本實用新型涉及石油天然氣勘探開發(fā)領域，具體涉及一種雙臺肩鉆具螺紋接頭。

背景技術：

鉆具是石油天然氣勘探與開發(fā)中的重要工具，是鉆柱系統(tǒng)的重要組成部分，各種鉆具，如鉆桿、加重鉆桿、鉆鋌、轉換接頭等，通過螺紋連接的方式，形成整根鉆柱。鉆柱不僅是鉆井液的循環(huán)通道，而且在鉆井中傳遞扭矩，承受拉壓，彎曲，扭轉以及振動、沖擊等多種載荷的復合作用。鉆柱在鉆井作業(yè)中的運動方式除了繞自身軸線自轉外，還常常以井眼軸線為軸線進行公轉，從而導致鉆具接頭與井壁或套管發(fā)生摩擦磨損，產生反轉運動，使鉆具螺紋存在松扣的風險。軟硬地層交錯引發(fā)的鉆頭的憋鉆會對鉆柱產生瞬時的反扭矩，使鉆具螺紋發(fā)生松扣。此外，因鉆頭破碎巖石的不均勻性導致鉆柱承受來自地層反作用力的縱向震動沖擊載荷，也使鉆柱螺紋接頭存在松扣的風險。事實上，鉆柱在鉆井作業(yè)過程中的松扣現象時有發(fā)生，從而導致鉆具螺紋接頭發(fā)生粘扣失效和摩擦磨損失效。由于螺紋連接的松扣，扭矩臺肩面的接觸壓力降低，從而導致鉆具螺紋扭矩臺肩面的刺漏失效。此外，由于螺紋連接的松扣，相互嚙合的螺紋連接的應力發(fā)生變化，出現局部的高應力區(qū)域，使螺紋連接發(fā)生疲勞失效，導致螺紋接頭的刺漏或斷裂。上述的這些失效在公開報道的文獻資料里有大量的記載。鉆具螺紋接頭發(fā)生松扣的原因主要有以下幾方面的因素：（1）鉆具螺紋接頭承受的如上所述的復雜的載荷工況；（2）在上扣操作中，上扣扭矩低于接頭的名義最小上扣矩值；（3）目前鉆具螺紋接頭的自身結構。目前普遍所用的雙臺肩的螺紋接頭，采用的是粗牙螺紋。在扭矩臺肩接觸之前，上扣扭矩值很小，當扭矩臺肩接觸后，扭矩值迅速飆升到設定的上扣扭矩值，也就是說，當震動或瞬時的反扭矩等其他因素導致相互嚙合的接頭臺肩面發(fā)生微小的反向位移時，螺紋接頭的扭矩值會迅速下降，尤其是已有一定磨損后的螺紋接頭。這是導致鉆具螺紋松扣的結構因素。此外，由于雙臺肩鉆具螺紋接頭兩個扭矩臺肩間的尺寸配合精度高，在加工制造中對尺寸公差提出了嚴格的要求。在實際的雙臺肩鉆具螺紋接頭使用過程中，時常出現兩個扭矩臺肩面沒有同時處于良好接觸狀態(tài)，螺紋段各螺紋齒底的應力分布偏離了良好嚙合狀態(tài)時的應力分布，局部螺紋齒底處于高應力狀態(tài)，導致螺紋接頭的高應力疲勞失效。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本實用新型提供一種雙臺肩鉆具螺紋接頭。

本實用新型的技術方案是：一種雙臺肩鉆具螺紋接頭：包括內螺紋接頭和外螺紋接頭兩部分組成，所述的內螺紋接頭包括第一扭矩臺肩面，第一圓柱段，內螺紋段，第二圓柱段和圓環(huán)件；外螺紋接頭包括第一扭矩臺肩面，第一圓柱段，外螺紋段，第二圓柱段和第二扭矩臺肩面；所述圓環(huán)件的形狀為馬鞍形，外表呈凹形，圓環(huán)件的外徑略大于第二圓柱段的內徑，圓環(huán)件內徑與內螺紋接頭的內徑相同，長度為5~7mm；所述圓環(huán)件材料的屈服強度與鉆具材料屈服強度的比值為0.7~0.9；所述內螺紋接頭的內螺紋段與外螺紋接頭的外螺紋段錐度范圍為1:6~1:16；所述內螺紋接頭的第一扭矩臺肩面與外螺紋接頭的第一扭矩臺肩的接觸面為主扭矩承載面；內螺紋接頭內的圓環(huán)件與外螺紋接頭第二扭矩臺肩的接觸面為次扭矩承載面。

