一種高抗扭鉆桿接頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型涉及鉆井設備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高抗扭鉆桿接頭。
【背景技術(shù)】
[0002]研發(fā)能適應現(xiàn)代強化鉆井要求的深井、超深井用非標鉆桿，提尚鉆井效率，提尚鉆桿的抗扭強度，降低鉆柱失效事故，是目前各鉆桿廠家追求的目標。
[0003]應用于石油鉆探行業(yè)的鉆桿的設計、生產(chǎn)和檢驗的標準主要是依據(jù)美國石油協(xié)會制定的API標準，而鉆桿的結(jié)構(gòu)是帶有對焊接頭的鉆桿管體，管體兩端分別為一內(nèi)螺紋接頭和一外螺紋接頭，經(jīng)過摩擦壓接組合在一起。API推薦工具接頭的抗扭強度應滿足大于管體抗扭強度的80%。
[0004]API標準接頭上扣后80%的總接觸壓力由螺牙的前3牙承載，而8牙以后基本上不再承受載荷。當管體為高鋼級，或者鉆井需求接頭外徑小而內(nèi)徑大時，上述推薦原則很難滿足。如果該接頭在使用過程中遇到過大扭矩，便有可能出現(xiàn)內(nèi)螺紋接頭脹扣或者外螺紋接頭斷裂等鉆井失效事故。
[0005]基于上述情況，多家鉆桿制造廠家通過開發(fā)特殊螺紋來實現(xiàn)提高接頭抗扭強度的目的，但是由于接頭螺紋特殊，會帶來現(xiàn)場使用和修扣等方面的不便。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種高抗扭鉆桿接頭，具有比API標準接頭更高的抗扭強度，同等規(guī)格下提高50%?70%的抗扭強度;同時具有良好的密封效果。
[0007]本實用新型實施例所采取的技術(shù)方案是一種高抗扭鉆桿接頭，包括外螺紋接頭和與所述外螺紋接頭相配合的內(nèi)螺紋接頭，所述外螺紋接頭具有一定錐度的外螺紋，所述外螺紋一端為外螺紋密封臺肩，另一端為外螺紋扭矩臺肩；所述內(nèi)螺紋接頭具有與所述外螺紋嚙合的內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋一端為與所述外螺紋密封臺肩相配合的內(nèi)螺紋密封臺肩，另一端為與所述外螺紋扭矩臺肩相配合的內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩;所述外螺紋和內(nèi)螺紋的錐度不大于1:8;所述外螺紋和內(nèi)螺紋的長度比API標準接頭的螺紋段的長度長10.5?13.5mm，所述外螺紋長度比內(nèi)螺紋長度短0.05-0.25mm。
[0008]優(yōu)選地，所述內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩的臺肩面在內(nèi)螺紋末端處設置有向內(nèi)凹陷的R圓角，與所述內(nèi)螺紋側(cè)面呈α夾角。
[0009]優(yōu)選地，所述內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩的臺肩面與所述內(nèi)螺紋接頭內(nèi)徑連接處倒角LIX 45°，所述外螺紋接頭小端處倒角LI X45°，所述LI小于等于2mm。
[0010]優(yōu)選地，所述LIX45。為0.8X45。。
[0011]優(yōu)選地，所述外螺紋扭矩臺肩的臺肩面與所述內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩的臺肩面為過盈配合，且手動上扣時有0~0.5mm的間隙。
[0012]優(yōu)選地，所述外螺紋和內(nèi)螺紋的螺紋牙型為V-038R，螺距基準值為6.35mm,螺紋三角形高度為5.49747mm，削平牙型高度為3.10333mm。
[0013]本實用新型的有益效果為:
[0014]本實用新型提供的高抗扭鉆桿接頭，外螺紋和內(nèi)螺紋的錐度不大于1:8，即螺紋段采用較平緩的錐度；外螺紋和內(nèi)螺紋的長度比API標準接頭的螺紋段的長度長10.5?13.5mm。螺紋段長度加長和螺紋段錐度的平緩設計，能夠增大外螺紋扭矩臺肩和內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩之間的接觸面積，從而有效提高本實用新型接頭抗拒強度，具體地，相比于API標準接頭，同等規(guī)格下能夠提高50%?70%的抗扭強度，同時具有良好的密封效果。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型實施例提供的高抗扭鉆桿接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為圖1中外螺紋接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為圖1中內(nèi)螺紋接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為另一種實施例中內(nèi)螺紋接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]上圖中附圖標記和部件名稱的對應關(guān)系為:
