CN112031673B - 一种接头便于拆装的快速上卸扣钻杆 - Google Patents

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Abstract

一种接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，包括杆体、公接头、母接头，公接头由公接头本体、公接头螺纹段和公接头连接段构成，公接头连接段穿过公接头螺纹段的内孔与公接头本体螺纹连接，公接头连接段设有公接头螺纹段限位台，公接头螺纹段与公接头连接段孔轴间隙配合；母接头由母接头本体、母接头螺纹段和母接头连接段构成，母接头连接段与母接头本体孔轴螺纹连接，母接头连接段设有母接头螺纹段轴向限位台，母接头螺纹段位于母接头螺纹段轴向限位台与母接头本体之间，母接头连接段周向限定母接头螺纹段；公接头螺纹段与母接头螺纹段轴孔螺纹连接。本发明可实现施工现场对钻杆接头等易损部件快捷替换，快速上扣、卸扣，适用于更高转速钻井。

Description

一种接头便于拆装的快速上卸扣钻杆
技术领域
本发明涉及一种钻井用装置，特别是接头便于拆装的快速上卸扣钻杆。
背景技术
钻杆是钻机的重要部件，钻杆在起下钻或接单根的过程中，存在螺纹牙侧面的磨损，并多发生在大端根部2-5扣部位，而此处螺纹为应力集中部位，磨损后的螺纹如不及时修复将严重影响钻杆接头强度，从而影响钻井安全。钻杆上扣过程中，上部钻杆或立柱整体转动，存在提升短节倒扣风险和劳动强度大、机械消耗高的缺点。此外，由于石油钻杆现有的摩擦焊制作工艺，导致钻杆接头螺纹与杆体的同轴度存在一定误差(大约0.5-1.0毫米)，这个误差会使钻杆在井下服役过程中，由于离心力作用而产生横向振动，加剧钻杆表面与井壁或套管的摩擦，降低钻杆使用寿命。同时，由于接头与杆体摩擦焊接，当接头外表面或螺纹等易损部分发生损坏后，只能整根钻杆返厂维护。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之弊端，提供一种接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，所述钻杆可便于施工现场对钻杆接头等易损部件替换维护、快速上扣钻杆,且有利于降低同轴度误差。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，包括杆体、公接头和母接头，公接头由公接头本体、公接头螺纹段和公接头连接段构成，公接头连接段穿过公接头螺纹段的内孔与公接头本体螺纹连接，公接头连接段设有对公接头螺纹段轴向限位的公接头螺纹段限位台，公接头螺纹段与公接头连接段通过孔轴间隙配合；母接头由母接头本体、母接头螺纹段和母接头连接段构成，母接头连接段为筒状结构，母接头连接段与母接头本体孔轴螺纹连接，母接头连接段设有母接头螺纹段轴向限位台，母接头螺纹段位于母接头螺纹段轴向限位台与母接头本体之间，母接头连接段周向限定母接头螺纹段；公接头螺纹段与母接头螺纹段轴孔螺纹连接。
上述接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，母接头连接段外侧设有耐磨带，耐磨带呈螺旋状均匀分布。
上述接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，耐磨带为8-12条，耐磨带的厚度尺寸为0.5-10毫米，耐磨带的轴向长度为母接头连接段轴向长度0.3-0.4倍。
上述接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，公接头螺纹段的左边部分的圆柱外表面直径要大于公接头本体的外径0.5-2.0毫米。
上述接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，母接头连接段内壁均布三角键槽，母接头螺纹段外壁均布与三角形键槽匹配插合的三角键。
上述接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，公接头螺纹段限位台的外周上设有密封圈，母接头本体设有密封孔面，公接头限位台插入密封孔面，密封圈与密封孔面构成密封连接。
上述接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，公接头螺纹段与母接头螺纹段为圆锥管螺纹连接。
本发明的有益效果如下：1、将钻杆接头螺纹部分分离为单独可拆装零件，降低螺纹表面处理所需装备要求与成本，并可实现施工现场对钻杆接头等易损部件替换维护，降低螺纹或接头外表面磨损后维护成本与维护周期；2、通过螺纹部分与接头单动设置，上扣过程中避免上部杆体跟随转动的同时，降低了机械动力消耗，并允许公接头螺纹更高转速正、反转，从而实现快速上、卸扣；3、在接头外表面设置螺旋状的耐磨带，在提高表面耐磨性能的同时，降低接头位置产生的水力损失；4、有利于提高螺纹同轴度，保证钻柱质量绕旋转轴线均匀分布，降低钻柱横向振动，使钻杆适用于更高转速钻井。本发明上述优点将为更好地开展深部钻探及海洋钻探等恶劣工况施工提供技术支持，具有良好的工程价值。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是母接头连接段的结构示意图；
