CN107636250B - 用于冲击式钻柱构件的螺纹联接端 - Google Patents

Abstract

一种用于钻柱构件的螺纹联接，其具有本体，在本体上形成有螺纹。通过在所述螺纹的至少一个轴向端(300)处减小螺纹深度并且通过适配在最末端的螺旋圈处的所述螺纹的牙顶或者牙底的最末端的齿侧而在所述螺纹处实现了应力集中的减少和对弯曲力矩的抵抗。

Description

用于冲击式钻柱构件的螺纹联接端

技术领域

本发明涉及一种用于钻柱构件的螺纹联接，并且具体地，但是不是专门地，涉及其中螺纹在第一和/或第二端处的深度减小以对于弯曲力加强联接并且减小应力集中的螺纹接头的一半。

背景技术

用于创建长钻孔的钻孔典型地包括多个伸长的钻柱杆，该多个伸长的钻柱杆被相互连接的阳型螺纹端和阴型螺纹端端对端联接到一起。如将会理解的，阳型螺纹端和阴型螺纹端两者的螺纹都经受应力集中，这导致钻柱构件的材料疲劳和使用寿命的减少。通常，特别地由于在钻孔期间和潜在地在收回准备期间由于钻柱的大的横向移位而施加在联接上的弯曲力矩，应力集中趋向于在螺纹的轴向端中的一个轴向端或两个轴向端处最高。在WO 2007/133145和WO 2008/150207中描述了改进螺纹接头的尝试。

EP 1066448描述了一种用于冲击式钻孔的螺纹联接，其中柱形外螺纹具有至少一个螺纹端，在该至少一个螺纹端中，螺纹深度减小，以试图减小对螺纹的损坏的可能性。然而，现有螺纹接头在使用期间仍然易受应力集中和疲劳影响并且对于提供优于现有构造的提高的强度和耐久性的螺纹联接存在需求。

发明内容

本发明的目的是提供钻柱构件，该钻柱构件具有螺纹联接端，以形成钻柱的部分，其中，该联接端被构造成耐受作用于钻柱上的非对称的加载力，以减小在螺纹区段处的应力和疲劳并且最小化联接的失效的风险。进一步目的是提供构造用于肩部或者底部接触的联接的阳型部和/或阴型部，其中，螺纹被特别地构造用以最小化在螺纹的轴向端处的应力集中。

通过提供适合用于肩部或者底部接触的钻柱构件的阳型和/或阴型联接端实现了这些目的，其中，对螺纹的至少一个轴向端进行适配，其轮廓与在轴向上处在螺纹端中间的螺纹的主长度不同。特别地，本发明的联接包括渐缩的螺纹深度，以朝向螺纹端在螺纹的周向路径中减小。相应地，螺纹的端部在螺纹深度方面没有任何急剧或者突然的变化。已经发现这种构造使得在螺纹端处的应力集中最小化，同时仍然提供可以被方便地并且可靠地联接和断开的阴型端和阳型端的螺纹。通过最小化螺纹的最末端的螺旋圈的轴向长度并且特别地通过构造至少部分地限定在该最后的螺旋圈内的螺纹的牙顶或者牙底的轴向最末端的齿侧的形状轮廓而实现了对于弯曲力的抵抗。即，根据本主题发明，在螺纹深度减小的螺纹的轴向端部过渡区域内，最末端的螺旋圈的牙顶或者牙底的最末端的齿侧的轴向长度以比在同一牙顶或者牙底的交替侧处的邻近齿侧的轴向长度的任何变化要大的速率减少。

根据本发明的一个方面，提供用于钻孔的钻柱构件的螺纹联接，包括：本体，本体具有带有纵向轴线的部分，螺纹围绕该纵向轴线延伸，以形成螺纹接头的一半；螺纹，以螺旋圈的形式由沿着本体周向并且轴向延伸的至少一个脊部形成螺纹，螺旋圈具有被相应的齿侧轴向分开的牙顶和牙底，且该螺纹具有轴向间隔开的第一螺纹端和第二螺纹端；其中，螺纹沿径向方向在第一和/或第二端处的深度渐缩，以朝向螺纹的所述端部在轴向方向上沿着螺纹的周向路径减小；其特征在于：轴向最末端的螺旋圈的牙顶或者牙底的轴向最末端的齿侧的轴向长度以比在该轴向最末端的螺旋圈的所述牙顶或者牙底的交替的轴向侧处的邻近齿侧大的速率减小。

