一種繩索鑽杆螺紋連接結構的製作方法
2023-05-30 12:43:36
專利名稱：一種繩索鑽杆螺紋連接結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種螺紋連接結構，具體的說是繩索取心鑽探施工最重要的扭矩傳遞的部件的螺紋連接結構，應用於2500米以上超深孔繩索鑽杆上。
背景技術：
繩索鑽杆是繩索取心鑽探施工重要的扭矩傳遞的部件，能夠使鑽具在鑽杆柱順利撈取和投放，保證巖心的順利撈取。該類鑽杆關鍵的連接部分一螺紋。需要具以下特點 承受高轉速、高扭矩、以及高抗拉強度，並且具有良好的密封性。傳統的繩索鑽杆設計孔深一般在1500米以內，對深孔或超深孔的施工，該類鑽杆強度很難保證，經常會發生鑽杆斷裂的事故。傳統的繩索鑽杆螺紋設計主要採用的錐度對稱梯形螺紋設計，一方面，用公母螺紋的不同錐度保證螺紋大端頂徑的過盈配合，增強螺紋的連接剛性，改善螺紋的受力狀態。 另一方面，用對稱的牙型半角保證螺紋及牙面寬度，從而保證薄壁鑽杆的螺紋的受力截面積，受力面的大小決定了鑽杆螺紋的承受載荷；第三，傳統的鑽杆螺紋密封式螺紋兩端的 15度密封角配合，該密封面在施工中很容易被磕碰遭到破壞，從而無法使保證鑽杆的密封性能。所以傳統的鑽杆，由於受螺紋牙型截面的限制，該類鑽杆只能滿足1500米以內孔深的鑽進施工，無法滿足深孔的施工任務。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種繩索鑽杆螺紋連接結構，在不增加鑽杆壁厚的基礎上，採用螺紋結構的特殊設計，保證鑽杆具有較高強度，以便順利完成深孔的施工任務。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現一種繩索鑽杆螺紋連接結構，包括公螺紋接頭和母螺紋接頭，母螺紋接頭與公螺紋接頭的螺紋採用梯形結構，所述梯形結構的螺紋的受力面為負角，非受力面為正角；所述負角的範圍是8° -12°，所述正角的範圍是30° -60° ；在母螺紋接頭的根部具有錐度， 並且在錐面上設置有臺階狀過盈配合面；母螺紋接頭與公螺紋接頭的接口處設置為負角連接。該鑽杆螺紋的設計有以下幾個特點1、公母螺紋錐度採用等錐度的螺紋設計，根據有限元分析優化，1 22的螺紋錐度螺旋升角的自鎖性較好，抗脫扣能力強；2、螺紋的牙形半角的大小是影響螺紋強度的重要原因之一，同樣深度的螺紋 (1. 2mm牙深)，受力面的牙型角度越小，承載能力越好，甚至可以採用負角度承載受力面， 一方面可以增加受力，另一方面可以防止鑽杆脫扣。而對於螺紋牙型的非受力面可採用大角度的螺紋半角，增強螺紋根部的受力面積，增大螺紋的承載能力。本專利採用的就是受力面為-10°的負角，非受力面為45°的大角度；3、該鑽杆螺紋密封不僅採用了 15度角的公母螺紋嚙合密封形式，另外，在在螺紋
3的根部的臺階狀過盈配合面增加了螺紋密封臺階面，使公母螺紋的根部有過盈臺階面，在鑽杆擰緊時使臺階面因受力而是臺階面咬合，從而形成螺紋根部大徑的密封，增強了螺紋的綜合密封性能。因此，本實用新型的鑽杆螺紋具有較高的機械性能，在不增加鑽杆自重，不增添鑽機負擔的情況下，適用於孔深3000米以內的鑽井施工任務。
下面根據附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。圖1是本實用新型所述一種繩索鑽杆螺紋連接結構的結構示意具體實施方式
