專(zhuān)利名稱(chēng)：一種石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油鉆井機(jī)械鉆桿的加工制造技術(shù)，是改進(jìn)的一種石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭。
石油鉆井中的鉆桿是消耗較大的常用工具，常用的鉆桿其接頭焊接在鉆桿本體上，3為焊縫，起下鉆時(shí)，吊卡扣合在內(nèi)螺紋接頭上。API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)螺紋接頭吊卡扣合處有兩種結(jié)構(gòu)，即直角臺(tái)肩與18°錐形臺(tái)肩，由于吊卡制造及使用方面的原因，我國(guó)采用直角臺(tái)肩，由于直角臺(tái)肩根部有較大的應(yīng)力集中，所以此處的疲勞斷裂一直是鉆桿失效的類(lèi)型之一。由于國(guó)情原因，我國(guó)現(xiàn)在及今后很長(zhǎng)時(shí)間仍將使用具有直角臺(tái)肩結(jié)構(gòu)的鉆桿，而標(biāo)準(zhǔn)API SPEC 7對(duì)內(nèi)螺紋接頭2及其相關(guān)的結(jié)構(gòu)尺寸做了規(guī)定，如D1、d1、Dse、d3、d4、D2等，盡管沒(méi)有規(guī)定dse的尺寸，似乎可通過(guò)減小內(nèi)螺紋接頭內(nèi)孔dse(即d2)，增加該處壁厚的途徑達(dá)到提高其直角臺(tái)肩根部疲勞強(qiáng)度，但是，一是受管體1d3尺寸限制，最多可以是dse=d2；二是受使用限制，即d2越小，泥漿流動(dòng)阻力越大，泥漿通過(guò)鉆桿內(nèi)孔，泥漿流動(dòng)阻力大，鉆井效果不好。
本實(shí)用新型目的是提供一種在現(xiàn)有API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，在允許的范圍內(nèi)對(duì)內(nèi)螺紋接頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)增加直角臺(tái)肩根部疲勞強(qiáng)度的石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭。
本實(shí)用新型目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭，接頭內(nèi)孔內(nèi)有由內(nèi)徑變化而形成的臺(tái)階，內(nèi)徑d1=d2，d1=d2處的尺寸向管體方向延伸至直角臺(tái)肩以外L距離。
本實(shí)用新型目的還可由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)延伸至直角臺(tái)肩以外L距離為10至30mm。
鉆桿內(nèi)螺紋接頭內(nèi)徑取值為對(duì)G105鉆桿d1=d2≤85mm，對(duì)S135鉆桿d1=d2≤80mm。
dse=d3，d3為API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。
本實(shí)用新型
如下圖1為目前常用鉆桿內(nèi)螺紋接頭的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)圖；圖2本實(shí)用新型鉆桿內(nèi)螺紋接頭的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型常用鉆桿內(nèi)螺紋接頭的內(nèi)孔一般將內(nèi)徑dse取值等于API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鉆桿管體端部?jī)?nèi)徑d3以便于焊接，內(nèi)徑d1一般為螺紋頸部?jī)?nèi)徑，這樣內(nèi)螺紋接頭內(nèi)孔內(nèi)就出現(xiàn)臺(tái)階，內(nèi)螺紋接頭的直角臺(tái)肩d2處壁厚不同，由于角臺(tái)肩根部壁厚顯著影響直角臺(tái)肩根部應(yīng)力大小，直角臺(tái)肩根部壁厚越大，直角臺(tái)肩根部應(yīng)力越小，為了保證內(nèi)螺紋接頭直角臺(tái)肩根部具有足夠的疲勞強(qiáng)度，直角臺(tái)肩根部必須具有足夠的壁厚。經(jīng)過(guò)有限元分析發(fā)現(xiàn)內(nèi)螺紋接頭頸部?jī)?nèi)徑d2顯著影響直角臺(tái)肩根部應(yīng)力大小，其它內(nèi)徑尺寸沒(méi)有影響。所以接頭頸部?jī)?nèi)徑根最佳取值可以根據(jù)結(jié)構(gòu)件各處的疲勞強(qiáng)度應(yīng)一致的原則確定，即應(yīng)保證鉆桿接頭直角臺(tái)肩根部與鉆桿管體疲勞強(qiáng)度基本相同。
為了使鉆桿內(nèi)螺紋接頭直角臺(tái)肩根部的壁厚滿(mǎn)足技術(shù)要求，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)(1)將接頭內(nèi)孔內(nèi)因內(nèi)徑變化而形成的臺(tái)階(簡(jiǎn)稱(chēng)變徑臺(tái)階)延伸至直角臺(tái)肩以外足夠的距離L，即內(nèi)徑d1=d2，有限元分析發(fā)現(xiàn)該距離L至少為20mm；(2)經(jīng)過(guò)計(jì)算，鉆桿內(nèi)螺紋接頭內(nèi)徑最佳取值應(yīng)為G105鉆桿d1=d2≤65～85mm,S135鉆桿d1=d2≤60～80mm；(3)dse=d3,d3為API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。
本實(shí)用新型有益效果及其證明如下選取4根鉆桿在旋轉(zhuǎn)彎曲全尺寸鉆具疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，其中兩根鉆桿的內(nèi)螺紋接頭的內(nèi)孔被加工符合本發(fā)明要求的合理結(jié)構(gòu)，另兩根鉆桿的內(nèi)螺紋接頭的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)為經(jīng)常出現(xiàn)的不合理結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)結(jié)果為，焊接有合理內(nèi)孔結(jié)構(gòu)內(nèi)螺紋接頭的鉆桿斷裂在管體上，而焊接有不合理內(nèi)孔結(jié)構(gòu)內(nèi)螺紋接頭的鉆桿在不到前者疲勞壽命一半時(shí)便斷裂在內(nèi)螺紋接頭直角臺(tái)肩根部，這說(shuō)明符合本實(shí)用新型要求的石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭的直角臺(tái)肩根部的疲勞壽命高于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)接頭1倍以上，并且也高于鉆桿管體疲勞壽命。
權(quán)利要求1．一種石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭，接頭內(nèi)孔內(nèi)有由內(nèi)徑變化而形成的臺(tái)階，其特征在于內(nèi)徑d1=d2處的尺寸向管體方向延伸至直角臺(tái)肩以外(L)距離。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭，其特征在于(L)距離為10至30mm。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭，其特征在于鉆桿內(nèi)螺紋接頭內(nèi)徑取值為對(duì)G105鉆桿d1=d2≤85mm。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭，其特征在于鉆桿內(nèi)螺紋接頭內(nèi)徑取值為對(duì)S135鉆桿d1=d2≤80mm。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭，其特征在于dse=d3,d3為API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種石油鉆桿內(nèi)螺紋接頭,接頭內(nèi)孔內(nèi)有由內(nèi)徑變化而形成的臺(tái)階,內(nèi)徑d
文檔編號(hào)E21B17/04GK2435510SQ0023422
公開(kāi)日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2000年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月27日
發(fā)明者王新虎 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣總公司石油管材研究所