相应地，最末端的齿侧的周向路径相对于邻近齿侧的周向路径朝向轴向最末端的螺旋圈的牙顶或者牙底在螺纹的周向路径中倾斜或者弯曲，使得最末端的齿侧的轴向长度小于在螺纹的端部过渡区域内的邻近齿侧的轴向长度，在螺纹的端部过渡区域内，螺纹的深度减小。在螺纹的轴向端(一个或多个)处的过渡区域相应地包括：“过渡始点”，该“过渡始点”对应于螺纹的深度等于在螺纹的轴向内部区域处的深度的位置(在最末端的螺旋圈的周向路径内)；和“过渡终点”，该“过渡终点”对应于螺纹深度等于或者大致等于零的位置。即，具有减小的螺纹深度的过渡区域在最末端的螺旋圈的一部分上周向延伸。这种构造有利于最小化在螺纹端(一个或多个)处的应力集中并且最小化过渡区域延伸经过的轴向距离。这具有增加与螺纹区段轴向相邻的本体的非螺纹区域的轴向距离的效果。已经发现本发明有利于肩部接触构造，从而最大化在螺纹的终点/始点和提供肩部接触的径向肩部之间的轴向分开距离。轴向分开肩部和螺纹的作用是最小化应力和对于弯曲力矩的抵抗。

在该说明书内提到“齿侧(flank)”包含了作为轴向延伸的螺旋脊部的构成部分的、处于邻近牙顶和牙底之间的在轴向方向上的区域。相应地，在牙顶和牙底的每一个轴向侧处的齿侧可以是相同的并且包括相同的轴向长度，在该轴向长度上，螺纹是均匀的。另外地，在齿侧处的表面可以限定锥体的区段，从而在通过联接轴向延伸的横截面平面中是基本线性的。

可选地，在一个完整螺旋圈的0.1至0.8(大致30至290度并且特别地36至288度)或者更优选地0.2至0.6(大致70至220度并且特别地72至216度)的范围中，轴向最末端的螺旋圈的螺纹的深度减小至零。

可选地，本体的形成有螺纹的部分是基本柱形的。根据进一步可选的构造，上面形成有螺纹的部分可以是锥形的。本发明的螺纹与现有的螺纹构造相应兼容。

优选地，邻近齿侧的轴向长度大致等于轴向定位于最末端的螺旋圈之间的螺旋圈的齿侧中的任一个齿侧的轴向长度。这种构造有利于维持螺纹端处的螺纹的螺距，以避免与联接螺纹接头和断开螺纹接头有关的问题。

可选地，螺纹在本体的该部分处在外部形成，以代表阳型联接端。可替代地，螺纹可以在本体的该部分处在内部形成，以代表阴型联接端。可选地，本主题发明可以应用于螺纹的两端或者单个端，该单个端仅为轴向内端(与肩部或者钻柱构件的主长度轴向相邻地定位)或者外端(与钻柱构件的作为阳型联接端或者阴型联接端的一端轴向相邻地定位)。

当本主题发明被设置在阳型联接处时，本体可以包括非螺纹柄部，螺纹的深度沿着螺纹的周向路径减小至非螺纹柄部中。可选地，本体可以包括环形侧表面，该环形侧表面从非螺纹柄部的一个轴向端径向突出，且该侧表面横向于或者基本垂直于纵向轴线对准。这种构造提供螺纹联接的肩部接触构造。优选地，本主题发明被设置在螺纹的、轴向最靠近环形侧表面的那一端部处，从而最大化在螺纹的始点和环形侧表面之间的轴向分开距离。