為了保證深孔鑽杆具有高強的螺紋連接性能，本實用新型採用了等錐度不對稱負角度梯形螺紋的設計，充分調整分配受力面與非受力面之間的載荷分布，在不增加鑽杆壁厚的基礎上更好的保證鑽杆螺紋強度。如圖1所示，一種繩索鑽杆螺紋連接結構，包括公螺紋接頭1和母螺紋接頭2，母螺紋接頭2與公螺紋接頭1的螺紋採用梯形結構，所述梯形結構的螺紋的受力面3為負角，非受力面4為正角；所述負角的範圍是10° -15°，所述正角的範圍是30° -60° ；在母螺紋接頭2的根部具有錐度，並且在錐面上設置有臺階狀過盈配合面5 ；母螺紋接頭2與公螺紋接頭1的接口處6設置為負角連接。該鑽杆螺紋的設計有以下幾個特點1、公母螺紋錐度採用等錐度的螺紋設計，根據有限元分析優化，1 22的螺紋錐度螺旋升角的自鎖性較好，抗脫扣能力強；2、螺紋的牙形半角的大小是影響螺紋強度的重要原因之一，同樣深度的螺紋 (1. 2mm牙深)，受力面的牙型角度越小，承載能力越好，甚至可以採用負角度承載受力面， 一方面可以增加受力，另一方面可以防止鑽杆脫扣。而對於螺紋牙型的非受力面可採用大角度的螺紋半角，增強螺紋根部的受力面積，增大螺紋的承載能力。本專利採用的就是受力面為-10°的負角，非受力面為45°的大角度；3、該鑽杆螺紋密封不僅採用了 15度角的公母螺紋嚙合密封形式，另外，在在螺紋的根部的臺階狀過盈配合面增加了螺紋密封臺階面，使公母螺紋的根部有過盈臺階面，在鑽杆擰緊時使臺階面因受力而是臺階面咬合，從而形成螺紋根部大徑的密封，增強了螺紋的綜合密封性能。因此，本實用新型的鑽杆螺紋具有較高的機械性能，在不增加鑽杆自重，不增添鑽機負擔的情況下，適用於孔深3000米以內的鑽井施工任務。
權利要求1.一種繩索鑽杆螺紋連接結構，其特徵在於，包括公螺紋接頭和母螺紋接頭，母螺紋接頭與公螺紋接頭的螺紋採用梯形結構，所述梯形結構的螺紋的受力面為負角，非受力面為正角。
2.根據權利要求1所述的一種繩索鑽杆螺紋連接結構，其特徵在於，所述負角的範圍是 8° -12°。
3.根據權利要求1所述的一種繩索鑽杆螺紋連接結構，其特徵在於，所述正角的範圍是 30° -60°。
4.根據權利要求1所述的一種繩索鑽杆螺紋連接結構，其特徵在於，在母螺紋接頭的根部具有錐度，並且在錐面上設置有臺階狀過盈配合面。
5.根據權利要求1所述的一種繩索鑽杆螺紋連接結構，其特徵在於，母螺紋接頭與公螺紋接頭的接口處設置為負角連接。
專利摘要一種繩索鑽杆螺紋連接結構，包括公螺紋接頭和母螺紋接頭，母螺紋接頭與公螺紋接頭的螺紋採用梯形結構，所述梯形結構的螺紋的受力面為負角，非受力面為正角；所述負角的範圍是8°-12°，所述正角的範圍是30°-60°；在母螺紋接頭的根部具有錐度，並且在錐面上設置有臺階狀過盈配合面；母螺紋接頭與公螺紋接頭的接口處設置為負角連接。本實用新型的鑽杆螺紋具有較高的機械性能，在不增加鑽杆自重，不增添鑽機負擔的情況下，適用於孔深3000米以內的鑽井施工任務。
文檔編號E21B17/042GK202055769SQ20112016057
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者彭莉, 王鐵, 高申友 申請人:地質礦產部無錫鑽探工具廠