CN201751527U - 一种抗扭性能良好的气密封钻杆接头 - Google Patents

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任辉
袁鹏斌
周永其
鲁喜宁
高连新
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SHANGHAI HAILONG PETROLEUM PIPE MATERIAL INSTITUTE
SHANGHAI HILONG DRILL PIPE CO Ltd
East China University of Science and Technology
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SHANGHAI HAILONG PETROLEUM PIPE MATERIAL INSTITUTE
SHANGHAI HILONG DRILL PIPE CO Ltd
East China University of Science and Technology
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Abstract

本实用新型涉及一种抗扭性能良好的气密封钻杆接头。它由内螺纹件和外螺纹件组成，在内螺纹件上加工有内螺纹和第一斜面台肩，且从第一斜面台肩内端开始沿轴向向内螺纹方向延伸有锥孔，第一斜面台肩与锥孔之间通过第一圆弧过渡面连接；在外螺纹件上加工有外螺纹和与第一斜面台肩相配合的第二斜面台肩，且从第二斜面台肩内端开始沿轴向向外螺纹方向延伸有圆柱，第二斜面台肩与圆柱之间通过第二圆弧过渡面连接。它主要解决现有采用内螺纹接头与外螺纹接头台肩面之间是锥形凸部和锥形凹槽的结合结构存在大的角度变化，在结构尖点处容易产生应力集中情况，使得钻杆接头的抗扭性能得到下降的技术问题，从而提高了接头的密封性能，在大扭矩状态下，钻杆接头不容易发生胀扣失效。

