛合金钻杆比强度高、抗硫化氢应力腐蚀性能及耐腐蚀疲劳性能良好，可以显著减轻钻柱重量，缓解应力集中，提高钻柱的最大下入深度、耐腐蚀疲劳性能等，延长钻柱服役寿命，减少油气井中钻具失效造成的安全事故。

　　本实用新型提供一种钢接头钛合金钻杆及钻杆柱，以解决现有的钢制钻杆比强度低，在复杂工况油气钻采条件下易发生应力腐蚀断裂、疲劳断裂、泄漏、过载等安全事故的问题。

　　一种钢接头钛合金钻杆，包括：钛合金钻杆管体和通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体端部的钢制钻杆接头，所述钛合金钻杆管体与所述钢制钻杆接头通过热装配过盈配合连接；

　　所述钢制钻杆接头包括：分别通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体两端的钢制外螺纹接头和钢制内螺纹接头；

　　所述钛合金钻杆管体包括：位于所述钛合金钻杆管体两端的两个加厚段、两个加厚过渡段以及位于所述钛合金钻杆管体中间的中间段，所述中间段连接在两端的所述过渡段之间；所述加厚段的外径大于所述中间段的外径。

　　所述两个加厚段上分别设有延伸到所述加厚段的端面处的第一外螺纹和第二外螺纹，所述钛合金钻杆管体通过两端的第一外螺纹和第二外螺纹分别与所述钢制外螺纹接头和所述钢制内螺纹接头螺纹连接。

　　所述钢制外螺纹接头在与所述钛合金钻杆管体的连接端上设有与所述第一外螺纹配合连接的第一内螺纹；

　　所述钢制内螺纹接头在与所述钛合金钻杆管体的连接端上设有与所述第二外螺纹配合连接的第二内螺纹。

　　所述钢制外螺纹接头的一端设有与所述钛合金管体端部相配合的止推台肩及对中锥面台肩。

　　所述止推台肩与钛合金管体端部的钛合金管体端面过盈配合连接，所述对中锥面台肩与钛合金管体端部的钛合金管体端部锥面过盈配合连接。

　　一种钻杆柱，包括多个所述的钢接头钛合金钻杆，多个所述的钢接头钛合金钻杆首尾相连，相邻的两个钢接头钛合金钻杆之间通过外螺纹接头和内螺纹接头相互螺纹连接。

　　本实用新型的钢接头钛合金钻杆比强度高、抗硫化氢应力腐蚀性能及耐腐蚀疲劳性能良好，可以显著减轻钻柱重量，缓解应力集中，提高钻柱的最大下入深度、耐腐蚀疲劳性能等，延长钻柱服役寿命，减少油气井中钻具失效造成的安全事故。采用钢制接头外螺纹与接头内螺纹采用标准API钻具螺纹，可在任意井段与任意普通钢制钻杆螺纹连接，无需转换接头，无需改换起下钻杆吊卡装置，通用性高，抗螺纹粘扣性能好，提高了钻杆反复上卸扣次数，延长了钛合金的钻杆使用寿命并扩大了钛合金钻杆的应用范围。本实用新型钢制接头与钛合金管体间采用偏梯形螺纹连接设计，并采用热装配即钛合金管体冷却同时钢制接头加热状态下装配，保证在装配恢复室温后螺纹达到过盈配合，保证了管体与接头的螺纹连接部分的强度不低于管体强度。此外，本实用新型接头设计的止推(扭矩)台肩及对中稳定(扭矩)锥面台肩，提高了钛合金钻杆的抗扭强度和密封性能，具有比钢制钻杆更高的耐腐蚀性能、更轻的整管重量和更高的下深能力。

　　1、接头外螺纹，2、钢制外螺纹接头，31、第一内螺纹，32、第一外螺纹，4、第一加厚段，5、第一过渡段，6、钛合金管体，7、中间段

　　，8、第二过渡段，9、第二加厚段，101、第二内螺纹，102、第二外螺纹，11、钢制内螺纹接头，12、接头内螺纹，A1、止推台肩，A2、钛合金管体端面，B1、对中锥面台肩，B2、钛合金管体端部锥面，100、钢接头钛合金钻杆。

　　为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

　　如图1所示，根据本实用新型实施例的钢接头钛合金钻杆100包括：钛合金钻杆管体6和通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体端部的钢制外螺纹接头2、钢制内螺纹接头11。与现有的钢制钻杆不同的是：本实用新型的钻杆管体6为钛合金制成，而且，钛合金钻杆管体以及钢制接头是通过冷却钛合金管体加热钢制接头下热装配完成的，钛合金管体与钢制接头间通过螺纹连接，而不是焊接连接。本实用新型的钢接头钛合金钻杆比传统钢制钻杆具有更高的比强度、耐腐蚀性能、耐疲劳及高温性能，极大的提高了钻柱的下深能力、安全性及使用寿命。