优选地，牙顶的相应的齿侧在不包括轴向最末端的螺旋圈的螺纹的轴向长度上包括基本相等的轴向长度。轴向最末端的螺旋圈的牙顶或者牙底的轴向最末端的齿侧相应地小于轴向内部的牙顶(在最末端的螺旋圈之间延伸)的螺纹的相应的齿侧的轴向长度。相应地，在螺纹的不包括端部过渡区域(一个或多个)的全部轴向长度上，螺纹是基本均匀的。相应地，本主题发明与传统的钻柱构件的现有阳型端或者阴型端兼容，并且包括与用于形成钻柱构件的部分的螺旋螺纹区段和锥形螺纹区段两者的现有标准一致的螺纹轮廓和构造。

因为最末端的齿侧的轴向长度以比邻近齿侧大的速率减小，所以可以认为最末端的齿侧的周向路径横向于邻近齿侧的周向路径对准，效果是：螺纹的轴向最末端部分看起来朝向螺纹的轴向内部区域轴向向内弯曲。这种构造避免螺纹的端部过渡区域(一个或多个)从螺纹的主体轴向向外突出，从而提供轴向紧凑的螺纹区段。

可选地，螺纹在牙顶的径向位置处的直径等于或者大于轴向向螺纹的一侧的本体的直径。可替代地，螺纹在牙顶的径向位置处的直径等于或者小于轴向向螺纹的一侧的本体的直径。相应地，螺纹可以被认为是立起凸出于主体上或者凹进到本体中。

在该说明书内提到的Dy对应于在螺纹区段的直径方向上的相反两侧上的(螺旋脊部的)牙顶处的径向位置之间的直径方向上的距离，以表示螺纹区段的最大直径。在螺纹区段是基本锥形的情况下，Dy对应于具有最大半径/直径的那个轴向最末端牙顶的直径方向上的距离。在该说明书中提到的Ds对应于非螺纹柄部的最小(最小的)直径并且Dm对应于主长度区段的直径。另外地，在该说明书内提到的Di对应于在螺纹区段的直径方向上的相反两侧上的(螺旋脊部的)牙底处的径向位置之间的直径方向上的距离，以表示螺纹区段的最小直径。在螺纹区段是基本锥形的情况下，Di对应于具有最大半径/直径的轴向最末端牙底的直径方向上的距离。

在该说明书内，提到的Ls对应于在螺纹区段的轴向内端和肩部或者主长度区段的所述侧表面之间限定的非螺纹柄部的轴向长度，并且Lt对应于在螺纹退出端之间的螺纹区段的轴向长度。

优选地，Ls小于螺纹区段的轴向长度Lt。可选地，非螺纹柄部的直径(Ds)大致等于或者小于主长度区段的直径(Dm)。可选地，Ds可以大致等于Dy。

优选地，Ds小于Dy。优选地，Ds小于在螺纹区段的直径方向上的相反两侧上的(在螺旋脊部之间的)牙底的径向位置之间的直径方向上的距离(Di)。更加优选地，Ds可以处于(Di减Td)至(Di减4Td)的范围中，其中Td是在牙顶和牙底的径向位置之间的与纵向轴线垂直的螺纹深度。更加优选地，Ds处于(Di减Td)至(Di减3Td)的范围中。最优选地，Ds等于Di减2Td。包括如在这里详述的Ds构造的插头有利于允许优化与肩部的所述环形侧表面或者主长度区段的所述端部相邻的过渡区域。特别地，小于Di的Ds实现轴向更长的过渡区域以及在非螺纹柄部和(肩部或者主长度区段的)环形侧表面之间的过渡部处的更大的曲率半径。相应地，Ds的本发明构造最小化在插头的基部处(在它与主长度或者肩部区段的连接部(junction)处)的应力集中。Ds的本发明构造与Ls组合相应地有利于提供抵抗弯曲应力的冲击构件，并且还构造用以在使用中当钻柱的构件完美地轴向对准时以及还有当被偏转(稍微地横向于彼此对准)时承受由于撞击冲击波通过插头的传递而引起的应力。