图3是图2的右视图；
图4是母接头螺旋段的结构示意图；
图5是图4左视图；
图6是本发明机加工过程示意图。
图中各标号为：1、公接头；1-1、公接头本体，1-2、公接头螺纹段，1-3、公接头连接段，1-3-1、公接头螺纹段限位台，1-3-2、密封圈，2、母接头，2-1、母接头本体，2-1-1、密封孔面，2-2、母接头螺纹段，2-2-1、三角键，2-3、母接头连接段，2-3-1、母接头螺纹段轴向限位台，2-3-2、三角键槽，2-3-3、耐磨带，3、杆体。
具体实施方式
参看图1，本发明包括杆体3、公接头1和母接头2，公接头、母接头的一端分别连接杆体3。本发明的公接头、母接头分别包括三个主体部件。公接头由公接头本体1-1、公接头螺纹段1-2和公接头连接段1-3构成。公接头本体小端与杆体3摩擦焊接，公接头本体设有与杆体匹配的通孔。公接头螺纹段是连接母接头的连接件，公接头连接段的作用是将公接头螺纹段与公接头本体进行连接。公接头螺纹段为中空结构，公接头连接段穿过公接头螺纹段的内孔与公接头本体通过螺纹连接，公接头连接段设有与公接头本体匹配对接的内通径。公接头连接段还设有对公接头螺纹段轴向限位的公接头螺纹段限位台1-3-1，公接头螺纹段与公接头连接段通过孔轴间隙配合，即公接头螺纹段可以相对公接头连接段单独转动，但不能轴向移动。母接头由母接头本体2-1、母接头螺纹段2-2和母接头连接段2-3构成。母接头本体小端与杆体3摩擦焊接，母接头本体设有与杆体匹配的通孔。母接头螺纹段与公接头螺纹段为圆锥管螺纹连接。母接头连接段为筒状结构，母接头连接段与母接头本体通过公母螺纹连接，母接头连接段设有母接头螺纹段轴向限位台2-3-1，母接头螺纹段位于母接头螺纹段轴向限位台与母接头本体之间，母接头连接段周向限定母接头螺纹段，即母接头螺纹段的周向运动和轴向运动均被限定。公接头螺纹段限位台的外周上设有密封圈1-3-2，母接头本体设有密封孔面2-1-1，随着公接头螺纹段旋入母接头螺纹段，公接头螺纹段限位台轴向移动并插入密封孔面，密封圈与密封孔面构成径向密封。
参看图2-图5，母接头连接段外侧设有耐磨带2-3-3，耐磨带呈螺旋状分布，螺旋方向为右旋。耐磨带为8-12条，耐磨带的厚度尺寸根据选用耐磨材料及接头对钻杆柱扶正要求选取，可取0.5-10mm，耐磨带的轴向长度为母接头连接段轴向长度0.3-0.4倍。耐磨带可以减小接头部位的水力损失，提高钻杆耐磨性能，并可扶正钻杆柱居中于钻孔内。母接头连接段内壁均布三角键槽2-3-2，母接头螺纹段外壁均布与三角形键槽匹配插合的三角键2-2-1，通过三角键和三角键槽的配合，实现母接头连接段对母接头螺纹段的周向限位。公接头螺纹段的左边部分的圆柱外表面外径要大于公接头本体的外径，以保证公接头螺旋段左边部分的圆柱外表面等易替换件先磨损，减少对接头本体的磨损，易于施工现场维护替换。
仍参看图1，本发明安装过程如下：
公接头部分，首先通过孔轴配合将公接头螺纹段1-2插入公接头连接段1-3，并使公接头螺纹段的右端面与公接头螺纹段限位台1-3-1接触，然后通过螺纹连接公接头本体1-1与公接头连接段1-3(为方便拆装，可将公接头连接段1-3内孔表面的右部分设置为内六方孔)；母接头部分，首先通过孔轴配合将母接头螺纹段2-2插入母接头连接段2-3，并使母接头螺纹段2-2左端面抵在母接头螺纹段轴向限位台上，然后通过螺纹连接母接头连接段与母接头本体2-1。在接、拆单根时，钻杆钳下卡盘固定母接头连接段2-3左部分圆柱外表面，上卡盘夹紧公接头螺纹段1-2左部分圆柱外表面，通过上卡盘带动公接头螺纹段1-2单动回转运动，实现公接头螺纹段1-2螺纹部分与母接头螺纹段2-2螺纹部分的旋入、出。
当钻杆服役一定时间后，接头外表面及螺纹部分产生磨损、缺失，在影响钻柱整体强度后，通过螺纹旋开，拆卸公接头连接段，从而方便的替换易损件公接头螺纹段。
参看图6，本发明机加工过程如下：
a、公接头本体和母接头本体车削螺纹前，分别通过摩擦焊与杆体连接。以公接头为例，假设摩擦焊产生的两焊接件同轴度误差为t，则在焊接前保证公接头本体外径及内径均为最终直径尺寸(D及d)加厚2t，这样在摩擦焊接后，通过以钻杆杆体内表面为基准，车削公接头本体内孔表面，并以钻杆杆体外表面为基准，车削公接头本体外表面，车除由于焊接同轴度误差产生的两者表面连接处的台肩，使两者内、外表面过渡平顺，从而保证两者同轴度；
b、以杆体外表面为基准，车公接头本体右端内螺纹，保证螺纹与杆体的同轴度；
c、加工公接头螺纹段内孔与公接头连接段外表面为间隙配合，将公接头连接段插入公接头螺纹段后，通过孔轴配合保证公接头连接段与公接头螺纹段的同轴度，通过螺纹连接保证公接头本体与公接头连接段的同轴度，从而保证公接头螺纹段与杆体的同轴度。

