CN105888572A - 一种双台肩钻具螺纹接头 - Google Patents
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Abstract
一种双台肩钻具螺纹接头，在内、外螺纹接头上扣时，内螺纹接头的第一扭矩台肩面首先与外螺纹接头的第一扭矩台肩面接触。随着外螺纹接头的继续旋入，外螺纹接头的第二扭矩台肩面与圆环件接触，形成螺纹接头的副扭矩台肩，圆环件发生弹性变形。当扭矩值达到预设值时，完成上扣操作。优点是：本发明有效地解决双台肩钻具螺纹在上扣时两个扭矩台肩面的良好接触问题和使用过程中的“二次上扣”问题，使双台肩钻具螺纹接头在工作中保持良好的啮合状态提高钻具螺纹接头的使用寿命，适用于超深井、超长水平井、大位移井、长距离定向穿越等复杂工况井。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气勘探开发领域，具体涉及一种双台肩钻具螺纹接头。
背景技术
钻具是石油天然气勘探与开发中的重要工具，是钻柱系统的重要组成部分，各种钻具，如钻杆、加重钻杆、钻铤、转换接头等，通过螺纹连接的方式，形成整根钻柱。钻柱不仅是钻井液的循环通道，而且在钻井中传递扭矩，承受拉压，弯曲，扭转以及振动、冲击等多种载荷的复合作用。钻柱在钻井作业中的运动方式除了绕自身轴线自转外，还常常以井眼轴线为轴线进行公转，从而导致钻具接头与井壁或套管发生摩擦磨损，产生反转运动，使钻具螺纹存在松扣的风险。软硬地层交错引发的钻头的憋钻会对钻柱产生瞬时的反扭矩，使钻具螺纹发生松扣。此外，因钻头破碎岩石的不均匀性导致钻柱承受来自地层反作用力的纵向震动冲击载荷，也使钻柱螺纹接头存在松扣的风险。事实上，钻柱在钻井作业过程中的松扣现象时有发生，从而导致钻具螺纹接头发生粘扣失效和摩擦磨损失效。由于螺纹连接的松扣，扭矩台肩面的接触压力降低，从而导致钻具螺纹扭矩台肩面的刺漏失效。此外，由于螺纹连接的松扣，相互啮合的螺纹连接的应力发生变化，出现局部的高应力区域，使螺纹连接发生疲劳失效，导致螺纹接头的刺漏或断裂。上述的这些失效在公开报道的文献资料里有大量的记载。钻具螺纹接头发生松扣的原因主要有以下几方面的因素：（1）钻具螺纹接头承受的如上所述的复杂的载荷工况；（2）在上扣操作中，上扣扭矩低于接头的名义最小上扣矩值；（3）目前钻具螺纹接头的自身结构。目前普遍所用的双台肩的螺纹接头，采用的是粗牙螺纹。在扭矩台肩接触之前，上扣扭矩值很小，当扭矩台肩接触后，扭矩值迅速飙升到设定的上扣扭矩值，也就是说，当震动或瞬时的反扭矩等其他因素导致相互啮合的接头台肩面发生微小的反向位移时，螺纹接头的扭矩值会迅速下降，尤其是已有一定磨损后的螺纹接头。这是导致钻具螺纹松扣的结构因素。此外，由于双台肩钻具螺纹接头两个扭矩台肩间的尺寸配合精度高，在加工制造中对尺寸公差提出了严格的要求。在实际的双台肩钻具螺纹接头使用过程中，时常出现两个扭矩台肩面没有同时处于良好接触状态，螺纹段各螺纹齿底的应力分布偏离了良好啮合状态时的应力分布，局部螺纹齿底处于高应力状态，导致螺纹接头的高应力疲劳失效。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种双台肩钻具螺纹接头。
本发明的技术方案是：一种双台肩钻具螺纹接头：包括内螺纹接头和外螺纹接头两部分组成，所述的内螺纹接头包括第一扭矩台肩面，第一圆柱段，内螺纹段，第二圆柱段和圆环件；外螺纹接头包括第一扭矩台肩面，第一圆柱段，外螺纹段，第二圆柱段和第二扭矩台肩面；所述圆环件的形状为马鞍形，外表呈凹形，圆环件的外径略大于第二圆柱段的内径，圆环件内径与内螺纹接头的内径相同，长度为5~7mm；所述圆环件材料的屈服强度与钻具材料屈服强度的比值为0.7~0.9；所述内螺纹接头的内螺纹段与外螺纹接头的外螺纹段锥度范围为1:6~1:16；所述内螺纹接头的第一扭矩台肩面与外螺纹接头的第一扭矩台肩的接触面为主扭矩承载面；内螺纹接头内的圆环件与外螺纹接头第二扭矩台肩的接触面为次扭矩承载面。
所述内螺纹接头的圆环件为金属或非金属圆环件。
所述圆环件采用小过盈配合加封固剂的方式固定在内螺纹接头内。
本发明的有益效果是：本发明有效地解决双台肩钻具螺纹在上扣时两个扭矩台肩面的良好接触问题和使用过程中的“二次上扣”问题，使双台肩钻具螺纹接头在工作中保持良好的啮合状态提高钻具螺纹接头的使用寿命，适用于超深井、超长水平井、大位移井、长距离定向穿越等复杂工况井。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的圆环件结构示意图。
