专利名称：一种石油钻具接头倒角直径测量方法
技术领域：
本发明涉及一种石油钻具接头倒角Df直径测量的方法。
背景技术：
石油钻具是通过带有一定锥度的专用锥螺纹接头逐根连接成钻柱，下入井里完成钻井任务的，分外螺纹接头和内螺纹接头。为了确保石油钻具连接螺纹的加工尺寸精度和互换性，提高钻具螺纹连接的安全可靠性，API SPEC 5DP-2009《钻杆规范》(美国石油学会标准)和ISO 11961 :2008标准中都对钻具螺纹接头的几何尺寸及螺纹参数有着明确的尺寸公差要求。钻具接头倒角直径Df属于API SPEC 5DP要求测量的一项重要的几何尺寸参数， 该规范同时规定了其公差要求。钻具接头倒角直径Df是倒角面(一般为45°角)与密封端面相交而成的一个圆直径(如图1所示)，在产品检验时常规的测量方法很难实现对该直径进行准确、有效的测量。因此，有必要设计一种新型的测量方法来对钻具接头倒角直径Df进行准确、有效的测量，满足钻具接头加工检验的需要，确保钻具螺纹接头连接的安全可靠。

发明内容
本发明的目的是针对钻具接头倒角直径Df无法准确测量，且测量工作效率不高的问题，提供一种可以显著提高其测量准确度和测量效率的钻具接头倒角直径Df测量方法。本发明所述的钻具接头倒角直径Df测量工具由主测量尺，固定端测量臂，滑动端测量臂，固定端测量基准面，滑动端测量基准面，固定端钢制球形测头，滑动端钢制球形测头构成；固定端测量基准面固定在主测量尺的端部零刻度处，固定端测量臂固定在主测量尺的顶端，固定端钢制球形测头固定在固定端测量臂上，滑动端测量基准面和滑动端测量臂固定在一个滑轨上，滑轨置于主测量尺刻度端，可在主测量尺刻度端左右滑动。本发明所述的钻具接头倒角直径Df测量方法是这样实现的测量时，将固定端测量基准面紧贴钻具接头密封端面一端，将固定端钢制球形测头与钻具接头倒角面紧贴， 然后移动滑动端测量臂，保持滑动端测量基准面与钻具接头另一密封端面紧贴，并使滑动端钢制球形测头与钻具接头另一端倒角面紧贴，然后前后小范围摆动滑动端测量臂，读出一个最大值Df，固定端测量基准面与滑动端测量基准面的宽度分别都为15mm，固定端钢制球形测头与滑动端钢制球形测头的直径为5mm，即测量时起始零位为20mm ；固定端钢制球形测头与滑动端钢制球形测头的球心到固定端测量基准面与滑动端测量基准面的距离为 4mm;按照钻具接头的倒角面角度45°计算出相应的测量点与真实的Df值之间的补偿量为 L1, Df = (L+20+2XU) (mm)，公式中L为实际测量长度；通过在卡尺上对补偿值L1进行预先补偿，可实现对倒角直径Df值准确、便捷的测量。L1= IGHI ；|GH|是根据后面原理图中计算出的数值，即补偿量。本发明的有益效果是石油钻具接头倒角直径测量方法，在充分保证测量准确性的前提下，解决了石油钻具接头倒角端直径无法直接准确测量的问题，提高了测量的工作效率，并确保测量工作准确可靠。


图1是钻具接头倒角直径Df的示意图。图2是石油钻具接头倒角直径Df测量工具结构示意图。图3是石油钻具接头倒角直径Df测量的工作图。图4是石油钻具接头倒角直径Df测量的原理图。图中1.主测量尺，2.固定端测量臂，3.滑动端测量臂，4.固定端测量基准面， 5.滑动端测量基准面，6.固定端钢制球形测头，7.滑动端钢制球形测头，8.钻具接头。
具体实施例方式本发明所述的钻具接头倒角直径Df测量工具由主测量尺1，固定端测量臂2，滑动端测量臂3，固定端测量基准面4，滑动端测量基准面5，固定端钢制球形测头6，滑动端钢制球形测头7构成；固定端测量基准面4固定在主测量尺1的端部零刻度处，固定端测量臂2 固定在主测量尺1的顶端，固定端钢制球形测头6固定在固定端测量臂2上，滑动端测量基准面5和滑动端测量臂3固定在一个滑轨上，滑轨置于主测量尺1刻度端，可在主测量尺1 刻度端左右滑动。参阅图3。测量时，将固定端测量基准面4紧贴钻具接头密封端面一端，并保持固定端钢制球形测头6与钻具接头8倒角面紧贴，然后滑动另一端的滑动端测量臂3，保持滑动端测量基准面5与钻具接头另一密封端面紧贴，并使滑动端钢制球形测头7与钻具内螺纹接头另一端倒角面紧贴，然后前后摆动滑动端测量臂3，读出一个最大值Df，即完成对钻具接头倒角直径Df的测量。参阅图4。以石油钻具内螺纹接头为例最终需要计算出|GH|的值。因为Z γ=Z β=Zα =Z
