專利名稱：一種雙凸緣螺紋連接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種螺紋接頭機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是石油鉆井用的鉆桿連接頭。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)用于石油鉆探的鉆桿和連接頭都是按照API (美國石油協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)制造的，其標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是在鉆桿管體的兩端分別對焊一個(gè)外螺紋接頭和一個(gè)內(nèi)螺紋接頭。圖1是 API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿螺紋接頭示意圖。該鉆桿螺紋接頭由外螺紋接頭21和與之配套螺紋連接的內(nèi)螺紋接頭22組成。外螺紋接頭21具有一個(gè)徑向向外的外臺肩23和一個(gè)徑向向內(nèi)的內(nèi)端面25之間軸向延伸的外螺紋27以及在外臺肩23和外螺紋27之間軸向延伸的基部29。 內(nèi)螺紋接頭22具有一個(gè)徑向向外的外端面24與一個(gè)徑向向內(nèi)的內(nèi)斜面26之間軸向延伸的內(nèi)螺紋28以及在外端面24和內(nèi)螺紋28之間軸向延伸的鏜孔部分30。外螺紋接頭21的外臺肩23到內(nèi)端面25的長度為Li，內(nèi)螺紋接頭22的外端面24到內(nèi)斜面26的長度為L2。上述螺紋接頭承載的扭矩來自外臺肩23和外端面24之間以及外螺紋27和內(nèi)螺紋28之間的摩擦力矩。按照API標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，接頭的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度一般是管體的80%，在鉆探作業(yè)中遇到過大扭矩時(shí)會出現(xiàn)內(nèi)螺紋接頭脹扣或外螺紋接頭斷裂等事故。為了解決接頭抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度低的問題，大都采取將內(nèi)螺紋接頭22的內(nèi)斜面26變更成內(nèi)臺肩，讓外螺紋接頭21的內(nèi)端面25與之接觸，產(chǎn)生額外的摩擦力矩，以此提高接頭的抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。依據(jù)此思路，可以得出與API接頭互換的技術(shù)方案，但是因加工工藝的原因， 內(nèi)螺紋接頭比較難加工。另外，目前的技術(shù)基本都沒有考慮到內(nèi)螺紋接頭的內(nèi)臺肩轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中的問題和內(nèi)螺紋修復(fù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述接頭的技術(shù)缺陷，提供一種雙凸緣螺紋連接頭， 提高其抗扭強(qiáng)度、增強(qiáng)承載能力，并可以API標(biāo)準(zhǔn)接頭互換使用，降低內(nèi)螺紋接頭的內(nèi)臺肩轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中，制造工藝性好，易于對螺紋進(jìn)行修復(fù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種雙凸緣螺紋連接頭，包括外錐形螺紋連接件，內(nèi)錐形螺紋連接件，所述外錐形螺紋連接件上依次設(shè)置有外臺肩、基部、夕卜螺紋、前端部、內(nèi)端面；所述內(nèi)錐形螺紋連接件上相應(yīng)的依次設(shè)置有外端面、鏜孔部、內(nèi)螺紋、后端部、內(nèi)臺肩；從所述外臺肩到所述內(nèi)端面之間的長度大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭的外臺肩到內(nèi)端面的長度，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外端面到內(nèi)斜面的長度；從所述外端面到內(nèi)臺肩之間的長度大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭的外臺肩到內(nèi)端面的長度， 但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外端面到內(nèi)斜面的長度。所述外螺紋從與所述前端部相鄰的第一個(gè)外螺紋徑向向外延伸到與所述基部相鄰的最后一個(gè)外螺紋處的錐度為1 6。