專利名稱：一種石油鉆具接頭倒角直徑測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油鉆具接頭倒角Df直徑測(cè)量的方法。
背景技術(shù)：
石油鉆具是通過帶有一定錐度的專用錐螺紋接頭逐根連接成鉆柱，下入井里完成鉆井任務(wù)的，分外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭。為了確保石油鉆具連接螺紋的加工尺寸精度和互換性，提高鉆具螺紋連接的安全可靠性，API SPEC 5DP-2009《鉆桿規(guī)范》(美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn))和ISO 11961 :2008標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)鉆具螺紋接頭的幾何尺寸及螺紋參數(shù)有著明確的尺寸公差要求。鉆具接頭倒角直徑Df屬于API SPEC 5DP要求測(cè)量的一項(xiàng)重要的幾何尺寸參數(shù)， 該規(guī)范同時(shí)規(guī)定了其公差要求。鉆具接頭倒角直徑Df是倒角面(一般為45°角)與密封端面相交而成的一個(gè)圓直徑(如圖1所示)，在產(chǎn)品檢驗(yàn)時(shí)常規(guī)的測(cè)量方法很難實(shí)現(xiàn)對(duì)該直徑進(jìn)行準(zhǔn)確、有效的測(cè)量。因此，有必要設(shè)計(jì)一種新型的測(cè)量方法來對(duì)鉆具接頭倒角直徑Df進(jìn)行準(zhǔn)確、有效的測(cè)量，滿足鉆具接頭加工檢驗(yàn)的需要，確保鉆具螺紋接頭連接的安全可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)鉆具接頭倒角直徑Df無法準(zhǔn)確測(cè)量，且測(cè)量工作效率不高的問題，提供一種可以顯著提高其測(cè)量準(zhǔn)確度和測(cè)量效率的鉆具接頭倒角直徑Df測(cè)量方法。本發(fā)明所述的鉆具接頭倒角直徑Df測(cè)量工具由主測(cè)量尺，固定端測(cè)量臂，滑動(dòng)端測(cè)量臂，固定端測(cè)量基準(zhǔn)面，滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面，固定端鋼制球形測(cè)頭，滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭構(gòu)成；固定端測(cè)量基準(zhǔn)面固定在主測(cè)量尺的端部零刻度處，固定端測(cè)量臂固定在主測(cè)量尺的頂端，固定端鋼制球形測(cè)頭固定在固定端測(cè)量臂上，滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面和滑動(dòng)端測(cè)量臂固定在一個(gè)滑軌上，滑軌置于主測(cè)量尺刻度端，可在主測(cè)量尺刻度端左右滑動(dòng)。本發(fā)明所述的鉆具接頭倒角直徑Df測(cè)量方法是這樣實(shí)現(xiàn)的測(cè)量時(shí)，將固定端測(cè)量基準(zhǔn)面緊貼鉆具接頭密封端面一端，將固定端鋼制球形測(cè)頭與鉆具接頭倒角面緊貼， 然后移動(dòng)滑動(dòng)端測(cè)量臂，保持滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面與鉆具接頭另一密封端面緊貼，并使滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭與鉆具接頭另一端倒角面緊貼，然后前后小范圍擺動(dòng)滑動(dòng)端測(cè)量臂，讀出一個(gè)最大值Df，固定端測(cè)量基準(zhǔn)面與滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面的寬度分別都為15mm，固定端鋼制球形測(cè)頭與滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭的直徑為5mm，即測(cè)量時(shí)起始零位為20mm ；固定端鋼制球形測(cè)頭與滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭的球心到固定端測(cè)量基準(zhǔn)面與滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面的距離為 4mm;按照鉆具接頭的倒角面角度45°計(jì)算出相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)與真實(shí)的Df值之間的補(bǔ)償量為 L1, Df = (L+20+2XU) (mm)，公式中L為實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度；通過在卡尺上對(duì)補(bǔ)償值L1進(jìn)行預(yù)先補(bǔ)償，可實(shí)現(xiàn)對(duì)倒角直徑Df值準(zhǔn)確、便捷的測(cè)量。L1= IGHI ；|GH|是根據(jù)后面原理圖中計(jì)算出的數(shù)值，即補(bǔ)償量。本發(fā)明的有益效果是石油鉆具接頭倒角直徑測(cè)量方法，在充分保證測(cè)量準(zhǔn)確性的前提下，解決了石油鉆具接頭倒角端直徑無法直接準(zhǔn)確測(cè)量的問題，提高了測(cè)量的工作效率，并確保測(cè)量工作準(zhǔn)確可靠。


