非金属夹杂物
A类 B类 C类 D类 总和
API 标准要求
无要求 无要求 无要求 无要求 无要求
某具体合同宝钢高韧性 S-135 钻杆实物质量水平
≤0.3 级 ≤0.6 级 ≤0.25 级 ≤0.55 级 ≤1.7 级
宝钢高韧性钻杆
实物水平
技术条件要点
API标准要求
管体Akv 加厚区Akv 对焊区Akv 公接头Akv 母接头横向Akv（-10℃）
新型加厚结构形貌
BGDS双台肩高抗扭钻杆接头
高抗扭接头主要用于定向井、水平 井、深井及超深井的钻探施工
如左下图所示，除主台肩之外，在公 接头外端面与母接头内台肩形成了辅 助扭矩台肩
当超扭矩上扣或井下扭矩过大时，辅 助扭矩台肩的间隙减小直至消失，使 接头部分形成了一个刚性体，提高了 接头的扭转屈服强度和抗弯能力
指标名称 内控标准
管体与加厚 偏心度mm
≤1.5
管体与工具接头 同轴度mm
≤1.5
钻杆全长 直线度mm
≤4
管端3米内 直线度mm
≤1.5
实物水平
≤1.2
≤1.2
≤3
≤1.2
API标准
≤2.36
≤3.96
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20
--
钻杆直度测量示意图
钻杆旋转1周，百分表的读数≤1.5mm。
API加厚结构改进示意图
钢级 E-75 X-95 G-105 S-135 接头 X-95U V-150
宝钢石油钻杆钢级
最小屈服强度
最大屈服强度
抗拉强度
75000psi （517MPa）
95000 psi （655MPa）
105000psi （724MPa）
135000 psi （931MPa）
120000psi （827MPa）
接头外径 168.28mm 168.28mm 171.45mm
接头内径 公82.55mm 母88.90mm
88.9mm
104.78mm
抗拉强度
扭转强度
553800lb （251吨）
553800lb （ 251吨）
553800lb （ 251吨）
51700ft-lb
57600ft-lb （提高11.4%）
强度设计：执行API RP 7G，管体与接头抗拉强度、管体与接头抗扭强 度、管体抗内压强度、抗挤强度、安全系数等达到或优于国际同类产 品水平；
结构设计：产品的几何尺寸执行API SPEC 5D＋API SPEC 7＋SY／ T5987标准，完全能与国外产品互换使用；
有限元分析：实际工况下整体受力变形计算，确定重点指标参数。
180 改进前
改进后 280
API加厚结构改进成品形貌
新型钻杆加厚结构
API加厚结构 Miu=180mm，R=1200mm
新型加厚结构 Miu=120mm，R=300mm
钻杆在拉伸、弯曲载荷3°／ 30m、扭转载荷下的应力分布
Miu=180mm，R=300mm
新型加厚结构
钻杆在拉伸、弯曲载荷7.5°／ 30m、扭转载荷下的应力分布
95000 psi （655MPa）
150000psi （1034MPa）
105000psi （724MPa） 125000 psi （862MPa） 135000 psi （931MPa）
165000psi （1138MPa）
/
120000 psi （827MPa）
180000psi （1241MPa）
612000lb （278吨） 612000lb （278吨）
扭转强度 71000ft-lb 71000ft-lb
方案对比（与原139.7×9.17mm G-105钻杆）
抗拉强度
抗扭强度
水力特性 接头／管体 扭转强度比 能否用在8 1／2″裸眼与 9 5／8″技套内
G-105 5 1／2 FH接头
宝钢高韧性钻杆
适用范围 可在塔里木等世界上最苛刻的使用井况使用。
热处理 （工艺设备改进）
Miu、R要求 （更长）
直度要求 （更严格）
防止 管体刺穿
化学成分 加Mo、低S、低P
非金属夹杂物 （各类含量低）
冲击韧性 （高）
管体韧性 （高）
母接头横向韧性 （高）
防止母接头 纵裂
宝钢高韧性钻杆
化学成分 ①S、P含量明显降低，达到纯净钢水平； 其中：P：0.005～0.007%，平均0.0064% ； S：0.0005～0.001%，平均0.0007% ； 大部分(P+S)< 0.010％ H：1.2～2.5 ppm。 ②各类非金属夹杂物含量极低，也已达到纯净钢水平。
BGDS双台肩高抗扭钻杆接头
可以与API钻杆接头互换； 与API钻杆接头相比，扭矩提高20％～50％； 在不牺牲抗扭强度的前提下，可以提供更大的接头内径，以此提高
