一種抗扭矩性能良好的鑽杆接頭的製作方法

2023-07-03 08:24:41 2

專利名稱：一種抗扭矩性能良好的鑽杆接頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及屬於油井管螺紋連接技術領域，尤其是一種抗扭矩性 能 良好的鑽杆接頭。
背景技術：
石油鑽杆是開釆地下石油或天然氣所必需的工具，螺紋接頭是鑽杆的 重要組成部分，是將一根根鑽杆連接起來的關鍵部件。鑽杆接頭工作環境 惡劣，受力情況複雜，非常容易發生螺紋根部斷裂、腐蝕、螺紋刺穿等形
式的失效。目前使用的鑽杆接頭，絕大多數是API標準鑽杆接頭，這種接 頭按照API標準(API SPEC 7)生產和檢驗，各項性能指標要符合API規 範(APIRP7G)的要求，其優點是技術成熟，屬於標準件，互換性好，但 同時也存在^f艮多缺陷，致j吏，接頭部位容易發生失效事故。
API鑽杆接頭的結構示意圖見附圖1，其螺紋形狀見附圖2。這種鑽杆 接頭由內螺紋件和外螺紋件共同組成，其連接螺紋屬於錐管螺紋，為圓螺 紋形式，導向面角和承載面角都是30。。由於這種螺紋的承載面角度比較平 緩，當接頭受到軸向拉伸或壓縮載荷作用時，會產生很大的徑向分力，這 種徑向分力使接頭內螺紋脹大，外螺紋收縮，對接頭的連接強度、應力集 中程度都會帶來十分不利的影響。當API鑽杆接頭在擰緊狀態時，內螺紋 端面與外螺紋的臺肩相互作用，產生很大的反作用力，該反作用力主要依
靠靠近臺肩的擠壓幾牙嚙合螺紋承擔，使得此處的螺紋承擔了很大的軸向 力，在該軸向力的作用下，內螺紋脹大的趨勢非常明顯，尤其是當在鑽井 過程中出現異常情況，接頭承受的扭矩超出了規定扭矩範圍，此時內螺紋 產生很大的周向拉應力，很容易發生應力腐蝕開裂，甚至發生內螺紋脹扣 和外螺紋根部斷裂的失效事故。
為了彌補API鑽杆的上述缺陷，中國專利公開號為CN2734974Y,公 開日為2005年10月19日，實用新型專利名稱為"高抗扭鑽杆接頭"，給 出了一種能夠增強鑽杆抗扭能力的鑽杆接頭。這種接頭由外螺紋接頭和與 之進行螺紋連接的內螺紋接頭組成，其改進之處是外螺紋接頭的根部臺肩 面和螺紋端面分別與內螺紋接頭內螺紋的螺紋端面和根部臺肩面緊密配 合，形成雙臺肩結構。這兩個臺肩共同分擔接頭承擔的扭矩，而不是由一 個臺肩單獨承擔。這樣，API鑽杆的應力集中區域位於內螺紋端面與外螺紋 的臺肩相互作用處，而這種新型接頭的應力集中區域則由一個分散成兩個， 從而使應力最大值明顯下降。研究表明，通過設計成雙臺肩結構的方法， 降低鑽杆接頭的應力集中，減小因接頭內螺紋脹大和外螺紋收縮而引起的 惡性周向應力，是比較有效的。因此，中國專利CN2670579Y、 CN280919Y、 CN200943450Y等，都是採用雙臺肩的方式。但是這種接頭的缺點和不足之 處是對加工精度要求很高，要保證兩個臺肩面同時接觸，有一定的難度。

實用新型內容
本實用新型的目的在於提供一種抗扭矩性能良好的鑽杆接頭，主要解 決現有產品對加工精度要求很高，要保證兩個臺肩面同時接觸，有一定的 難度的技術問題，該鑽杆接頭的抗扭性能、密封性能都有明顯增強。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案是
一種抗扭矩性能良好的鑽杆接頭，它由具有第 一臺肩和內螺紋的內螺 紋件以及具有第二臺肩和外螺紋的外螺紋件構成，其特徵在於該第一臺 肩是端面與內螺紋件的徑向面呈15。夾角的端面臺肩，該第二臺肩是臺肩面 與外螺紋件的徑向面呈15。夾角的扭矩臺肩，第一臺肩與第二臺肩相互匹配。
所述的抗扭矩性能良好的鑽杆接頭，其特徵在於內螺紋和外螺紋的 外形呈倒鉤形，其導向面角為30~45°,承載面角為0~-9°，螺紋錐度1:6~ 1:8，螺距4牙/25.4mm,齒高2.8mm。
所述的抗扭矩性能良好的鑽杆接頭，其特徵在於第一臺肩和第二臺 肩都是逆向臺肩。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是
1) 本實用新型採用了螺紋形式為倒鉤式的特殊螺紋形式，避免了惡性 徑向的產生，連接效率顯著提高；
2) 本實用新型由於採用了逆向扭矩臺肩，接頭的抗扭性能、密封性能 都有明顯增強。