　　进一步地，如图1所示，钛合金钻杆接头包括：分别通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体两端的钢制外螺纹接头2和钢制内螺纹接头11，即钢接头钛合金钻杆100包括：钛合金钻杆管体6和分别通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体6两端的钢制外螺纹接头2和钢制内螺纹接头11。图1中，钢制外螺纹接头2通过螺纹连接在钛合金钻杆管体6的底端，钢制内螺纹接头11通过螺纹连接在钛合金钻杆管体6的顶端。通过将钛合金钻杆管体6两端分别连接钢制外螺纹接头2和钢制内螺纹接头11，采用钢制接头的钛合金钻杆，可在任意井段与任意普通钢制钻杆螺纹连接，无需转换接头，无需改换起下钻杆吊卡装置，通用性高，抗螺纹粘扣性能好，提高了钻杆反复上卸扣次数，延长了钛合金的钻杆使用寿命并扩大了钛合金钻杆的应用范围。

　　进一步地，如图1所示，所述钛合金钻杆管体6包括：位于所述钛合金钻杆管体6两端的第一加厚段4、第二加厚段9，位于第一加厚段4、第二加厚段9两端的第一过渡段5、第二过渡段8，以及位于所述钛合金钻杆管体6中间的中间段7，所述中间段7连接在两端的所述第一过渡段5、第二过渡段8之间；所述第一加厚段4、第二加厚段9的外径大于所述中间段7的外径，即所述第一加厚段4、第二加厚段9的壁厚大于所述中间段10的壁厚，两端的所述第一加厚段4、第二加厚段9上分别设有延伸到所述第一加厚段4、第二加厚段9的端面处的第一外螺纹32、第二外螺纹102，所述钛合金钻杆管体6通过两端的第一外螺纹32、第二外螺纹102分别与所述钢制外螺纹接头2和所述钢制内螺纹接头11螺纹连接。第一加厚段4、第二加厚段9增加了所述钛合金钻杆管体6与所述钢制外螺纹接头2和所述钢制内螺纹接头11的连接处的连接强度，远大于不加厚管体部位(即中间段7)的抗拉强度，密封性能大于35MPa不发生泄漏，远远大于钻杆使用过程中的泥浆压力(通常低于20MPa)，完全适应工作环境。

　　进一步地，如图1所示，所述钢制外螺纹接头2在与所述钛合金钻杆管体6的连接端设有与所述钛合金钻杆管体6配合连接的第一内螺纹31，第一内螺纹31与第一外螺纹32配合连接，所述钢制外螺纹接头2的另一端(图1中为底端)设有与所述钢接头钛合金钻杆内螺纹接头11匹配连接的接头外螺纹1。

　　进一步地，如图1所示，所述钢接头钛合金钻杆内螺纹接头11在与所述钛合金钻杆管体6的连接端设有与所述钛合金钻杆管体6配合连接的第二内螺纹101，第二内螺纹101与第二外螺纹102配合连接，所述钢接头钛合金钻杆内螺纹接头11的另一端(图1中为顶端)设有与所述钛合金外螺纹接头2匹配连接的接头内螺纹12。

　　进一步地，如图2所示，所述钛合金钻杆管体6的一端设有与所述钢制外螺纹接头2相匹配的第一止推(扭矩)台肩A1，第一止推(扭矩)台肩A1为钛合金钻杆管体6的台肩，位于第一外螺纹32的根部(图2中止推台肩A1位于第一外螺纹32的上端)，例如，第一止推(扭矩)台肩A1为位于第一外螺纹32的上端的阶梯面，垂直钛合金钻杆管体6的轴线。第一止推(扭矩)台肩A1用于和钢制外螺纹接头2配合，增加了钛合金钻杆管体1与钢制外螺纹接头2的抗扭能力和密封能力。

　　进一步地，如图3所示，所述钛合金钻杆管体6的一端设有与所述钢制内螺纹接头2相匹配的对中锥面(扭矩)台肩B1，对中锥面(扭矩)台肩B1为钛合金钻杆管体6的台肩，位于钛合金管体端部螺纹起始处的锥面(图3中对中锥面台肩B1位于第一外螺纹32的下端)，例如，对中锥面(扭矩)台肩B1为位于第一外螺纹32的下端的锥面。对中锥面(扭矩)台肩B1用于和钢制外螺纹接头2配合，增加了钛合金钻杆管体6与钢制外螺纹接头2的抗扭能力、密封能力及防卸扣能力，此外保证了在热装配过程中螺纹的对中性能和装配稳定性，极大的提高了钢接头钛合金钻杆的热装配合格率，可以节约成本，提高效率。