[0020]I外螺紋接頭;11外螺紋;12外螺紋密封臺肩；13外螺紋扭矩臺肩；
[0021 ] 2內(nèi)螺紋接頭;21內(nèi)螺紋;22內(nèi)螺紋密封臺肩;23內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0023]請參考圖1-圖3，本實用新型實施例提供的高抗扭鉆桿接頭，包括外螺紋接頭I和與外螺紋接頭I相配合的內(nèi)螺紋接頭2，外螺紋接頭I具有一定錐度的外螺紋11，外螺紋11一端為外螺紋密封臺肩12，另一端為外螺紋扭矩臺肩13;內(nèi)螺紋接頭2具有與外螺紋11嚙合的內(nèi)螺紋21，內(nèi)螺紋21—端為與外螺紋密封臺肩12相配合的內(nèi)螺紋密封臺肩22，另一端為與外螺紋扭矩臺肩13相配合的內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩23;外螺紋11和內(nèi)螺紋21的錐度不大于1:8;外螺紋11和內(nèi)螺紋21的長度比API標準接頭的螺紋段的長度長10.5-13.5mm，外螺紋11長度比內(nèi)螺紋21長度短0.05-0.25mm。
[0024]本實用新型提供的高抗扭鉆桿接頭，外螺紋11和內(nèi)螺紋21的錐度不大于1:8，即螺紋段采用較平緩的錐度；外螺紋11和內(nèi)螺紋21的長度比API標準接頭的螺紋段的長度長10.5?13.5mm。螺紋段長度加長和螺紋段錐度的平緩設計，能夠增大外螺紋扭矩臺肩13和內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩23之間的接觸面積，從而有效提高本實用新型接頭抗拒強度。
[0025]請參考圖4，為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，本實用新型一種實施例中，內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩23的臺肩面在內(nèi)螺紋21末端設置有向內(nèi)凹陷的R圓角，與內(nèi)螺紋21側(cè)面呈α夾角。這種結(jié)構(gòu)設計有效降低了應力集中，避免接頭螺紋失效，同時有效避免了內(nèi)外螺紋旋合時發(fā)生干涉，且能夠進一步增大外螺紋扭矩臺肩13和內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩23之間的接觸面積，進而進一步提高本實用新型接頭抗拒強度。
[0026]現(xiàn)有技術(shù)中的高抗扭鉆桿接頭，由于整個螺紋段保持1:6錐度的結(jié)構(gòu)型式，因此為避免外螺紋接頭I和內(nèi)螺紋接頭2在上扣時發(fā)生干涉，內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩23的臺肩面處和外螺紋接頭I小端處倒角必須采用2 X 45° ~2.5 X 45°，接觸面較小。在本實用新型中，內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩23與內(nèi)螺紋接頭2的內(nèi)徑連接處倒角LI X45°，L1小于等于2mm，在一種具體實施例中，采用
0.8X45° ,這一設計能夠進一步增大外螺紋扭矩臺肩13和內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩23之間的接觸面積，進而進一步提高本實用新型接頭抗拒強度。
[0027]為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，本實用新型一種實施例中，外螺紋扭矩臺肩13的內(nèi)端面與內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩23的臺肩面為過盈配合，且手動上扣時有O?0.5mm的間隙。當扭矩進一步增大或在使用過程中遇到過大扭矩，外螺紋接頭I的外螺紋扭矩臺肩13的內(nèi)端面與內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩23的臺肩面之間的間隙會逐漸減小，鉆桿接頭部分形成一個完整的剛性體，令接頭具備較高的抗扭強度和抗彎能力。
[0028]在本實用新型一種具體實施例中，外螺紋11和內(nèi)螺紋21的錐度為1:16,外螺紋11和內(nèi)螺紋21的螺紋牙型為V-038R，螺紋三角形高度為5.49747mm，削平牙型高度為3.10333mm。
