CN110359859A - 一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头 - Google Patents

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王靖
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    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
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Abstract

本发明涉及一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头，主要由公接头和母接头组成，其特征在于：母接头上加工有母接头螺纹牙、母接头主台肩、母接头主台肩面、母接头副台肩和母接头副台肩面；公接头上加工有公接头螺纹牙、公接头主台肩、公接头主台肩面、公接头副台肩和公接头副台肩面，公接头螺纹牙与母接头螺纹牙啮合用于连接公接头和母接头，公接头主台肩与母接头副台肩接触，公接头副台肩与母接头主台肩接触；接头螺纹牙锥度为1：8～1：2；公接头螺纹牙和母接头螺纹牙圈数为5圈～8圈；公接头螺纹牙和母接头螺纹牙螺距变化量为0.1mm～1mm。本发明适用于钻杆承受扭矩过大，起下钻频繁的钻井作业工况，可有效提高钻杆接头抗扭性能和上卸扣速度。

Description

一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头
技术领域
本发明涉及一种用于石油、天然气钻井的钻杆接头，是一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头。
背景技术
钻柱是通过钻杆接头来进行连接，为石油、天然气钻井的地面动力设备和井下钻具提供通道，由于其结构的复杂性，导致钻杆接头螺纹成为了薄弱环节，而钻杆接头在井下受到复合载荷作用，使得钻杆接头更容易发生失效。
近年来，水平井和大位移井得到快速发展，在大位移井和水平井钻井作业时，井眼曲率较大，且水平段较长，钻杆受到的摩擦扭矩急剧增加，导致现有钻杆接头螺纹频繁发生断裂失效，钻杆接头螺纹一旦发生失效，轻则停工打捞，耗时费力，重则导致全井报废,经济损失极其严重。而钻杆接头抗扭性能不足则是导致接头螺纹发生断裂失效的主要因素之一。数据分析显示，海洋石油资源将是未来原油产量增长的主要来源，海洋钻井成本高，每天的花费上百万，非钻井作业时间过多将急剧增加钻井成本，而在正常钻井加单根或频繁起下钻时，需要花费大量时间在接头螺纹上扣和卸扣，造成了非钻井作业时间过多，增加了钻井成本和工人劳动强度。因此开发可以快速上卸扣超高抗扭钻杆接头对提高接头使用寿命、降低钻井成本十分有必要。
现有结构的钻杆接头，如专利205243443U、106837196A等均只给出了提高钻杆接头抗扭性能的结构形式，而没有相应的提高上扣速度的结构形式。专利104018788A，公开了一种能够提高抗扭性能、快速上扣、耐磨性、抗疲劳性的钻杆接头，该接头采用双台肩结构，螺纹牙形状采用变形梯形，减少螺纹牙圈数。但变形梯形螺纹牙加工过于复杂，对加工要求较高。专利204877303U、204060543U等公开了一种可提高抗扭性能、上扣速度的钻杆接头，然而其抗扭性能、上扣速度提高有限。
变螺距结构在不改变内外径尺寸的基础上，通过减少应力集中，采用受载均化的方式大幅提高接头螺纹的承载性能。该发明适用于钻杆承受扭矩过大，起下钻频繁的钻井作业工况，可有效提高钻杆接头抗扭性能和上卸扣速度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有钻杆接头抗扭性能的不足，提供一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头，进而提高钻杆接头螺纹的抗扭强度,降低失效率。
为达到上述目的,本发明解决此问题所采用的技术方案是：本发明涉及一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头，主要由母接头和公接头组成，其特征在于母接头上加工有母接头螺纹牙、母接头主台肩、母接头主台肩面、母接头副台肩和母接头副台肩面；公接头上加工有公接头螺纹牙、公接头主台肩、公接头主台肩面、公接头副台肩和公接头副台肩面；公接头螺纹牙与母接头螺纹牙啮合用于连接公接头和母接头，公接头主台肩与母接头副台肩接触，公接头副台肩与母接头主台肩接触。
公接头螺纹牙和母接头螺纹牙的中径具有相同的锥度，其锥度为1：8～1：2。
公接头螺纹牙第一牙截面长度为12.93mm～16.93mm，牙型角的角度值为40°～70°，牙高为1.5mm～4mm，公接头螺纹牙为5圈～8圈，母接头螺纹牙为5圈～8圈。
本发明公接头螺纹牙和母接头螺纹牙均为变螺距螺纹牙，从公接头主台肩面至公接头副台肩面，公接头螺纹牙螺距逐渐减小；从母接头主台肩面至母接头副台肩面，母接头螺纹牙螺距逐渐减减小。相邻两螺纹牙的螺距变化量相同，变化范围为0.1mm～1mm。
本发明与现有结构相比，其有益效果是：1)采用变螺距螺纹牙的形式，提高了钻杆接头螺纹的抗扭性能；2)较大的螺纹牙锥度使得了钻杆接头螺纹在上扣时更容易对扣；3)较少的螺纹牙圈数使得接头具有快速上扣卸扣的特性，节省钻杆接头螺纹上卸扣时间，提高钻井作业效率。
本发明适用于钻杆承受扭矩过大，起下钻频繁的钻井作业工况，可有效提高钻杆接头抗扭性能和上卸扣速度。
附图说明
图1是本发明一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头的结构示意图。
图2是公接头螺纹牙的结构示意图。
图3是API钻杆公接头螺纹牙的结构示意图。
图中，母接头1，母接头主台肩2，母接头主台肩面3，母接头螺纹牙4，母接头副台肩面5，母接头副台肩6，公接头7,公接头主台肩8,公接头主台肩面9，公接头螺纹牙10，公接头副台肩面11，母接头主台肩12，牙型角13，牙高14，公接头螺纹牙第一牙截面长度15。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1、图2所示，本发明涉及一种快速上扣的超高抗扭变螺距钻杆接头，主要由母接头1和公接头7组成，其特征在于母接头1上加工有母接头螺纹牙4、母接头主台肩2、母接头主台肩面3、母接头副台肩6和母接头副台肩面5；公接头7上加工有公接头螺纹牙10、公接头主台肩8、公接头主台肩面9、公接头副台肩12和公接头副台肩面11，公接头螺纹牙10与母接头螺纹牙4啮合用于连接公接头7和母接头1，公接头主台肩8与母接头副台肩6接触，公接头副台肩12与母接头主台肩2接触。
所述公接头螺纹牙10和母接头螺纹牙4的中径具有相同的锥度，其锥度为1：8～1：2。通过增加螺纹牙中径的锥度，钻杆接头对扣更容易。
公接头螺纹牙第一牙截面长度15为12.93mm～16.93mm，牙型角13的角度值为40°～70°，牙高14为1.5mm～4mm，公接头螺纹牙10为5圈～8圈，母接头螺纹牙4为5圈～8圈。减少变螺距螺纹牙的圈数，使得新型钻杆接头具有快速上扣卸扣的特性。
所述公接头螺纹牙10为变螺距螺纹牙，从公接头主台肩面9至公接头副台肩面11，公接头螺纹牙10螺距逐渐减小；从母接头主台肩面3至母接头副台肩面5，母接头螺纹牙4螺距逐渐减小，螺纹牙沿着螺旋线的方向不断改变螺纹牙截面，最终形成变螺距螺纹牙。相邻两螺纹牙的螺距变化量相同，变化范围为0.1mm～1mm。
工作原理是：一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头在上扣扭矩作用下通过母接头螺纹牙4和公接头螺纹牙10将母接头1和公接头7连接在一起，此时公接头螺纹牙10与母接头螺纹牙4啮合，公接头主台肩8与母接头副台肩6接触，公接头副台肩12与母接头主台肩2接触；在扭矩过大，起下钻频繁的钻井作业工况时，通过公接头螺纹牙10与母接头螺纹牙4的接触抵抗力、公接头主台肩8与母接头副台肩6的接触力、公接头副台肩12与母接头主台肩2的接触力抵抗钻杆接头所承担的扭矩；通过螺纹牙中径大锥度使得接头上扣时更容易对扣；通过公接头螺纹牙10和母接头螺纹牙4圈数的减小来提高上卸扣速度。

