鉆桿接頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆桿接頭,包括公接頭以及母接頭，公、母接頭通過外、母接頭螺紋相互配合連接；所述公接頭螺紋的分別兩側(cè)設(shè)置有公接頭主臺肩和公接頭副臺肩，所述母接頭螺紋的兩側(cè)分別設(shè)置有母接頭主臺肩和母接頭副臺肩，所述相互配合連接的公、母接頭的螺紋處沿其軸向?yàn)閳A錐形，其錐度為1:12，且所述公接頭大端外徑為φ127±5mm,公、母接頭基面中徑φ100±1mm。本發(fā)明改進(jìn)了相互配合連接的公、母接頭螺紋處的圓錐度，使其結(jié)合力更強(qiáng)，剛性加大，在同樣壁厚的情況下，抗扭性能提高60％以上；降低了連接處的應(yīng)力集中，提高了抗疲勞性。
【專利說明】鉆桿接頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油工程鉆探用具，尤其涉及一種鉆桿接頭。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前地球上陸地淺層石油資源已經(jīng)基本枯竭，沿海國家已轉(zhuǎn)向海洋石油鉆采，內(nèi) 陸國家通過提升鉆探能力尋求深層石油資源。隨著石油勘探技術(shù)和鉆采設(shè)備的改進(jìn)，伴隨 而來的是深井、超深井和強(qiáng)化鉆井對鉆桿接頭的性能提出了更高的要求。
[0003] 石油鉆桿是開采石油和天然氣的重要工具，在鉆井過程中，它是連接地面和地 下的樞紐。鉆桿通過接頭連接起來，接頭上加工有內(nèi)、外螺紋，用以連接各單根鉆桿。在 鉆井過程中，鉆桿接頭受力復(fù)雜、工作環(huán)境非?？量蹋倾@井設(shè)備與工具中的薄弱 環(huán)節(jié)。API鉆桿的脫扣、刺漏及扭斷事故是常見的鉆井事故。常規(guī)API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿接頭是單 臺肩的，該臺肩位于接頭連接螺紋的一端，當(dāng)接頭緊扣之后，該臺肩面具有承擔(dān)鉆桿扭矩的 功能。實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)單臺肩的標(biāo)準(zhǔn)鉆桿接頭的抗扭強(qiáng)度和密封性能都無法滿足復(fù)雜地 質(zhì)環(huán)境要求。目前，市場還有普通雙臺肩鉆桿接頭，其整體結(jié)構(gòu)性差，不能較好地分散鉆桿 接頭受到的應(yīng)力，螺紋容易疲勞斷裂，過量變形導(dǎo)致鉆桿接頭過早報(bào)廢。 申請人:專利申請 號（201210380120. X)公開了一種鉆桿接頭，其特征在于：包括公接頭以及母接頭，公、母接 頭通過外、母接頭螺紋相互配合連接；所述公接頭螺紋的分別兩側(cè)設(shè)置有公接頭主臺肩和 公接頭副臺肩，所述母接頭螺紋的兩側(cè)分別設(shè)置有母接頭主臺肩和母接頭副臺肩；所述公、 母接頭螺紋的錐度為1:6 ;所述公接頭主臺肩根部設(shè)置有截面為半圓狀的環(huán)形凹槽；當(dāng)公、 母接頭處于相連狀態(tài)時(shí)，在所述公、母接頭螺紋與公、母接頭主臺肩之間以及與公、母接頭 副臺肩之間分別設(shè)置有主臺肩密封艙和副臺肩密封艙；所述副、主臺肩密封艙的長度比為 1:1. 9?2. 2?？古ば阅芸梢蕴岣?0%以上。但是不能滿足復(fù)雜工況的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種整體結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良，抗扭強(qiáng) 度更高，能夠較好地分散應(yīng)力的鉆桿接頭。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種鉆桿接頭，包括公接頭以及母接頭，公、 母接頭通過外、母接頭螺紋相互配合連接；所述公接頭螺紋的分別兩側(cè)設(shè)置有公接頭主臺 肩和公接頭副臺肩，所述母接頭螺紋的兩側(cè)分別設(shè)置有母接頭主臺肩和母接頭副臺肩，所 述相互配合連接的公、母接頭的螺紋處沿其軸向?yàn)閳A錐形，其錐度為1:12,且所述公接頭大 端外徑為Φ127±5ι?πι，公、母接頭基面中徑<M00±lmm。
[0006] 本發(fā)明的有益效果為，有益效果：雙臺肩設(shè)計(jì)使得應(yīng)力分布更均勻，在螺紋扣的兩 端都能分擔(dān)載荷，剛性更強(qiáng)，在同樣壁厚的情況下，抗扭性能提高60%以上；降低了連接處 的應(yīng)力集中，提高了抗疲勞性，從而延長使用壽命，允許更多的外徑磨損允許量；允許通過 優(yōu)化設(shè)計(jì)適當(dāng)減少接頭外徑，增加環(huán)空空間，相應(yīng)地降低環(huán)空的循環(huán)壓耗，并提高接頭可打 撈能力；光滑的內(nèi)平滑設(shè)計(jì)，提高接頭的水力學(xué)性能，產(chǎn)生更平穩(wěn)的液流，更小的紊流，減 少?zèng)_蝕；減少水泥和固體顆粒沉積在接頭內(nèi)的機(jī)會(huì)；允許通過優(yōu)化設(shè)計(jì)適當(dāng)增加接頭的內(nèi) 徑，從而降低鉆具內(nèi)的循環(huán)壓耗，提高了鉆柱內(nèi)泵送的效率和能力，增加了鉆柱內(nèi)起下各種 電纜儀器的能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明母接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008] 圖2是本發(fā)明公接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009] 圖中：1_公接頭、2-母接頭，3-公接頭主臺肩，4-公接頭副臺肩，3-1母接頭主臺 肩，4-1母接頭副臺肩，5-圓錐大端直徑，6-圓錐小端直徑。