优选地，轴向最靠近侧表面的过渡区域的曲率包括至少三个或者至少四个曲率半径。可选地，过渡区域的曲率包括三个至六个或者三个至四个曲率半径。优选地，在过渡区域处的半径从(肩部或者主长度的)侧表面朝向非螺纹柄部的最小直径(Ds)在轴向方向上增加。优选地，过渡区域包括三个或者四个不同的曲率半径。在R1最靠近侧表面定位并且R4位于非螺纹柄部的最小直径Ds处并且限定该最小直径Ds的情况下的过渡区域处，可选地，第一曲率半径R1大致是第二曲率半径的一半R1≈R2/2；可选地，R2大致是第三曲率半径的一半R2≈R3/2；可选地，R3大致是第四曲率半径的三分之一R3≈R4/3。

本主题发明被特别地构造成用于冲击式钻构件的螺纹插头。经由螺纹和非螺纹柄部(如在这里详述的那样)的构造实现的伸长构件且特别地是阳型插头适合于承受由撞击式冲击的传递引起的弯曲力和应力集中，同时最小化在传递期间的冲击波大小的任何减小。插头的螺纹轮廓适合用于冲击钻孔并且优选地是，螺纹包括沿着螺纹区段Lt的轴向长度的均匀直径。即，螺纹区段优选地被形成为基本柱形区段。这样，该螺纹轮廓是明显地坚固耐用的，以承受冲击波传递和因此高加载力。特别地，本主题发明包括以下螺纹，该螺纹对于钻构件随着增加的相应的外径而具有在范围5至50mm中的螺距长度。另外地，本主题发明的螺纹的螺距角(pitch angle)可以对于具有相应的螺距长度和外径的构件在范围5至10°中，其中螺距角是在螺旋形螺纹路径的路径和与伸长构件的纵向轴线垂直的切线之间延伸的角度θ。另外地，根据本发明的方面的螺纹区段的直径Dy(螺纹牙顶间距离)对于相应的螺距长度和螺距角可以在范围15至120mm中。相应地，本主题发明可以包括以下螺纹构造，其中，螺距长度/螺纹直径的商在范围0.3至0.6；0.35至0.55并且可选地在0.4至0.46中。

根据本发明的第二方面，提供钻柱构件，包括如在这里要求保护的螺纹联接，其中该构件包括以下中的任一个：钻杆；钻管；柄部转矩器；钻头。

附图说明

现在将仅仅通过实例并且参考附图描述本发明的具体实现方式，在附图中：

图1是钻柱的一部分的外部透视图，钻柱包括柄部转接器，该柄部转接器经由阳型和阴型联接接头而在轴向上经由一端联接到钻杆；

图2是根据本发明的具体实现方式的图1的柄部转接器的透视图；

图3是图2的柄部转接器的阳型端的透视图；

图4是图1的钻杆的阴型联接端的透视图；

图5是通过图3的阳型螺纹端的伸长的横截面视图；

图6是通过图3的阳型螺纹端的横截面透视图；

图7是图3的螺纹阳型端的另一外部透视图；

图8是图7的阳型螺纹区段的轴向最内端的放大的外部透视图；

图9是根据本发明的另一具体实现方式的图8的柄部转接器的阳型插头(spigot)联接端的外部透视图。

具体实施方式

将通过实例参考作为钻柱构件以形成钻柱的部分的柄部转接器描述本主题发明。将会理解，本主题发明能够适用于适合用于阳型螺纹构件和阴型螺纹构件轴向配合在一起的联接接头的肩部接触构造或者底部接触构造的钻柱的任何伸长构件。相应地，本主题发明可以应用于钻杆、钻管、柄部、柄部转接器、钻头、轴或者在钻柱的驱动端处或者在钻柱的钻头端处安装的转接器。

参考图1，钻柱包括伸长的柄部转接器100，该伸长的柄部转接器100经由由柄部转接器100的阳型螺纹端和钻杆101的阴型螺纹端形成的螺纹联接(coupling)104而轴向联接到最末端钻杆101。钻柱构件100、101两者均经由其中转接器100的阳型联接的环形侧表面102与钻杆101的阴型套筒的对应的环形侧表面103以触碰接触的方式接合的“肩部接触”而联接。