所述內(nèi)螺紋從與所述鏜孔部相鄰的第一個(gè)內(nèi)螺紋徑向向內(nèi)延伸到與所述后端部相鄰的最后一個(gè)內(nèi)螺紋處的錐度為1 6。[0009]所述外錐形螺紋連接件的內(nèi)端面的外徑小于外螺紋沿錐度方向延伸至內(nèi)端面處的螺紋根部的外徑。所述內(nèi)錐形螺紋連接件的內(nèi)臺肩的內(nèi)徑大于內(nèi)螺紋沿錐度方向延伸至內(nèi)臺肩處的螺紋頂部的內(nèi)徑，小于等于與后端部相鄰的最后一個(gè)內(nèi)螺紋的螺紋頂部的內(nèi)徑。所述內(nèi)錐形螺紋連接件的后端部與內(nèi)臺肩鄰接處設(shè)置有過渡圓角，其半徑為
I.5 3mm ο進(jìn)一步的，當(dāng)外錐形螺紋連接件和內(nèi)錐形螺紋連接件手動擰緊時(shí)，所述外錐形螺紋連接件的內(nèi)端面與所述內(nèi)錐形螺紋連接件的內(nèi)臺肩具有0 0. 6mm的間隙。本實(shí)用新型是在API標(biāo)準(zhǔn)接頭的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)進(jìn)一步 改進(jìn)，其抗扭強(qiáng)度高于API 標(biāo)準(zhǔn)接頭的抗扭強(qiáng)度，同時(shí)增強(qiáng)了承載能力，并可以API標(biāo)準(zhǔn)接頭互換使用。降低了內(nèi)螺紋接頭的內(nèi)臺肩轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中，在內(nèi)錐形螺紋連接件上增設(shè)了鏜孔部和后端部，使內(nèi)錐形螺紋更加易于加工和修復(fù)。

圖1是API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿螺紋接頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1_外錐形螺紋連接件，2-內(nèi)錐形螺紋連接件，3-外臺肩，4-外端面，5-內(nèi)端面，6-內(nèi)臺肩，7-外螺紋，8-內(nèi)螺紋，9-基部，10-鏜孔部，11-前端部，12-后端部，13-過渡圓角，21-外螺紋接頭，22-內(nèi)螺紋接頭，23-外臺肩，24-外端面，25-內(nèi)端面，26-內(nèi)斜面， 27-外螺紋，28-內(nèi)螺紋，29-基部，30-鏜孔部分，Ll-外臺肩23到內(nèi)端面25的長度，L2-外端面24到內(nèi)斜面26的長度，L3-外臺肩3到所述內(nèi)端面5之間的長度，L4-外端面4到內(nèi)臺肩6之間的長度。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖2，本實(shí)用新型提供的雙凸緣螺紋連接頭，包括外錐形螺紋連接件1，內(nèi)錐形螺紋連接件2，所述外錐形螺紋連接件1上依次設(shè)置有外臺肩3、基部9、外螺紋7、前端部
II、內(nèi)端面5；所述內(nèi)錐形螺紋連接件2上相應(yīng)的依次設(shè)置有外端面4、鏜孔部10、內(nèi)螺紋8、 后端部12、內(nèi)臺肩6。從所述外臺肩3到所述內(nèi)端面5之間的長度L3大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭21 的外臺肩23到內(nèi)端面25的長度Li，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭22的外端面24到內(nèi)斜面26的長度L2 ；從所述外端面4到內(nèi)臺肩6之間的長度L4大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭21的外臺肩23到內(nèi)端面25的長度Li，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭22的外端面24 到內(nèi)斜面26的長度L2。所述外螺紋7從與所述前端部11相鄰的第一個(gè)外螺紋徑向向外延伸到與所述基部9相鄰的最后一個(gè)外螺紋處的錐度為1 6。相對應(yīng)的，所述內(nèi)螺紋8從與所述鏜孔部10相鄰的第一個(gè)內(nèi)螺紋徑向向內(nèi)延伸到與所述后端部12相鄰的最后一個(gè)內(nèi)螺紋處的錐度也為1 6。所述外錐形螺紋連接件1的內(nèi)端面5的外徑小于外螺紋7沿錐度方向延伸至內(nèi)端面5處的螺紋根部的 外徑。所述內(nèi)錐形螺紋連接件2的內(nèi)臺肩6的內(nèi)徑大于內(nèi)螺紋8沿錐度方向延伸至內(nèi)臺肩6處的螺紋頂部的內(nèi)徑，小于等于與后端部12相鄰的最后一個(gè)內(nèi)螺紋的螺紋頂部的內(nèi)徑。