圖1是API標準鑽杆接頭示意圖。
圖2是API標準鑽杆接頭螺紋牙型示意圖。
圖3是本實用新型的結構示意圖。
圖4是本實用新型的螺紋牙型示意圖。
具體實施方式
請參閱圖3、 4，它是本實用新型一種抗扭矩性能良好的鑽杆接頭，它 由具有第一臺肩3和內螺紋2的內螺紋件1以及具有第二臺肩5和外螺紋6 的外螺紋件4構成。第一臺肩3和第二臺肩5都是逆向臺肩。該第一臺肩3 是端面與內螺紋件1的徑向面呈15。夾角的端面臺肩，該第二臺肩5是臺肩 面與.外螺紋件4的徑向面呈15。夾角的扭矩臺肩，第一臺肩3與第二臺肩5 相互匹配。內螺紋2和外螺紋6的外形呈倒鉤形，其導向面角為30~45。， 承載面角為0 ~ -9°,螺紋錐度1:6 ~ 1:8，螺距4牙/25.4mm,齒高2.8mm。
以下通過實施例來進一步了解本實用新型的特點
實施例1是用於①73.03 x 9.19mm 10.41b/ft的鑽杆，鋼級為G105。接 頭的材料採用API標準材料，其屈服強度為827.4MPa。該實用新型鑽杆接 頭的螺紋導向面角a=45°，承載面角為卩=-3°。螺紋錐度1:6,螺距4牙 /25.4mm,齒高2.8mm。與採用普通的API螺紋牙型V-0.038R相比，在保 證接頭內、外徑相同的情況下，接頭的最大允許上扣扭矩從22975N-m提高 到大約27600N-m，可提高大約1.2倍。根據接觸壓力的計算結果，接頭的 氣密封能力也可以提高大約1.3倍。
實施例2是用於0127x9.19mm 19.51b/ft的鑽杆，鋼級為S135。頭的 材料採用API標準材料，其屈服強度為827.4MPa。該實用新型鑽杆接頭的 螺紋導向面角a=30°，承載面角為卩=-3。。螺紋錐度1:8，螺距4牙/25.4mm, 齒高2.8mm。與採用普通的API螺紋牙型V-0.038R相比，在保證接頭內、 外徑相同的情況下，接頭的最大允許上扣扭矩從85966N-m提高到大約 111700N-m，可提高大約1.3倍。根據接觸壓力的計算結果，接頭的氣密封 能力也可以提高大約1.3倍。
綜上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用來限定本實用新 型的實施範圍。即凡依本實用新型申請專利範圍的內容所作的等效變化與 修飾，都應為本實用新型的技術範疇。
權利要求1、一種抗扭矩性能良好的鑽杆接頭，它由具有第一臺肩(3)和內螺紋(2)的內螺紋件(1)以及具有第二臺肩(5)和外螺紋(6)的外螺紋件(4)構成，其特徵在於:該第一臺肩(3)是端面與內螺紋件(1)的徑向面呈15°夾角的端面臺肩，該第二臺肩(5)是臺肩面與外螺紋件(4)的徑向面呈15°夾角的扭矩臺肩，第一臺肩(3)與第二臺肩(5)相互匹配。
2、 根據權利要求1所述的抗扭矩性能良好的鑽杆接頭，其特徵在於 內螺紋(2)和外螺紋(6)的外形呈倒鉤形，其導向面角為30~45。，承載 面角為0~-9。,螺紋錐度1:6 ~ 1:8，螺距4牙/25.4mm,齒高2.8mm。
3、 根據權利要求1或2所述的抗扭矩性能良好的鑽杆接頭，其特徵在 於第一臺肩(3)和第二臺肩(5)都是逆向臺肩。
專利摘要本實用新型涉及屬於油井管螺紋連接技術領域，尤其是一種抗扭矩性能良好的鑽杆接頭。它由具有第一臺肩和內螺紋的內螺紋件以及具有第二臺肩和外螺紋的外螺紋件構成，其特徵在於該第一臺肩是端面與內螺紋件的徑向面呈15°夾角的端面臺肩，該第二臺肩是臺肩面與外螺紋件的徑向面呈15°夾角的扭矩臺肩，第一臺肩與第二臺肩相互匹配。它主要解決現有產品對加工精度要求很高，要保證兩個臺肩面同時接觸，有一定的難度的技術問題，該鑽杆接頭的抗扭性能、密封性能都有明顯增強。
文檔編號E21B17/042GK201202413SQ200820056719
公開日2009年3月4日 申請日期2008年3月28日 優先權日2008年3月28日
發明者周永其, 帥亞民, 王廣群, 袁鵬斌 申請人:上海海隆石油管材研究所