参考图2，柄部转接器100包括主长度区段202，主长度区段202具有第一端200和第二端201并且被构造成经由第二端201安装在与冲击锤相邻的钻柱的驱动端处。冲洗孔206在主长度区段202内形成，以允许将冲洗流体引入到在冲洗孔206和第一端200之间通过转接器100的轴向向前长度部分轴向延伸的中心孔205中。主长度区段202被从阳型插头208径向突出的环形肩部207朝向第一端200终止，阳型插头208的外部直径小于肩部207和主长度区段202的对应的外部直径。相应地，环形侧表面102被设置在插头208和肩部207之间的轴向连接部处，以提供用于抵靠螺纹阴型联接的环形侧表面103的肩部接触表面。插头208被轴向划分成朝向第一端200轴向延伸的螺纹区段204和轴向定位于螺纹区段204和肩部207中间的非螺纹柄部203。

参考图3，螺纹区段204在非螺纹柄部203和位于转接器第一端200处的最末端的锥形区段303之间轴向延伸。螺纹区段204包括：第一螺纹端301，第一螺纹端301终止于锥形区段303处；和第二螺纹端300，第二螺纹端300终止于非螺纹柄部203处。螺纹区段204由单头(single start)螺旋螺纹形成，在该螺纹中，单个脊部302遵循在锥形区段303和非螺纹柄部203之间围绕插头208周向延伸的螺旋路径。参考图4，螺纹阳型插头208被构造成被接纳在阴型套筒404内，阴型套筒404包括设置在套筒404的面向内部的表面405处的对应的螺纹区段400。螺纹区段400在这个中空柱体的第一轴向端401和第二轴向端402之间轴向延伸，并且包括第一螺纹端403和第二螺纹端(未示出)，第二螺纹端朝向套筒的第二端402轴向定位。本发明是参考阳型插头208描述的，但是如将会理解的是，本发明还可以被应用于在套筒404内内部形成的螺纹400。

参考图3至6，插头208的螺纹脊部302可以被认为包括多个螺旋圈，每一圈围绕转接器100的中心轴线304在外部在插头208之上延伸360°。相应地，每一圈可以被认为如在图6中所示的那样包括轴向和周向始点601和对应的轴向和周向终点602。每一个螺旋圈包括牙顶500和对应的牙底501，且牙顶500和牙底501被相应的齿侧502a、502b分开。每一个齿侧502a、502b在牙顶500和相邻的牙底501之间轴向延伸，基本横向于轴线304对准。相应地，每一个齿侧502a、502b被形成为在每一个牙顶500和轴向上邻近的牙底501之间提供平滑过渡的、倾斜的并且下降的弯曲表面600a、600b。

参考图5，螺纹区段204包括多个轴向内部螺旋圈505、第一轴向最末端螺旋圈503(其终止于锥形区段303处)和第二最末端螺旋圈504(其终止于非螺纹柄部203处)。根据该具体实现方式，最末端的螺旋圈503、504的形状、尺寸和/或构造不同于轴向内部螺旋圈505并且被特别地构造用以减轻由弯曲力引起的、在螺纹区段204处的应力集中。具体地，与在牙底501和牙顶500之间的径向距离对应的螺纹的深度506，相对于在最内螺旋圈505处的深度506，在每一个最末端的螺旋圈503、504处减小。参考图7，轴向内部的最末端的螺旋圈504包括大体上由附图标记700示出的过渡区域，在该过渡区域内，脊部302的螺纹深度506从轴向内部螺旋圈505的水平降低至零。根据该具体实现方式，过渡区域700在如在螺旋圈的始点601和螺旋圈的终点602之间限定的一个完整螺旋圈的0.2至0.3(90度)的范围中的距离上周向延伸。过渡区域700由过渡始点802和过渡终点803周向限定。区域700被轴向限定，从而包含了最靠近非螺纹柄部203轴向定位的轴向最末端的齿侧502c和最靠近轴向内部螺旋圈505轴向定位的轴向最内齿侧502d。相应地，过渡区域700在轴向邻近的牙底501之间轴向延伸。