所以|GH|=|GC|+ ICD=FE
因为|BC|=IcdI，BC=I OB
所以|GH|=IgcI+ Iob-|r| ；因为|r| = 2. 5mm, |FE| = 0F|-|r = 1.5mm, I OB | = | r |/tg θ =I^l ^ 3. 536mm0原理图中圆形代表测球，斜边代表倒角面。由图可知ι |GH|代表最终需要计算的一边测头补偿量2: Ir I代表测球半径3 其余量都是一个基本尺寸Ll由以上角度及长度测算，为一定值，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。用此方法检测石油钻具内螺纹接头倒角直径Df需要在2个球形测头6、7间加入的补偿量 L1 = 5. 036mm, Df =(实测值 L+20+2X5. 036) mm。同理，对于石油钻具外螺纹接头倒角直径Df可依照相同的原理，只需将测量臂2、3 和测量基准面4、5进行适当的延长，使球形测头6、7能接触到倒角面直径的最大值位置而不受外螺纹接头凸出密封端面的影响即可。通过对该测量方法补偿量的计算，可计算出补偿量为常数，即当两个测量基准面 6、7的宽度分别都为15mm，两个球形测头6、7的直径为5mm，同时，两个钢制球形测头6、7的球心到两个测量基准面4、5的距离也为一定值4mm，此时的补偿量等于5. 036mm。测量时， 通过对该补偿常数的预修正即可准确、直接的测量出Df值的真值，最终完成对钻具接头倒角直径的测量。
权利要求
1. 一种石油钻具接头倒角直径测量方法，其特征在于测量工具由主测量尺，固定端测量臂，滑动端测量臂，固定端测量基准面，滑动端测量基准面，固定端钢制球形测头，滑动端钢制球形测头构成；固定端测量基准面固定在主测量尺的端部零刻度处，固定端测量臂固定在主测量尺的顶端，固定端钢制球形测头固定在固定端测量臂上，滑动端测量基准面和滑动端测量臂固定在一个滑轨上，滑轨置于主测量尺刻度端，可在主测量尺刻度端左右滑动；测量时，将固定端测量基准面紧贴钻具接头密封端面一端，将固定端钢制球形测头与钻具接头倒角面紧贴，然后移动滑动端测量臂，保持滑动端测量基准面与钻具接头另一密封端面紧贴，并使滑动端钢制球形测头与钻具接头另一端倒角面紧贴，然后前后小范围摆动滑动端测量臂，读出一个最大值Dp，固定端测量基准面与滑动端测量基准面的宽度分别都为15mm，固定端钢制球形测头与滑动端钢制球形测头的直径为5mm，即测量时起始零位为20mm ；固定端钢制球形测头与滑动端钢制球形测头的球心到固定端测量基准面与滑动端测量基准面的距离为4mm ；按照钻具接头的倒角面角度45°计算出相应的测量点与真实的叫值之间的补偿量为L1, Df= (L+20+2XU) (mm)，公式中L为实际测量长度；通过在卡尺上对补偿值L1进行预先补偿，可实现对倒角直径Df值的测量。
全文摘要
本发明涉及一种石油钻具接头倒角直径测量方法；测量工具由主测量尺，固定端测量臂，滑动端测量臂，固定端测量基准面，滑动端测量基准面，固定端钢制球形测头，滑动端钢制球形测头构成，将固定端测量基准面紧贴钻具接头密封端面一端，将固定端钢制球形测头与钻具接头倒角面紧贴，读出一个最大值DF，按照钻具接头的倒角面角度45°计算出相应的测量点与真实的DF值之间的补偿量为L1，DF＝(L+20+2×L1)(mm)，公式中L为实际测量长度；通过在卡尺上对补偿值L1进行预先补偿，可实现对倒角直径DF值的测量；本方法解决了石油钻具接头倒角直径DF无法直接精确测量的问题，提高了测量的准确度和效率。
文档编号G01B5/08GK102384709SQ201010269820
公开日2012年3月21日 申请日期2010年9月1日 优先权日2010年9月1日
发明者卫尊义, 吴健, 白小亮, 艾裕丰, 邵晓东 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气集团公司管材研究所