Description

一种抗扭性能良好的气密封钻杆接头
技术领域
本实用新型涉及石油钻杆接头，特别是一种抗扭性能良好的气密封钻杆接头。
背景技术
钻井用的钻柱是由大量的钻杆连接起来的，以传递井底所需的扭矩，而钻杆是由接头连接起来的。钻柱工作条件十分恶劣，受力情况非常复杂，接头是其中最为薄弱的环节。现有的钻杆接头是按照API SPEC 7所规定的结构形式进行生产的，这种接头的结构如图1所示，接头在使用时，依靠内外螺纹接头的直角台肩面的互相挤压，形成密封。实际应用表明，这种形式的接头抗扭性能比较差，而且由于密封形式实际上是两直面台肩之间产生轴向过盈配合，当钻杆受到拉伸载荷或弯曲力的作用时，直面台肩会有一个“张开”趋势，此时密封面上的接触压力就会显著下降，从而失去密封作用。
为了弥补普通API钻杆接头在密封性能方面的这种缺陷，中国专利公开号为CN 201265370Y，公开日为2009年7月1日，实用新型专利名称为“一种气密封钻杆接头”，给出了一种能够进行气密封的钻杆接头形式。如图2所示，这种气密封钻杆接头具有一个外螺纹接头和一个内螺纹接头，其改进之处在于：内螺纹接头与外螺纹接头台肩面之间是锥形凸部和锥形凹槽的结合。这种结构主要改进了在钻杆受到拉伸载荷作用时密封面上接触压力显著下降，从而失去密封作用的情况。这种结构存在的不足之处在于内外螺纹接头之间的锥形凸部和锥形凹槽处由于结构存在大的角度变化，在结构尖点处容易产生应力集中情况，使得钻杆接头的抗扭性能得到下降。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种抗扭性能良好的气密封钻杆接头，主要解决现有采用内螺纹接头与外螺纹接头台肩面之间是锥形凸部和锥形凹槽的结合结构存在大的角度变化，在结构尖点处容易产生应力集中情况，使得钻杆接头的抗扭性能得到下降的技术问题，从而提高了接头的密封性能。而且，此种结构与API标准结构接头相比，其抗扭性能得到了很大提高，在大扭矩状态下，钻杆接头不容易发生胀扣失效。
为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案是：
一种抗扭性能良好的气密封钻杆接头，它由内螺纹件和外螺纹件组成，其特征是：在内螺纹件上加工有内螺纹和第一斜面台肩，且从第一斜面台肩内端开始沿轴向向内螺纹方向延伸有锥孔，第一斜面台肩与锥孔之间通过第一圆弧过渡面连接；在外螺纹件上加工有外螺纹和与第一斜面台肩相配合的第二斜面台肩，且从第二斜面台肩内端开始沿轴向向外螺纹方向延伸有圆柱，第二斜面台肩与圆柱之间通过第二圆弧过渡面连接。
所述的抗扭性能良好的气密封钻杆接头，其特征是：所述的第一斜面台肩、第二斜面台肩与钻杆轴线之间夹角α为70°-80°。
所述的抗扭性能良好的气密封钻杆接头，其特征是：所述的第一圆弧过渡面的半径R1为0.8-1.2mm，第二圆弧过渡面的半径R2为1.2-2mm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)吸收了普通API钻杆接头的优点，易于加工和检测；
2)在保持与普通API接头具有相当的连接强度的同时，显著提高了接头的密封性能，而且其抗扭性能优于之前的结构，不容易发生胀扣失效事故；
3)该钻杆接头适用于高压天然气井、定向井、水平井、大斜度井等高难度高压及超高压油气井中。
附图说明
图1是API标准钻杆接头示意图；
图中，11：内螺纹件，12：内螺纹，13：外螺纹件，14：外螺纹。
图2是中国专利CN 201265370Y的钻杆接头示意图；
图中，15：内螺纹件，16：内螺纹，17：内螺纹件圆锥孔，18：内螺纹件圆锥面，19：外螺纹件圆锥面，20：外螺纹件，21：外螺纹件圆锥孔，23：外螺纹，γ：内外螺纹件上圆锥面与钻杆轴线夹角，β：内外螺纹件上圆锥孔与钻杆轴线夹角。
图3是本实用新型的结构示意图；
图中，1：内螺纹件，2：内螺纹，3：锥孔，4：第一斜面台肩，5：第一圆弧过渡面，6：第二斜面台肩，7：第二圆弧过渡面，8：圆柱，9：外螺纹件，10：外螺纹，α：第一斜面台肩、第二斜面台肩与钻杆轴线之间夹角，R1：第一圆弧过渡面的半径，R2：第二圆弧过渡面的半径。
具体实施方式
请参阅图3，本实用新型提供了一种抗扭性能良好的气密封钻杆接头。如图所示：它由内螺纹件1和外螺纹件9组成。在内螺纹件1上加工有内螺纹2和第一斜面台肩4，且从第一斜面台肩内端开始沿轴向向内螺纹方向延伸有锥孔3，第一斜面台肩4与锥孔3之间通过第一圆弧过渡面5连接；在外螺纹件9上加工有外螺纹10和与第一斜面台肩4相配合的第二斜面台肩6，且从第二斜面台肩内端开始沿轴向向外螺纹方向延伸有圆柱8，第二斜面台肩6与圆柱8之间通过第二圆弧过渡面7连接。所述的第一斜面台肩4、第二斜面台肩6与钻杆轴线之间夹角α为70°-80°。所述的第一圆弧过渡面5的半径R1为0.8-1.2mm，第二圆弧过渡面7的半径R2为1.2-2mm。
本实用新型的结构改进起到了很好的密封作用，而且其抗扭性能要优于API标准钻杆接头，在受到较大扭矩作用时不容易发生胀扣失效，在加工经济性上也有利于实际的生产和使用。
实施例1：
设计的实施例1用于NC50型钻杆接头，如图3所示。接头内螺纹件及外螺纹件的几何尺寸包括外径、内径等均采用标准值，接头的材料也采用API标准材料，其屈服强度为827.4Mpa。外螺纹接头和内螺纹接头螺纹啮合之后形成过盈配合，斜面台肩4与6之间轴向过盈量为0.25mm，斜面台肩4、6与钻杆轴线之间夹角α为70°，内螺纹件1的第一斜面台肩4与锥孔3之间的连接第一圆弧过渡面5的半径R1为1mm，外螺纹件9的第二斜面台肩6与圆柱8之间的连接第二圆弧过渡面7的半径R2为1.5mm。在施加扭矩55715N.M的情况下，经计算API钻杆内螺纹接头径向发生的最大偏移为0.52mm，而本实用新型在内螺纹接头的径向方向最大偏移仅为0.12mm。当扭矩增加到95000N.M时，API钻杆接头已发生了明显的内螺纹接头胀扣现象，而本实用新型还在可以使用的范围内。而且，本实用新型的气密封性能明显优于API标准钻杆接头结构，在受到较大拉伸载荷作用时，台肩面上的接触力大于API标准钻杆接头，起到了很好的密封作用，也不易发生胀扣失效事故。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。

Claims (3)

1.一种抗扭性能良好的气密封钻杆接头，它由内螺纹件(1)和外螺纹件(9)组成，其特征是：在内螺纹件(1)上加工有内螺纹(2)和第一斜面台肩(4)，且从第一斜面台肩内端开始沿轴向向内螺纹方向延伸有锥孔(3)，第一斜面台肩(4)与锥孔(3)之间通过第一圆弧过渡面(5)连接；在外螺纹件(9)上加工有外螺纹(10)和与第一斜面台肩(4)相配合的第二斜面台肩(6)，且从第二斜面台肩内端开始沿轴向向外螺纹方向延伸有圆柱(8)，第二斜面台肩(6)与圆柱(8)之间通过第二圆弧过渡面(7)连接。
2.根据权利要求1所述的抗扭性能良好的气密封钻杆接头，其特征是：所述的第一斜面台肩(4)、第二斜面台肩(6)与钻杆轴线之间夹角α为70°-80°。
3.根据权利要求1所述的抗扭性能良好的气密封钻杆接头，其特征是：所述的第一圆弧过渡面(5)的半径R1为0.8-1.2mm，第二圆弧过渡面(7)的半径R2为1.2-2mm。
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