　　进一步地，所述接头外螺纹1和接头内螺纹12为标准的钻具螺纹,即为标准的API钻具螺纹，可在任意井段与任意普通钢制钻杆螺纹连接，无需转换接头，无需改换起下钻杆吊卡装置，通用性高，抗螺纹粘扣性能好，提高了钻杆反复上卸扣次数，延长了钛合金的钻杆使用寿命并扩大了钛合金钻杆的应用范围。

　　钢接头钛合金钻杆接头外螺纹1和接头内螺纹12为API标准钻具螺纹。第一外螺纹32、第二外螺纹102，第一内螺纹31与第二内螺纹101为偏梯形螺纹。

　　进一步地，所述第一外螺纹32、第二外螺纹102，所述第一内螺纹31与所述第二内螺纹101为偏梯形螺纹。采用了偏梯形螺纹，增加螺纹连接的抗拉强度。

　　本实用新型用钢制接头连接钛合金管体，能够实现接头的连接、密封及抗扭功能。采用偏梯形螺纹，增加螺纹连接的抗拉强度，采用止推台肩和对中稳定台肩设计可在热装配过程中有效地保护螺纹上扣扭矩及保证螺纹的对中性，提高热装配稳定性，此外，止推台肩和对中稳定台肩设计可有效提高接头的密封和抗扭性能并提高了放卸扣性能。通过这几种传统钻杆上没有的技术改进，可实现钢接头钛合金钻杆具有良好的连接、密封及抗扭性能。

　　钛合金钻杆管体6(简称管体)通过海绵钛真空熔炼、轧制、挤压(或墩粗)方式，使钛合金管体6具有中间段7并使钛合金管体6端部形成一定长度的第一加厚段4、第二加厚段9及第一过渡段5、第二过渡段8，在第一加厚段4、第二加厚段9加工具有高连接强度的偏梯形特殊外螺纹。

　　钢制钻杆接头(包括钢制外螺纹接头2及钢制内螺纹接头11)采用精密模锻方式快速成型，接头一端加工成与钛合金管体6的第一外螺纹32、第二外螺纹102相匹配的偏梯形特殊第一内螺纹31、第二内螺纹101，另一端加工成具有API标准钻具螺纹的外螺纹1或内螺纹12。

　　钢制外螺纹接头2和钢制内螺纹接头11采用热装配的方法与钛合金管体6连接成为一个整体，即注入冷却介质保护钛合金管体6，钢制外螺纹接头2和钢制内螺纹接头11,保温后通过扭矩系统进行上扣连接，冷却后形成钢接头钛合金钻杆整体结构。

　　为了提高管体与接头的抗扭能力和密封能力，钛合金钻杆管体6及钢制接头连接处螺纹采用了止推台肩及稳定对中稳定台肩结构设计，通过热装配连接冷却后，端部止推台肩及对中稳定台肩均处于过盈配合状态，形成了连接结构为一次性连接，在使用过程中无法卸开，该结构设计对于保证螺纹连接强度和预防卸扣起到了重要作用。

　　本实用新型还提供了一种钻杆柱，钢接头钛合金钻杆100在使用中通过钛合金接头两端的API钻具螺纹连接形成钻杆柱。

　　在使用过程中，相邻的钢接头钛合金钻杆100之间的外螺纹接头2和内螺纹接头11相互螺纹连接，形成钻杆柱，这个钻杆柱和其他钻具相连，从井底钻头直到井架钻杆，形成整个钻柱。其中，钻杆柱的长度占整个钻柱长度的90％以上。

　　通过上述制作，形成钢接头钛合金钻杆100，包括：钛合金钻杆管体6和分别通过螺纹连接在所述钛合金钻杆管体两端的钢制外螺纹接头2和钢制内螺纹接头11。钛合金钻杆管体6包括：位于所述钛合金钻杆管体6两端的加厚段(4、9)，加厚过渡段(5、8)以及位于所述钛合金钻杆管体6中间的中间段7；钢制内外螺纹接头的一端设有与所述钛合金管体6外螺纹接头相配合的止推台肩A1，另一端设有与所述钛合金管体6外螺纹接头相配合的对中锥面B1台肩。钢接头钛合金钻杆接头外螺纹1和接头内螺纹12为API标准钻具螺纹。第一外螺纹32、第二外螺纹102、第一内螺纹31与第二内螺纹101为偏梯形螺纹。

　　分析结果表明，本实用新型的上述钢接头钛合金钻杆，管体与接头的螺纹连接强度大于不加厚管体部位的抗拉强度，密封性能大于35MPa不发生泄漏，远远大于钻杆使用过程中的泥浆压力(通常低于20MPa)。钢接头钛合金钻杆的实物抗扭强度、抗拉强度和密封性能均满足深井、超深井及水平井的快速钻井性能需求。

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