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解為此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本 發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0011] 如圖1、圖2所示，一種鉆桿接頭，包括公接頭以及母接頭，公、母接頭通過外、 母接頭螺紋相互配合連接；所述公接頭螺紋的分別兩側(cè)設(shè)置有公接頭主臺肩和公接頭副 臺肩，所述母接頭螺紋的兩側(cè)分別設(shè)置有母接頭主臺肩和母接頭副臺肩，所述相互配合 連接的公、母接頭的螺紋處沿其軸向?yàn)閳A錐形，其錐度為1:12,且所述公接頭大端外徑為 Φ127±5_,公、母接頭基面中徑Φ100±1_。
[0012] 在優(yōu)選實(shí)施例中，所述相互配合連接的公、母接頭的螺紋的螺距均為3. 5牙/英 寸。
[0013] 下面以本發(fā)明鉆桿來進(jìn)行試驗(yàn)，包括：
[0014] 1.接頭規(guī)格：ΤΜ39
[0015] 2.接頭尺寸：外徑127mm,內(nèi)徑61. 9mm ;
[0016] 3.接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
[0017] 3.1.雙臺肩結(jié)構(gòu)，
[0018] 3. 2.螺紋錐度小（1:12)，
[0019] 3. 3.螺紋牙型進(jìn)一步優(yōu)化，
[0020] 4.高抗扭接頭優(yōu)勢：
[0021] 該類接頭與同尺寸API鉆桿接頭相比，抗扭強(qiáng)度提高65%以上。
[0022] 5.效果驗(yàn)證：
[0023] 5. 1范例：API標(biāo)準(zhǔn)NC38鉆桿接頭（外徑127mm，內(nèi)徑61. 9mm)與高鋼抗扭TM39 接頭上扣扭矩比較：
[0024] 5. 2自美國TH HILL ASSOCIATES INC《DS-1TM》_2《鉆柱設(shè)計(jì)和操作》2004查得， API標(biāo)準(zhǔn)NC38鉆桿接頭，其上扣扭矩為17927N. Μ ;參照SY/T6427-1999《鉆柱設(shè)計(jì)和操作 限度的推薦作法》計(jì)算得出，高抗扭ΤΜ39接頭上扣扭矩為33700Ν. Μ，提高幅度達(dá)88%，并進(jìn) 行了實(shí)際上扣試驗(yàn)驗(yàn)證。
[0025] 5. 3驗(yàn)證方案：
[0026] 高抗扭ΤΜ39接頭上卸扣試驗(yàn)方案
[0027] a.最大上扣扭矩：33700N*m
[0028] b.試驗(yàn)數(shù)量：6對接頭，選以前鋸頭缺陷的接頭進(jìn)行試驗(yàn)。
[0029] c.試驗(yàn)要求：三上三卸，每次上扣均勻涂抹護(hù)絲油，每次卸扣后擦凈護(hù)絲油檢查 螺紋及臺肩面。
[0030] d.記錄：做好試驗(yàn)配對接頭編號、扭矩?cái)?shù)據(jù)、扭矩曲線、鍍銅層損傷及脫落情況、 螺紋受損情況等記錄。
[0031] e.保存上扣曲線記錄。
[0032] 5. 4試驗(yàn)結(jié)果：
[0033] 經(jīng)上扣試驗(yàn)，TM39接頭按照33700N. Μ上扣扭矩上扣時(shí)，上扣扭矩在達(dá)到33700N. Μ的情況下，接頭螺紋完好，雖有個(gè)別接頭有鍍銅輕微脫落，但接頭螺紋仍完好，驗(yàn)證了該接 頭具有較高的抗扭性，驗(yàn)證了該接頭抗扭強(qiáng)度較同規(guī)格API接頭抗扭強(qiáng)度能夠提高65%以 上。（附照片：見試驗(yàn)記錄照片、試驗(yàn)操作照片、試驗(yàn)曲線照片）
[0034] 表1 :高抗扭TM39接頭上扣試驗(yàn)記錄、
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種鉆桿接頭，包括公接頭以及母接頭，公、母接頭通過外、母接頭螺紋相互配合連 接；所述公接頭螺紋的分別兩側(cè)設(shè)置有公接頭主臺肩和公接頭副臺肩，所述母接頭螺紋的 兩側(cè)分別設(shè)置有母接頭主臺肩和母接頭副臺肩，其特征在于，所述相互配合連接的公、母接 頭的螺紋處沿其軸向?yàn)閳A錐形，其錐度為1:12,且所述公接頭大端外徑為Φ127±5πιπι，公、 母接頭基面中徑Φ 100± lmm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿接頭，其特征在于，所述相互配合連接的公、母接頭的螺 紋的螺距均為3.5牙/英寸。
【文檔編號】E21B17/042GK104295246SQ201410507785
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】劉發(fā)順, 張國輝, 武磊 申請人:天津德華石油裝備制造有限公司