参考图8，螺纹深度506从过渡始点802到过渡终点803减小，同时(如在轴向邻近的牙顶500之间限定的)螺纹的螺距在螺纹区段204的全部轴向长度上被维持恒定。在过渡始点802处的螺纹深度大致等于在轴向内部螺旋圈505处的螺纹深度506并且在过渡终点803处的螺纹深度506是零(或者基本是零)。在过渡区域700内的轴向最末端的螺旋圈504包括在每一个轴向侧处被两个非对称的齿侧502c、502d接界的牙顶500。特别地，内部齿侧502d的轴向长度801基本大于最末端的齿侧502c的对应的轴向长度800，且这个相对差异在始点802和终点803之间的过渡区域700的全部周向长度上延伸。具体地，最末端的齿侧502c的周向路径朝向牙顶500在螺纹的周向路径中倾斜或者弯曲，使得随着螺纹深度从过渡始点802到过渡终点803减少，最末端的齿侧502c的轴向长度800以比内部齿侧502d的速率大的速率减少。相应地，向内部齿侧502c的最内轴向侧创建区域804，该区域804的外部直径大致等于非螺纹柄部203的外部直径。这样，可以认为，随着在端部300处的螺纹由于最末端的齿侧502c的形状轮廓和定向的变化而被截头(truncated)，非螺纹柄部203轴向延伸到螺纹区段204中。根据该具体实现方式，在过渡区域700的中间周向点(始点802和终点803之间的中点)处的齿侧502c的轴向长度是内部齿侧502d的对应的轴向长度的大致0.4至0.7。相应地，最末端的螺旋圈504的轴向最末端的齿侧502c的周向路径被不平行于或者横向于以下对准：i)在过渡区域700内的内部齿侧502d的周向路径和ii)轴向内部螺旋圈505的对应的齿侧502a、502b。

参考图9详述了阳型插头208的另一个具体实现方式。图9与参考图1至8示出并且描述的实施例不同在于，非螺纹柄部203在侧面102和螺纹端300之间在轴向方向上包括连续弯曲的形状轮廓。然而，以下根据图9的实施例描述的螺纹区段204的构造也能够应用于图1至8的实施例。

参考图9并且为了优化插头208的强度以抵抗由钻柱在冲击钻孔期间遭受的弯曲力，商Ls/Dy在0.4至1.0的范围中并且根据该具体实现方式是0.5至0.7，其中Ls对应于在螺纹区段300的轴向内端和侧表面102之间限定的非螺纹柄部203的轴向长度；并且Dy对应于在螺纹区段204的直径方向上的相反两侧上的牙顶500的径向位置之间的直径方向上的距离。另外地并且如在这里详述的是，Lt对应于螺纹区段204的轴向长度，并且Di对应于在螺纹区段204的直径方向上的相反两侧上的牙底501(在每一个螺旋脊部之间)的径向位置之间的直径方向上的距离。而且，在与纵向轴线309垂直的平面中，Td对应于在牙顶500和牙底501之间的螺纹的深度。

插头208的加强可以被表达为商Ls/L在0.25至0.5的范围中并且特别地在0.28至0.32的范围中。另外地，提高非螺纹柄部103的轴向长度Ls以使得Lt大于Ls有利于使螺纹区段204与环形侧表面102轴向分离，已经通过模拟研究发现这对于肩部接触螺纹联接最小化在螺旋圈处并且特别地是在牙顶500、牙底501和齿侧502a、502b处的应力。相应地，联接接头的失效的风险被最小化，并且钻柱构件的操作寿命得到提高。