所述內(nèi)錐形螺紋連接件2的后端部12與內(nèi)臺肩6鄰接處設(shè)置有過渡圓角13，其半徑為1. 5 3mm。當(dāng)外錐形螺紋連接件1，內(nèi)錐形螺紋連接件2手動擰緊時(shí)，所述外錐形螺紋連接件 1的內(nèi)端面5與所述內(nèi)錐形螺紋連接件2的內(nèi)臺肩6具有0 0. 5mm的間隙。由于外螺紋接頭1的內(nèi)端面5的外徑小于外螺紋7沿錐度方向延伸至內(nèi)端面5處的螺紋根部的外徑，外臺肩3到內(nèi)端面5之間的長度L3大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭21 的外合肩23到內(nèi)端面25的長度Li，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭22的外端面24到內(nèi)斜面26的長度L2，因此保證了外螺紋接頭1與API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭22的互換性。由于內(nèi)錐形螺紋連接件2的內(nèi)臺肩6的內(nèi)徑大于內(nèi)螺紋8沿錐度方向延伸至內(nèi)臺肩6處的螺紋頂部的內(nèi)徑，外端面4到內(nèi)臺肩6之間的長度L4大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭21外臺肩23到內(nèi)端面25的長度Li，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭22的外端面24到內(nèi)斜面26的長度L2，因此保證了內(nèi)螺紋接頭2與API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭21的互換性。由干內(nèi)臺肩6的內(nèi)徑小于等于與后端部12相鄰的最后一個(gè)內(nèi)螺紋的螺紋頂部的內(nèi)徑，因此在接頭的螺紋修復(fù)過程中，不會傷及內(nèi)螺紋8的螺紋頂部，保證了內(nèi)螺紋8的完整性，不但加工容易，而且不影響螺紋修復(fù)后接頭的使用性能。由于后端部12與內(nèi)臺肩6設(shè)置有過渡圓角13，因此降低了后端部分12與內(nèi)臺肩 6之間的應(yīng)力集中，延長了使用壽命。當(dāng)超扭矩上扣或井下扭矩過大時(shí)，外錐形螺紋連接件1的內(nèi)端面5與內(nèi)錐形螺紋連接件2的內(nèi)臺肩6的間隙減小直至消失，使接頭部分形成了一個(gè)剛性體，提高了接頭的抗扭強(qiáng)度和抗彎能力，使接頭的抗扭強(qiáng)度高于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿接頭。采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，選用51/2 鉆桿接頭，其外徑為184. 15mm,內(nèi)徑為 88. 9mm，接頭屈服強(qiáng)度為827MPa，手動擰緊時(shí)，外錐形螺紋連接件1的內(nèi)端面5與內(nèi)錐形螺紋連接件2的內(nèi)臺肩6具有0. 15mm的間隙，內(nèi)錐形螺紋連接件2的后端部12與內(nèi)臺肩6 的圓角半徑13為2mm。經(jīng)過計(jì)算機(jī)模擬仿真計(jì)算，API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿接頭抗扭強(qiáng)度為98. 3kNm, 本實(shí)用新型接頭的抗扭強(qiáng)度為140. lkNm，提高了 42. 5個(gè)百分點(diǎn)，而后端部與內(nèi)臺肩轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力僅為335MPa。本實(shí)用新型采用的結(jié)構(gòu)簡單有效，良好的工藝性，減少了安全事故發(fā)生，并且可以與API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿接頭互換使用。本實(shí)用新型提供的雙凸緣螺紋連接頭，其抗扭強(qiáng)度和抗彎能力高于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿螺紋接頭，特別適用于在深井、超深井、定向井、水平井、大斜度井等高難度井的鉆探施工。