其中：1为内螺纹接头、11为第一扭矩台肩面。12为第一圆柱段、13为内螺纹段、14为第二圆柱段、2为外螺纹接头、21为第一扭矩台肩面、22为第一圆柱段、23为外螺纹段、24为第二圆柱段、25为第二扭矩台肩面、3为圆环件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
一种双台肩钻具螺纹接头：包括内螺纹接头1和外螺纹接头2两部分组成，所述的内螺纹接头1包括第一扭矩台肩面11，第一圆柱段12，内螺纹段13，第二圆柱段14和圆环件3；外螺纹接头2包括第一扭矩台肩面21，第一圆柱段22，外螺纹段23，第二圆柱段244和第二扭矩台肩面25；所述圆环件3的形状为马鞍形，外表呈凹形，圆环件3的外径略大于第二圆柱段14的内径，圆环件3内径与内螺纹接头1的内径相同，长度为5~7mm；所述圆环件3材料的屈服强度与钻具材料屈服强度的比值为0.7~0.9；所述内螺纹接头1的内螺纹段13与外螺纹接头2的外螺纹段23锥度范围为1:6~1:16；所述内螺纹接头1的第一扭矩台肩面11与外螺纹接头2的第一扭矩台肩21的接触面为主扭矩承载面；内螺纹接头1内的圆环件3与外螺纹接头2第二扭矩台肩25的接触面为次扭矩承载面。
所述内螺纹接头1的圆环件3为金属或非金属圆环件。
所述圆环件3采用小过盈配合加封固剂的方式固定在内螺纹接头1内。
采用以上实施参数，在内、外螺纹接头上扣时，内螺纹接头1的第一扭矩台肩面11首先与外螺纹接头2的第一扭矩台肩面21接触。随着外螺纹接头2的继续旋入，外螺纹接头2的第二扭矩台肩面25与圆环件3接触，形成螺纹接头的副扭矩台肩，圆环件3发生弹性变形。当扭矩值达到预设值时，完成上扣操作。
采用以上实施参数，内、外螺纹接头在上扣后，圆环件3因弹性变形产生的弹性变形能在螺纹接头上产生预加的轴向压力，使卸扣扭矩增加，提高了钻具螺纹接头的防松性能。
采用以上实施参数，内、外螺纹接头在上扣后，有效地保证了内、外螺纹主台肩面和副台肩面间的良好接触，使双扭矩台肩分担扭矩载荷、提高抗扭性能和疲劳寿命的设计理念得到了充分的实现，提高了钻具螺纹接头使用过程中的安全可靠性。
采用以上实施参数，内、外螺纹接头在上扣后，圆环件3与外螺纹接头2的第二扭矩台肩面25间产生的接触压力，提高了螺纹接头的密封性能。
经试验，本发明的钻具螺纹接头比同规格的API钻具螺纹接头的抗扭性能提高35%，密封压力达到45MPa。
Claims (3)
1.一种双台肩钻具螺纹接头：包括内螺纹接头和外螺纹接头两部分组成，其特征在于，所述的内螺纹接头包括第一扭矩台肩面，第一圆柱段，内螺纹段，第二圆柱段和圆环件；外螺纹接头包括第一扭矩台肩面，第一圆柱段，外螺纹段，第二圆柱段和第二扭矩台肩面；所述圆环件的形状为马鞍形，外表呈凹形，圆环件的外径略大于第二圆柱段的内径，圆环件内径与内螺纹接头的内径相同，长度为5~7mm；所述圆环件材料的屈服强度与钻具材料屈服强度的比值为0.7~0.9；所述内螺纹接头的内螺纹段与外螺纹接头的外螺纹段锥度范围为1:6~1:16；所述内螺纹接头的第一扭矩台肩面与外螺纹接头的第一扭矩台肩的接触面为主扭矩承载面；内螺纹接头内的圆环件与外螺纹接头第二扭矩台肩的接触面为次扭矩承载面。
2.根据权利要求1所述的一种双台肩钻具螺纹接头，其特征在于：所述内螺纹接头的圆环件为金属或非金属圆环件。
3.根据权利要求1所述的一种双台肩钻具螺纹接头，其特征在于：所述圆环件采用小过盈配合加封固剂的方式固定在内螺纹接头内。
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| CN114158270A (zh) * | 2019-07-11 | 2022-03-08 | 贝克休斯油田作业有限责任公司 | 用于在井下组件中使用的防旋转联接 |
| CN114352211A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-15 | 西安德信成科技有限责任公司 | 一种油管和套管组合的密封螺纹连接装配方法 |
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