螺纹区段204在插头208处被形成为基本柱形的端部区段，使得沿着螺纹区段204的轴向长度，在牙顶500之间的螺纹的直径Dy是基本均匀的。另外地，沿着在螺纹端300、301之间的螺纹区段204的全部轴向长度，直径Di也是基本均匀的。本主题发明特别地适合用于依靠插头208处的螺纹的构造而形成钻孔设备的部分并且特别地是形成钻柱的冲击(或者锤)构件。特别地，依赖于伸长构件的尺寸(即半径)，螺纹的螺距长度可以在5至50mm的范围中。为了优化用于冲击钻孔的螺纹，对于构件的相应的尺寸，螺距角θ可以在5至10°的范围中。这种构造将与可以典型地包括API型螺纹的、用于旋转或者勘探的构件的螺纹端相对比，该API型螺纹具有约为1°的的大大减小的螺距角。在某些实现方式中，依赖于伸长构件的尺寸(即半径)，平均螺纹直径(牙顶间距离)可以在15至120mm的范围中。

相应地，在阳型插头处的螺纹优选地包括0.35至0.55的螺距(牙顶间轴向距离)/平均螺纹直径的商，其中平均螺纹直径是阳型螺纹端和阴型螺纹端的直径的平均值。

本发明阳型插头还被构造用以最小化过渡区域900、901、902、904处的应力集中，其中这种过渡区域轴向定位于螺纹区段204和肩部207之间并且特别地代表非螺纹柄部203的、从肩部207处的侧表面102过渡的轴向部分。根据该具体实现方式，非螺纹柄部203在与侧表面102的连接部处包括过渡区域900至904，该过渡区域900至904根据弯曲形轮廓在直径上从(非螺纹柄部203的)最小直径Ds增加。另外地，依靠Ds、Di和Td的相对尺寸，在非螺纹柄部203和螺纹区段204周围的区域处的应力集中被进一步最小化。特别地，过渡区域900至904处的应力集中在Ds小于Dy并且Ds小于Di的情况下被尽可能大得最小化。特别地，最大直径Ds可以等于Di–Td，并且最小直径Ds可以等于Di-4Td。优选地，Ds大致等于Di-2Td。

如在这里描述的Ds和Ls的相对尺寸最大化过渡区域900至904可以延伸经过的轴向距离和径向距离。特别地，并且根据图9的构造，非螺纹柄部203包括在区段900处的具有第一曲率半径R1的过渡区域，在区段900处的第一曲率半径R1小于在区段901处的第二轴向相邻曲率半径R2，在区段901处的第二轴向相邻曲率半径R2又小于在区段902处的轴向相邻第三曲率半径R3，在区段902处的第三曲率半径R3又小于在区段904处的轴向相邻第四曲率半径R4。特别地，在区段900处的半径R1大致等于在区段901处的半径R2的一半；在区段901处的半径R2大致是在区段902处的半径R3的一半，并且在区段902处的半径R3大致是在区段904处的半径R4的三分之一。如在图9中所示的那样，区段900最靠近侧表面102轴向定位，区段901第二最靠近侧表面102定位，区段902第三最靠近侧表面102定位并且区段904最远离侧表面102定位。最小化的Ds和最大化的Ls相应地使得在非螺纹柄部203和肩部207之间实现平滑过渡。这样，对于弯曲引起的应力和由于撞击冲击波的传递引起的应力，插头208得到加强。

Claims (15)

1.一种用于钻孔的冲击式钻柱构件(100、101)的螺纹联接，包括：

本体，所述本体具有带有纵向轴线(304)的部分；以及

螺纹(204)，所述螺纹(204)围绕所述纵向轴线(304)延伸，以形成螺纹接头的一部分；

其中，所述本体具有非螺纹柄部(203)和最末端的锥形区段(303)，所述螺纹(204)在所述非螺纹柄部(203)和所述最末端的锥形区段(303)之间轴向延伸，

且所述螺纹(204)以螺旋圈的形式由沿着所述本体周向并且轴向延伸的至少一个脊部(302)形成，所述螺旋圈具有被相应的齿侧(502a、502b)轴向分开的牙顶(500)和牙底(501)，所述螺纹(204)具有轴向间隔开的第一螺纹端(301)和第二螺纹端(300)，所述第一螺纹端(301)终止于所述最末端的锥形区段(303)处，且所述第二螺纹端(300)终止于所述非螺纹柄部(203)处，