當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種雙凸緣螺紋連接頭，包括外錐形螺紋連接件(1)，內(nèi)錐形螺紋連接件(2)，其特征在于所述外錐形螺紋連接件(1)上依次設(shè)置有外臺肩(3)、基部(9)、外螺紋(7)、前端部(11)、內(nèi)端面(5)；所述內(nèi)錐形螺紋連接件(2)上相應(yīng)的依次設(shè)置有外端面(4)、鏜孔部 (10)、內(nèi)螺紋(8)、后端部(12)、內(nèi)臺肩(6)；從所述外臺肩(3)到所述內(nèi)端面(5)之間的長度(L3)大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭(21)的外臺肩(23)到內(nèi)端面(25)的長度(Li)，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭(22)的外端面(24)到內(nèi)斜面(26)的長度(L2)；從所述外端面(4)到內(nèi)臺肩(6)之間的長度(L4)大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭(21)的外臺肩(23) 到內(nèi)端面(25)的長度(Li)，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭(22)的外端面(24)到內(nèi)斜面 (26)的長度(L2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸緣螺紋連接頭，其特征在于所述外螺紋(7)從與所述前端部(11)相鄰的第一個(gè)外螺紋徑向向外延伸到與所述基部(9)相鄰的最后一個(gè)外螺紋處的錐度為1 6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸緣螺紋連接頭，其特征在于所述內(nèi)螺紋(8)從與所述鏜孔部(10)相鄰的第一個(gè)內(nèi)螺紋徑向向內(nèi)延伸到與所述后端部(12)相鄰的最后一個(gè)內(nèi)螺紋處的錐度為1 6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸緣螺紋連接頭，其特征在于所述外錐形螺紋連接件(1) 的內(nèi)端面(5)的外徑小于外螺紋(7)沿錐度方向延伸至內(nèi)端面(5)處的螺紋根部的外徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸緣螺紋連接頭，其特征在于所述內(nèi)錐形螺紋連接件(2) 的內(nèi)臺肩(6)的內(nèi)徑大于內(nèi)螺紋⑶沿錐度方向延伸至內(nèi)臺肩(6)處的螺紋頂部的內(nèi)徑， 小于等于與后端部(12)相鄰的最后一個(gè)內(nèi)螺紋的螺紋頂部的內(nèi)徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸緣螺紋連接頭，其特征在于所述內(nèi)錐形螺紋連接件(2) 的后端部(12)與內(nèi)臺肩(6)鄰接處設(shè)置有過渡圓角(13)，其半徑為1.5 3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸緣螺紋連接頭，其特征在于當(dāng)外錐形螺紋連接件(1)， 內(nèi)錐形螺紋連接件(2)手動擰緊時(shí)，所述外錐形螺紋連接件(1)的內(nèi)端面(5)與所述內(nèi)錐形螺紋連接件(2)的內(nèi)臺肩(6)具有0 0. 6mm的間隙。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種雙凸緣螺紋連接頭，包括外錐形螺紋連接件，內(nèi)錐形螺紋連接件，所述外錐形螺紋連接件上依次設(shè)置有外臺肩、基部、外螺紋、前端部、內(nèi)端面；所述內(nèi)錐形螺紋連接件上相應(yīng)的依次設(shè)置有外端面、鏜孔部、內(nèi)螺紋、后端部、內(nèi)臺肩；從所述外臺肩到所述內(nèi)端面之間的長度大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭的外臺肩到內(nèi)端面的長度，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外端面到內(nèi)斜面的長度；從所述外端面到內(nèi)臺肩之間的長度大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭的外臺肩到內(nèi)端面的長度，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭的外端面到內(nèi)斜面的長度。本實(shí)用新型采用的結(jié)構(gòu)提高了其抗扭強(qiáng)度，并可與API標(biāo)準(zhǔn)接頭互換使用，制造工藝性好，易于對螺紋進(jìn)行修復(fù)。
文檔編號E21B17/042GK202064850SQ20112018898
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
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