Claims (4)

1.一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头，主要由母接头（1）和公接头（7）组成，其特征在于母接头（1）上加工有母接头螺纹牙（4）、母接头主台肩（2）、母接头主台肩面（3）、母接头副台肩（6）和母接头副台肩面（5）；公接头（7）上加工有公接头螺纹牙（10）、公接头主台肩（8）、公接头主台肩面（9）、公接头副台肩（12）和公接头副台肩面（11），公接头螺纹牙（10）与母接头螺纹牙（4）啮合用于连接公接头（7）和母接头（1），公接头主台肩（8）与母接头副台肩（6）接触，公接头副台肩（12）与母接头主台肩（2）接触。
2.根据权利要求1所述的一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头，其特征在于：公接头螺纹牙（10）和母接头螺纹牙（2）的中径具有相同的锥度，其锥度为1：8～1：2。
3.根据权利要求1、2所述的一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头，其特征在于：公接头螺纹牙第一牙截面长度（15）为12.93mm～16.93mm，牙型角（13）的角度值为40°～ 70°，牙高（14）为1.5mm～4mm，公接头螺纹牙（10）为5圈～8圈，母接头螺纹牙（4）为5圈～8圈。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种快速上扣变螺距超高抗扭钻杆接头，其特征在于：从公接头主台肩面（9）至公接头副台肩面（11），公接头螺纹牙（10）螺距逐渐减小；从母接头主台肩面（3）至母接头副台肩面（5），母接头螺纹牙（4）螺距逐渐减小；相邻两螺纹牙的螺距变化量相同，变化范围为0.1mm～1mm。
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