Claims (7)

1.一种接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，包括杆体（3）、公接头（1）和母接头（2），其特征在于：公接头由公接头本体（1-1）、公接头螺纹段（1-2）和公接头连接段（1-3）构成，公接头连接段穿过公接头螺纹段的内孔与公接头本体螺纹连接，公接头连接段设有对公接头螺纹段轴向限位的公接头螺纹段限位台（1-3-1），公接头螺纹段与公接头连接段孔轴间隙配合，公接头螺纹段可相对于公接头连接段单动旋转但不能轴向移动；母接头由母接头本体（2-1）、母接头螺纹段（2-2）和母接头连接段（2-3）构成，母接头连接段为筒状结构，母接头连接段与母接头本体孔轴螺纹连接，母接头连接段设有母接头螺纹段轴向限位台（2-3-1），母接头螺纹段位于母接头螺纹段轴向限位台与母接头本体之间，母接头连接段周向限定母接头螺纹段，母接头螺纹段的周向运动和轴向运动均被限定；公接头螺纹段与母接头螺纹段轴孔螺纹连接；
公接头螺纹段的左边部分的圆柱外表面外径要大于公接头本体的外径，以保证公接头螺旋段左边部分的圆柱外表面易替换件先磨损，减少对接头本体的磨损。
2.根据权利要求1所述的接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，其特征在于：母接头连接段外侧设有耐磨带（2-3-3），耐磨带呈螺旋状均匀分布。
3.根据权利要求2所述的接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，其特征在于：耐磨带为8-12条，耐磨带的厚度尺寸为0.5-10毫米，耐磨带的轴向长度为母接头连接段轴向长度0.3-0.4倍。
4.根据权利要求3所述的接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，其特征在于：公接头螺纹段的左边部分的圆柱外表面直径要大于公接头本体的外径0.5-2.0毫米。
5.根据权利要求4所述的接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，其特征在于：母接头连接段内壁均布三角键槽（2-3-2），母接头螺纹段外壁均布与三角形键槽匹配插合的三角键（2-2-1）。
6.根据权利要求5所述的接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，其特征在于：公接头螺纹段限位台的外周上设有密封圈（1-3-2），母接头本体设有密封槽（2-1-1），公接头限位台插入密封孔面，密封圈与密封孔面构成密封连接。
7.根据权利要求6所述的接头便于拆装的快速上卸扣钻杆，其特征在于：公接头螺纹段与母接头螺纹段为圆锥螺纹连接。
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