钻杆的水力特性； 与API钻杆接头相比，在降级前可以允许更多的外径磨损； 接头主台肩提供抗扭及密封双重作用，辅助台肩仅提供抗扭作用，
Miu=160mm，R=300mm
新型加厚结构
钻杆在拉伸、弯曲、扭转载荷下 的应力分布
结构
API结构 （Miu=180mm，R=300mm）
新型结构
API结构 （Miu=160mm，R=300mm）
新型结构
狗腿度 3°／30m 3°／30m 7.5°／30m 7.5°／30m
最大应力（MPa） 464.7 464.0 526.9 527.8
接头／管体 扭屈强度比
1.12 0.98 0.86
方案对比（127×9.19mm G-105）
方案
G-105 NC50接头
G-105 BGDS50接头
G-105 BGDS55接头
管体强度 105000psi 105000psi 105000psi
接头强度 120000psi 120000psi 120000psi
生产设备
加水 淬
厚装 置
机
摩水 擦 对压 焊 机机
检试验设备
U
E T
+
T
U T
焊压 缝馈
试
U验
机
T
检试验设备
上 卸 扣 试 验 机
实 体 拉 伸 试 验 机
扫拉 描伸 电试 镜验
机
宝钢石油钻杆规格
（in） 2 3/8 2 7/8 3 1/2
外径 （mm） 60.3 73.0 88.9
3 1/2
宝钢钻杆技术的发展
宝山钢铁股份有限公司
2005年6月
宝钢股份简介 宝钢钻杆简介 宝钢高韧性钻杆 API加厚结构的改进 新型钻杆加厚结构 BGDS双台肩高抗扭钻杆 适于塔里木油田山前井工况 的V-150钻杆
宝钢股份概况
宝钢股份是中国最大、最现代化的钢铁公司，其主体设备从日本和 德国引进，1985年9月15日建成投产。它的建成标志着中国钢铁行 业跻身于当代国际钢铁界的先进行列。2005年宝钢股份收购集团资 产后，粗钢产量达到1850万吨，预计实现主营业务收入1667.5亿 元。
配套的管端加厚、调质热 处理机组、光亮退火热处理 机组和无损检测等机组等
技术改进及新品开发
多年来，通过持续的设备改造和技术革新，设备和产品质量始终保持同机 组国际领先水平：
– 孔型由119、152.5、162.5到119、152.5、169、189、200
– 外径由21.3～140mm，扩展到21.3～180mm
公接头内径69.85mm，母接头内径88.9mm S-135钻杆上扣+拉伸应力分布
宝钢石油钻杆生产工艺
多道次加厚，恒轴向力方式防止过充满，感应加热防过热、过烧等； 双圆弧结构控制，实现MIU≥100mm，R≥300mm； 惯性摩擦焊，各项工艺参数由计算机监控与跟踪； 对焊区采用窄化线圈感应加热处理控制； 精密数控机床加工工具接头螺纹； 接头螺纹镀铜，提高接头抗粘扣、抗锈蚀能力。
宝钢钢管简介
宝钢钢管是宝钢股份宝钢分公司六大成品厂(热轧、冷轧、厚板、薄板、 条钢、钢管)之一
主体设备由德国曼内斯曼公司引进，并随后引进德国、美国等先进设备
一套Φ140mm连轧管机组、 两条流水精整线、两条高压 锅炉管精整线、三条油套管 加工线、一条钻杆加工线、 一条管接头和工具接头加工 线
最大应力 发生位置
内加厚过渡区 消失点外壁
外加厚过渡区 消失点
内加厚过渡区 消失点外壁
外加厚过渡区 消失点
新型加厚结构具体实施方案
由于管体刺穿大部分发生在母接头端，因此新型加厚结构 只应用在钻杆母接头端，公接头端仍保持原有加厚结构；
保持钻杆加厚端外径Dou和内径dou不变，加长外加厚长度 Leu和外加厚过渡长度Meu，不影响吊卡的使用。
Akv平均值≥54J Akv平均值≥54J Akv平均值≥16J
无要求 无要求
塔里木油田要求
Akv平均值≥90J Akv平均值≥90J Akv平均值≥40J Akv平均值≥ 80J Akv平均值≥ 80J
某具体合同宝钢高韧性 S-135钻杆实物水平
Akv≥100J，平均值107J Akv≥96J，平均值107J Akv≥92J，平均值97J Akv≥89J，平均值106J Akv≥91J，平均值105J
因此辅助台肩允许轻微的损坏； 可提供真正的公母内表齐平接头，减少紊流。
BGDS双台肩高抗扭钻杆接头
120000
100000
扭转屈服强度（ft-lb） NC38 BGDS38
NC50 BGDS50
5 1/2FH BGDS55
80000
60000
40000
20000
0 5×2 1/8