CN102251748A - 一种绳索钻杆螺纹连接结构 - Google Patents
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Abstract
一种绳索钻杆螺纹连接结构，包括公螺纹接头和母螺纹接头，母螺纹接头与公螺纹接头的螺纹采用梯形结构，所述梯形结构的螺纹的受力面为负角，非受力面为正角；所述负角的范围是8°-12°，所述正角的范围是30°-60°；在母螺纹接头的根部具有锥度，并且在锥面上设置有台阶状过盈配合面；母螺纹接头与公螺纹接头的接口处设置为负角连接。本发明的钻杆螺纹具有较高的机械性能，在不增加钻杆自重，不增添钻机负担的情况下，适用于孔深3000米以内的钻井施工任务。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺纹连接结构，具体的说是绳索取心钻探施工最重要的扭矩传递的部件的螺纹连接结构，应用于2500米以上超深孔绳索钻杆上。
背景技术
绳索钻杆是绳索取心钻探施工重要的扭矩传递的部件，能够使钻具在钻杆柱顺利捞取和投放，保证岩心的顺利捞取。该类钻杆关键的连接部分一螺纹。需要具以下特点：承受高转速、高扭矩、以及高抗拉强度，并且具有良好的密封性。传统的绳索钻杆设计孔深一般在1500米以内，对深孔或超深孔的施工，该类钻杆强度很难保证，经常会发生钻杆断裂的事故。
传统的绳索钻杆螺纹设计主要采用的锥度对称梯形螺纹设计，一方面，用公母螺纹的不同锥度保证螺纹大端顶径的过盈配合，增强螺纹的连接刚性，改善螺纹的受力状态。另一方面，用对称的牙型半角保证螺纹及牙面宽度，从而保证薄壁钻杆的螺纹的受力截面积，受力面的大小决定了钻杆螺纹的承受载荷；第三，传统的钻杆螺纹密封式螺纹两端的15度密封角配合，该密封面在施工中很容易被磕碰遭到破坏，从而无法使保证钻杆的密封性能。所以传统的钻杆，由于受螺纹牙型截面的限制，该类钻杆只能满足1500米以内孔深的钻进施工，无法满足深孔的施工任务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绳索钻杆螺纹连接结构，在不增加钻杆壁厚的基础上，采用螺纹结构的特殊设计，保证钻杆具有较高强度，以便顺利完成深孔的施工任务。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种绳索钻杆螺纹连接结构，包括公螺纹接头和母螺纹接头，母螺纹接头与公螺纹接头的螺纹采用梯形结构，所述梯形结构的螺纹的受力面为负角，非受力面为正角；所述负角的范围是8°-12°，所述正角的范围是30°-60°；在母螺纹接头的根部具有锥度，并且在锥面上设置有台阶状过盈配合面；母螺纹接头与公螺纹接头的接口处设置为负角连接。
该钻杆螺纹的设计有以下几个特点：
1、公母螺纹锥度采用等锥度的螺纹设计，根据有限元分析优化，1∶22的螺纹锥度螺旋升角的自锁性较好，抗脱扣能力强；
2、螺纹的牙形半角的大小是影响螺纹强度的重要原因之一，同样深度的螺纹(1.2mm牙深)，受力面的牙型角度越小，承载能力越好，甚至可以采用负角度承载受力面，一方面可以增加受力，另一方面可以防止钻杆脱扣。而对于螺纹牙型的非受力面可采用大角度的螺纹半角，增强螺纹根部的受力面积，增大螺纹的承载能力。本专利采用的就是受力面为-10°的负角，非受力面为45°的大角度；
3、该钻杆螺纹密封不仅采用了15度角的公母螺纹啮合密封形式，另外，在在螺纹的根部的台阶状过盈配合面增加了螺纹密封台阶面，使公母螺纹的根部有过盈台阶面，在钻杆拧紧时使台阶面因受力而是台阶面咬合，从而形成螺纹根部大径的密封，增强了螺纹的综合密封性能。
因此，本发明的钻杆螺纹具有较高的机械性能，在不增加钻杆自重，不增添钻机负担的情况下，适用于孔深3000米以内的钻井施工任务。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明所述一种绳索钻杆螺纹连接结构的结构示意图；
具体实施方式
为了保证深孔钻杆具有高强的螺纹连接性能，本发明采用了等锥度不对称负角度梯形螺纹的设计，充分调整分配受力面与非受力面之间的载荷分布，在不增加钻杆壁厚的基础上更好的保证钻杆螺纹强度。
如图1所示，一种绳索钻杆螺纹连接结构，包括公螺纹接头1和母螺纹接头2，母螺纹接头2与公螺纹接头1的螺纹采用梯形结构，所述梯形结构的螺纹的受力面3为负角，非受力面4为正角；所述负角的范围是10°-15°，所述正角的范围是30°-60°；在母螺纹接头2的根部具有锥度，并且在锥面上设置有台阶状过盈配合面5；母螺纹接头2与公螺纹接头1的接口处6设置为负角连接。
该钻杆螺纹的设计有以下几个特点：
1、公母螺纹锥度采用等锥度的螺纹设计，根据有限元分析优化，1∶22的螺纹锥度螺旋升角的自锁性较好，抗脱扣能力强；
2、螺纹的牙形半角的大小是影响螺纹强度的重要原因之一，同样深度的螺纹(1.2mm牙深)，受力面的牙型角度越小，承载能力越好，甚至可以采用负角度承载受力面，一方面可以增加受力，另一方面可以防止钻杆脱扣。而对于螺纹牙型的非受力面可采用大角度的螺纹半角，增强螺纹根部的受力面积，增大螺纹的承载能力。本专利采用的就是受力面为-10°的负角，非受力面为45°的大角度；
3、该钻杆螺纹密封不仅采用了15度角的公母螺纹啮合密封形式，另外，在在螺纹的根部的台阶状过盈配合面增加了螺纹密封台阶面，使公母螺纹的根部有过盈台阶面，在钻杆拧紧时使台阶面因受力而是台阶面咬合，从而形成螺纹根部大径的密封，增强了螺纹的综合密封性能。
因此，本发明的钻杆螺纹具有较高的机械性能，在不增加钻杆自重，不增添钻机负担的情况下，适用于孔深3000米以内的钻井施工任务。
Claims (5)
1.一种绳索钻杆螺纹连接结构，其特征在于，包括公螺纹接头和母螺纹接头，母螺纹接头与公螺纹接头的螺纹采用梯形结构，所述梯形结构的螺纹的受力面为负角，非受力面为正角。
2.根据权利要求1所述的一种绳索钻杆螺纹连接结构，其特征在于，所述负角的范围是8°-12°。
3.根据权利要求1所述的一种绳索钻杆螺纹连接结构，其特征在于，所述正角的范围是30°-60°。
4.根据权利要求1所述的一种绳索钻杆螺纹连接结构，其特征在于，在母螺纹接头的根部具有锥度，并且在锥面上设置有台阶状过盈配合面。
5.根据权利要求1所述的一种绳索钻杆螺纹连接结构，其特征在于，母螺纹接头与公螺纹接头的接口处设置为负角连接。
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