圖1是鉆具接頭倒角直徑Df的示意圖。圖2是石油鉆具接頭倒角直徑Df測(cè)量工具結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是石油鉆具接頭倒角直徑Df測(cè)量的工作圖。圖4是石油鉆具接頭倒角直徑Df測(cè)量的原理圖。圖中1.主測(cè)量尺，2.固定端測(cè)量臂，3.滑動(dòng)端測(cè)量臂，4.固定端測(cè)量基準(zhǔn)面， 5.滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面，6.固定端鋼制球形測(cè)頭，7.滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭，8.鉆具接頭。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的鉆具接頭倒角直徑Df測(cè)量工具由主測(cè)量尺1，固定端測(cè)量臂2，滑動(dòng)端測(cè)量臂3，固定端測(cè)量基準(zhǔn)面4，滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面5，固定端鋼制球形測(cè)頭6，滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭7構(gòu)成；固定端測(cè)量基準(zhǔn)面4固定在主測(cè)量尺1的端部零刻度處，固定端測(cè)量臂2 固定在主測(cè)量尺1的頂端，固定端鋼制球形測(cè)頭6固定在固定端測(cè)量臂2上，滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面5和滑動(dòng)端測(cè)量臂3固定在一個(gè)滑軌上，滑軌置于主測(cè)量尺1刻度端，可在主測(cè)量尺1 刻度端左右滑動(dòng)。參閱圖3。測(cè)量時(shí)，將固定端測(cè)量基準(zhǔn)面4緊貼鉆具接頭密封端面一端，并保持固定端鋼制球形測(cè)頭6與鉆具接頭8倒角面緊貼，然后滑動(dòng)另一端的滑動(dòng)端測(cè)量臂3，保持滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面5與鉆具接頭另一密封端面緊貼，并使滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭7與鉆具內(nèi)螺紋接頭另一端倒角面緊貼，然后前后擺動(dòng)滑動(dòng)端測(cè)量臂3，讀出一個(gè)最大值Df，即完成對(duì)鉆具接頭倒角直徑Df的測(cè)量。參閱圖4。以石油鉆具內(nèi)螺紋接頭為例最終需要計(jì)算出|GH|的值。因?yàn)閆 γ=Z β=Zα =Z
所以|GH|=|GC|+ ICD=FE
因?yàn)閨BC|=IcdI，BC=I OB
所以|GH|=IgcI+ Iob-|r| ；因?yàn)閨r| = 2. 5mm, |FE| = 0F|-|r = 1.5mm, I OB | = | r |/tg θ =I^l ^ 3. 536mm0原理圖中圓形代表測(cè)球，斜邊代表倒角面。由圖可知ι |GH|代表最終需要計(jì)算的一邊測(cè)頭補(bǔ)償量2: Ir I代表測(cè)球半徑3 其余量都是一個(gè)基本尺寸Ll由以上角度及長(zhǎng)度測(cè)算，為一定值，是固定值。就是|GH| = GC| + |0B|-|r = Ll (I GC H OB I)所以GH = GCI +1 OB | -1 r = 4+(3. 536-2. 5) = 5. 036mm。用此方法檢測(cè)石油鉆具內(nèi)螺紋接頭倒角直徑Df需要在2個(gè)球形測(cè)頭6、7間加入的補(bǔ)償量 L1 = 5. 036mm, Df =(實(shí)測(cè)值 L+20+2X5. 036) mm。同理，對(duì)于石油鉆具外螺紋接頭倒角直徑Df可依照相同的原理，只需將測(cè)量臂2、3 和測(cè)量基準(zhǔn)面4、5進(jìn)行適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)，使球形測(cè)頭6、7能接觸到倒角面直徑的最大值位置而不受外螺紋接頭凸出密封端面的影響即可。通過對(duì)該測(cè)量方法補(bǔ)償量的計(jì)算，可計(jì)算出補(bǔ)償量為常數(shù)，即當(dāng)兩個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)面 6、7的寬度分別都為15mm，兩個(gè)球形測(cè)頭6、7的直徑為5mm，同時(shí)，兩個(gè)鋼制球形測(cè)頭6、7的球心到兩個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)面4、5的距離也為一定值4mm，此時(shí)的補(bǔ)償量等于5. 036mm。測(cè)量時(shí)， 通過對(duì)該補(bǔ)償常數(shù)的預(yù)修正即可準(zhǔn)確、直接的測(cè)量出Df值的真值，最終完成對(duì)鉆具接頭倒角直徑的測(cè)量。