第一轴向最末端的螺旋圈(503)终止于所述最末端的锥形区段(303)处，第二轴向最末端的螺旋圈(504)终止于所述非螺纹柄部(203)处，且所述第二轴向最末端的螺旋圈(504)包括过渡区域(700)，所述过渡区域(700)包括过渡始点(802)和过渡终点(803)，

其中，在所述过渡区域(700)中，在所述牙底(501)和所述牙顶(500)之间的径向距离是螺纹深度(506)，所述螺纹深度(506)在所述过渡始点(802)和所述过渡终点(803)之间减小，且所述螺纹深度(506)在所述过渡终点(803)处是零，并且所述第二轴向最末端的螺旋圈(504)包括在每一个轴向侧处被最末端齿侧(502c)和邻近齿侧(502d)接界的最末端牙顶，其中所述最末端齿侧(502c)和所述邻近齿侧(502d)为非对称的，且所述最末端齿侧(502c)是轴向最靠近所述非螺纹柄部(203)的非对称的齿侧，

其中，所述最末端齿侧(502c)的轴向长度的减小速率大于所述邻近齿侧(502d)的轴向长度的减小速率。

2.根据权利要求1所述的联接，其中所述本体的所述部分是柱形的，所述螺纹(204)形成于所述部分上。

3.根据权利要求1所述的联接，其中所述邻近齿侧(502d)的轴向长度等于轴向定位于所述第一轴向最末端的螺旋圈(503)和所述第二轴向最末端的螺旋圈(504)之间的轴向内部螺旋圈(505)的所述相应的齿侧(502a、502b)中的任一齿侧的轴向长度。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的联接，其中所述联接具有阳型联接端，且所述螺纹(204)在所述本体的所述部分的外部形成。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的联接，其中所述联接具有阴型联接端，且所述螺纹(204)在所述本体的所述部分的内部形成。

6.根据权利要求1所述的联接，其中所述螺纹(204)的深度沿着所述螺纹(204)的所述周向路径减小至所述非螺纹柄部(203)中。

7.根据权利要求1所述的联接，其中所述本体包括环形侧表面(102)，所述环形侧表面(102)从所述非螺纹柄部(203)的一个轴向端径向突出，且所述环形侧表面(102)横向于或者垂直于所述纵向轴线(304)对准。

8.根据权利要求1所述的联接，其中所述牙顶(500)的所述相应的齿侧(502a、502b)在所述螺纹(204)的轴向内部螺旋圈(505)上的轴向长度相等。

9.根据权利要求1所述的联接，其中在一个完整的螺旋圈的0.1至0.8的范围中，所述第二轴向最末端的螺旋圈(504)的所述螺纹(204)的深度减小至零。

10.根据权利要求9所述的联接，其中所述范围是0.2至0.6。

11.根据权利要求1所述的联接，其中所述最末端齿侧(502c)的周向路径横向于所述邻近齿侧(502d)的周向路径对准。

12.根据权利要求1所述的联接，其中所述最末端齿侧(502c)的周向路径相对于所述邻近齿侧(502d)的周向路径朝向所述第二轴向最末端的螺旋圈(504)的所述牙顶(500)或者所述牙底(501)在所述螺纹(204)的所述周向路径中倾斜或者弯曲，使得所述最末端齿侧(502c)的轴向长度小于在所述螺纹(204)的所述过渡区域(700)内的所述邻近齿侧(502d)的轴向长度。

13.根据权利要求1所述的联接，其中所述螺纹(204)在所述牙顶(500)的径向位置处的直径等于或者大于在所述螺纹(204)的轴向一侧的所述本体的直径。

14.根据权利要求1所述的联接，其中所述螺纹(204)在所述牙顶(500)的径向位置处的直径等于或者小于在所述螺纹(204)的轴向一侧的所述本体的直径。

15.一种冲击式钻柱构件(100、101)，包括根据权利要求1-14中的任一项所述的螺纹联接，其中所述构件(100、101)包括以下中的任一个：

·钻杆；

·钻管；

·柄部转接器；

·钻头。

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