所述內螺紋接頭的圓環(huán)件為金屬或非金屬圓環(huán)件。

所述圓環(huán)件采用小過盈配合加封固劑的方式固定在內螺紋接頭內。

本實用新型的有益效果是：本實用新型有效地解決雙臺肩鉆具螺紋在上扣時兩個扭矩臺肩面的良好接觸問題和使用過程中的“二次上扣”問題，使雙臺肩鉆具螺紋接頭在工作中保持良好的嚙合狀態(tài)提高鉆具螺紋接頭的使用壽命，適用于超深井、超長水平井、大位移井、長距離定向穿越等復雜工況井。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型的圓環(huán)件結構示意圖。

其中：1為內螺紋接頭、11為第一扭矩臺肩面。12為第一圓柱段、13為內螺紋段、14為第二圓柱段、2為外螺紋接頭、21為第一扭矩臺肩面、22為第一圓柱段、23為外螺紋段、24為第二圓柱段、25為第二扭矩臺肩面、3為圓環(huán)件。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。

一種雙臺肩鉆具螺紋接頭：包括內螺紋接頭1和外螺紋接頭2兩部分組成，所述的內螺紋接頭1包括第一扭矩臺肩面11，第一圓柱段12，內螺紋段13，第二圓柱段14和圓環(huán)件3；外螺紋接頭2包括第一扭矩臺肩面21，第一圓柱段22，外螺紋段23，第二圓柱段244和第二扭矩臺肩面25；所述圓環(huán)件3的形狀為馬鞍形，外表呈凹形，圓環(huán)件3的外徑略大于第二圓柱段14的內徑，圓環(huán)件3內徑與內螺紋接頭1的內徑相同，長度為5~7mm；所述圓環(huán)件3材料的屈服強度與鉆具材料屈服強度的比值為0.7~0.9；所述內螺紋接頭1的內螺紋段13與外螺紋接頭2的外螺紋段23錐度范圍為1:6~1:16；所述內螺紋接頭1的第一扭矩臺肩面11與外螺紋接頭2的第一扭矩臺肩21的接觸面為主扭矩承載面；內螺紋接頭1內的圓環(huán)件3與外螺紋接頭2第二扭矩臺肩25的接觸面為次扭矩承載面。

所述內螺紋接頭1的圓環(huán)件3為金屬或非金屬圓環(huán)件。

所述圓環(huán)件3采用小過盈配合加封固劑的方式固定在內螺紋接頭1內。

采用以上實施參數，在內、外螺紋接頭上扣時，內螺紋接頭1的第一扭矩臺肩面11首先與外螺紋接頭2的第一扭矩臺肩面21接觸。隨著外螺紋接頭2的繼續(xù)旋入，外螺紋接頭2的第二扭矩臺肩面25與圓環(huán)件3接觸，形成螺紋接頭的副扭矩臺肩，圓環(huán)件3發(fā)生彈性變形。當扭矩值達到預設值時，完成上扣操作。

采用以上實施參數，內、外螺紋接頭在上扣后，圓環(huán)件3因彈性變形產生的彈性變形能在螺紋接頭上產生預加的軸向壓力，使卸扣扭矩增加，提高了鉆具螺紋接頭的防松性能。

采用以上實施參數，內、外螺紋接頭在上扣后，有效地保證了內、外螺紋主臺肩面和副臺肩面間的良好接觸，使雙扭矩臺肩分擔扭矩載荷、提高抗扭性能和疲勞壽命的設計理念得到了充分的實現，提高了鉆具螺紋接頭使用過程中的安全可靠性。

采用以上實施參數，內、外螺紋接頭在上扣后，圓環(huán)件3與外螺紋接頭2的第二扭矩臺肩面25間產生的接觸壓力，提高了螺紋接頭的密封性能。

經試驗，本實用新型的鉆具螺紋接頭比同規(guī)格的API鉆具螺紋接頭的抗扭性能提高35%，密封壓力達到45MPa。