權(quán)利要求
1. 一種石油鉆具接頭倒角直徑測(cè)量方法，其特征在于測(cè)量工具由主測(cè)量尺，固定端測(cè)量臂，滑動(dòng)端測(cè)量臂，固定端測(cè)量基準(zhǔn)面，滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面，固定端鋼制球形測(cè)頭，滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭構(gòu)成；固定端測(cè)量基準(zhǔn)面固定在主測(cè)量尺的端部零刻度處，固定端測(cè)量臂固定在主測(cè)量尺的頂端，固定端鋼制球形測(cè)頭固定在固定端測(cè)量臂上，滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面和滑動(dòng)端測(cè)量臂固定在一個(gè)滑軌上，滑軌置于主測(cè)量尺刻度端，可在主測(cè)量尺刻度端左右滑動(dòng)；測(cè)量時(shí)，將固定端測(cè)量基準(zhǔn)面緊貼鉆具接頭密封端面一端，將固定端鋼制球形測(cè)頭與鉆具接頭倒角面緊貼，然后移動(dòng)滑動(dòng)端測(cè)量臂，保持滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面與鉆具接頭另一密封端面緊貼，并使滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭與鉆具接頭另一端倒角面緊貼，然后前后小范圍擺動(dòng)滑動(dòng)端測(cè)量臂，讀出一個(gè)最大值Dp，固定端測(cè)量基準(zhǔn)面與滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面的寬度分別都為15mm，固定端鋼制球形測(cè)頭與滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭的直徑為5mm，即測(cè)量時(shí)起始零位為20mm ；固定端鋼制球形測(cè)頭與滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭的球心到固定端測(cè)量基準(zhǔn)面與滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面的距離為4mm ；按照鉆具接頭的倒角面角度45°計(jì)算出相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)與真實(shí)的叫值之間的補(bǔ)償量為L(zhǎng)1, Df= (L+20+2XU) (mm)，公式中L為實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度；通過在卡尺上對(duì)補(bǔ)償值L1進(jìn)行預(yù)先補(bǔ)償，可實(shí)現(xiàn)對(duì)倒角直徑Df值的測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石油鉆具接頭倒角直徑測(cè)量方法；測(cè)量工具由主測(cè)量尺，固定端測(cè)量臂，滑動(dòng)端測(cè)量臂，固定端測(cè)量基準(zhǔn)面，滑動(dòng)端測(cè)量基準(zhǔn)面，固定端鋼制球形測(cè)頭，滑動(dòng)端鋼制球形測(cè)頭構(gòu)成，將固定端測(cè)量基準(zhǔn)面緊貼鉆具接頭密封端面一端，將固定端鋼制球形測(cè)頭與鉆具接頭倒角面緊貼，讀出一個(gè)最大值DF，按照鉆具接頭的倒角面角度45°計(jì)算出相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)與真實(shí)的DF值之間的補(bǔ)償量為L(zhǎng)1，DF＝(L+20+2×L1)(mm)，公式中L為實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度；通過在卡尺上對(duì)補(bǔ)償值L1進(jìn)行預(yù)先補(bǔ)償，可實(shí)現(xiàn)對(duì)倒角直徑DF值的測(cè)量；本方法解決了石油鉆具接頭倒角直徑DF無法直接精確測(cè)量的問題，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度和效率。
文檔編號(hào)G01B5/08GK102384709SQ201010269820
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者衛(wèi)尊義, 吳健, 白小亮, 艾裕豐, 邵曉東 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