[0029]通過有限元分析，同樣內(nèi)外徑API接頭的抗扭強度為33.6kN.m，本實施案例的高抗扭特殊結(jié)構(gòu)石油鉆桿接頭的抗扭強度為59.3kN.m，實現(xiàn)比API鉆桿接頭抗扭強度提高69%。
[0030]綜上，本實用新型提供的高抗扭鉆桿接頭，相比于API標準接頭，同等規(guī)格下能夠提高50%?70%的抗扭強度，同時具有良好的密封效果。
[0031]本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高抗扭鉆桿接頭，其特征在于，包括外螺紋接頭(1)和與所述外螺紋接頭(1)相配合的內(nèi)螺紋接頭(2)，所述外螺紋接頭(1)具有一定錐度的外螺紋(11)，所述外螺紋(11)一端為外螺紋密封臺肩(12)，另一端為外螺紋扭矩臺肩(13);所述內(nèi)螺紋接頭(2)具有與所述外螺紋(11)嚙合的內(nèi)螺紋(21)，所述內(nèi)螺紋(21)—端為與所述外螺紋密封臺肩(12)相配合的內(nèi)螺紋密封臺肩(22)，另一端為與所述外螺紋扭矩臺肩(13)相配合的內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩(23);所述外螺紋(11)和內(nèi)螺紋的錐度不大于1:8;所述外螺紋(11)和內(nèi)螺紋的(21)長度比API標準接頭的螺紋段的長度長10.5?13.5mm，所述外螺紋(11)長度比內(nèi)螺紋(21)長度短.0.05?0.25mm2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗扭鉆桿接頭，其特征在于，所述內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩(23)的臺肩面在內(nèi)螺紋(21)末端處設置有向內(nèi)凹陷的R圓角，與所述內(nèi)螺紋(21)側(cè)面呈α夾角。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高抗扭鉆桿接頭，其特征在于，所述內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩(23)的臺肩面與所述內(nèi)螺紋接頭(2)內(nèi)徑連接處倒角LI Χ45°，所述外螺紋接頭(1)小端處倒角LI X.45°，所述LI小于等于2_。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高抗扭鉆桿接頭，其特征在于，所述LIX45°為0.8X45°。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高抗扭鉆桿接頭，其特征在于，所述外螺紋扭矩臺肩(13)的臺肩面與所述內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩(23)的臺肩面為過盈配合，且手動上扣時有O?0.5mm的間隙。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗扭鉆桿接頭，其特征在于，所述外螺紋(11)和內(nèi)螺紋的螺紋牙型為V-038R，螺距基準值為6.35mm，螺紋三角形高度為5.49747mm，削平牙型高度為.3.10333mmo
【專利摘要】本實用新型涉及鉆井設備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高抗扭鉆桿接頭，包括外螺紋接頭和與外螺紋接頭相配合的內(nèi)螺紋接頭，外螺紋接頭具有一定錐度的外螺紋，外螺紋一端為外螺紋密封臺肩，另一端為外螺紋扭矩臺肩；內(nèi)螺紋接頭具有與外螺紋嚙合的內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋一端為與外螺紋密封臺肩相配合的內(nèi)螺紋密封臺肩，另一端為與外螺紋扭矩臺肩相配合的內(nèi)螺紋內(nèi)臺肩；外螺紋和內(nèi)螺紋的錐度不大于1:8；外螺紋和內(nèi)螺紋的長度比API標準接頭的螺紋段的長度長10.5~13.5mm，外螺紋長度比內(nèi)螺紋長度短0.05~0.25mm。相比于API標準接頭，同等規(guī)格下能夠提高50%~70%的抗扭強度，同時具有良好的密封效果。
【IPC分類】E21B17/042
【公開號】CN205243443
【申請?zhí)枴緾N201521090369
【發(fā)明人】李建強, 李 真, 陳長青, 陳玉松, 王青林, 李齊富, 唐家輝
【申請人】中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司, 渤海能克鉆桿有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月24日