CN202578550U - 超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，其包括钻杆外螺纹接头及钻杆内螺纹接头，钻杆外螺纹接头包括外螺纹，钻杆内螺纹接头包括内螺纹，所述钻杆内螺纹接头的一端端部设有内主扭矩台肩，所述内主扭矩台肩通过第二内螺纹过渡段与内螺纹的一端相连，内螺纹的另一端通过第一内螺纹过渡段与内副扭矩台肩相连；钻杆外螺纹接头的一端端部设有外副扭矩台肩，所述外副扭矩台肩通过第二外螺纹过渡段与外螺纹的一端相连，外螺纹的另一端通过第一外螺纹过渡段与外主扭矩台肩相连；内螺纹的锥度为1：12~16，外螺纹与内螺纹匹配连接。本实用新型结构紧凑，提高了钻杆接头的连接强度和抗扭强度，安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种钻杆螺纹连接结构，尤其是一种超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，属于石油工业钻井螺纹连接的技术领域。
背景技术
近几年，随着我国石油工业的发展，油、气钻井环境日益苛刻，特别是深井、超深井、海洋油气井的开发，对钻杆的连接性能和抗扭性能提出了更高的要求，尽管已经开发出第一代与第二代双台肩接头，但是在实际钻井使用中，该种结构的不足之处是连接强度和抗扭强度提高有限，在超深井、大位移水平井、海洋钻井中等苛刻工况下，连接强度和抗扭强度还不够，甚至发生失效事故，未来我国西部油田可能出现埋深7000m超深井及深海油气井，迫切需要连接强度和抗扭强度更高的双台肩钻杆接头，促使双台肩钻杆接头的开发与不断升级。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，其结构紧凑，提高了钻杆接头的连接强度和抗扭强度，安全可靠。
按照本实用新型提供的技术方案，所述超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，包括钻杆外螺纹接头及钻杆内螺纹接头，所述钻杆外螺纹接头包括外螺纹，钻杆内螺纹接头包括内螺纹，钻杆外螺纹接头与钻杆内螺纹接头通过外螺纹、内螺纹对应配合后紧固连接；所述钻杆内螺纹接头的一端端部设有内主扭矩台肩，所述内主扭矩台肩通过第二内螺纹过渡段与内螺纹的一端相连，内螺纹的另一端通过第一内螺纹过渡段与内副扭矩台肩相连；钻杆外螺纹接头的一端端部设有外副扭矩台肩，所述外副扭矩台肩通过第二外螺纹过渡段与外螺纹的一端相连，外螺纹的另一端通过第一外螺纹过渡段与外主扭矩台肩相连；内螺纹的锥度为1：12~16，外螺纹与内螺纹匹配连接；钻杆外螺纹接头与钻杆内螺纹接头连接拧紧后，外主扭矩台肩与内主扭矩台肩接触，外副扭矩台肩与内副扭矩台肩相接触。
所述螺纹采用粗牙螺纹，螺纹的螺距为3.5牙/in。所述第一内螺纹过渡段与内副扭矩台肩的结合部设有内副扭矩台肩应力减轻槽。所述第一外螺纹过渡段与外主扭矩台肩的结合部设有外主扭矩台肩应力减轻槽。所述第一内螺纹过渡段、第二内螺纹过渡段呈圆柱状或圆锥状。所述第一外螺纹过渡段与第二外螺纹过渡段呈圆柱状或圆锥状。所述内副扭矩台肩应力减轻槽呈圆弧状。所述外主扭矩台肩应力减轻槽呈圆弧状。
本实用新型的优点：钻杆外螺纹接头同时具有外主扭矩台肩、外副扭矩台肩，且钻杆内螺纹接头也同时具有内主扭矩台肩、内副扭矩台肩，通过主扭矩台肩、副扭矩台肩的配合共同承担扭矩载荷，提高了钻杆接头的抗扭强度；外螺纹、内螺纹采用了连接效率较高的粗牙螺纹，螺纹锥度采用小锥度，提高了接头的拉伸强度；由于扭矩强度的提高，在上扣－拉伸复合载荷作用下，其连接强度也得到了提高；增加第一外螺纹过渡段、第二内螺纹过渡段的长度能缓和扭矩台肩处的应力集中，进一步提高接头的连接强度和抗扭强度；通过设置内副扭矩台肩应力减轻槽、外主扭矩台肩应力减轻槽有助于分散应力集中，使接头应力分布均匀，提高接头寿命；由于连接强度和抗扭强度的提高，现场使用过程中，对接头的内径、外径的有更多的选择。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型钻杆内螺纹接头的结构示意图。
图3是本实用新型钻杆外螺纹接头的结构示意图。
图4为本实用新型外螺纹的放大图。
图5是本实用新型图2中A的放大图。
图6是本实用新型图3中B的放大图。
附图标记说明：1-钻杆外螺纹接头、2-钻杆内螺纹接头、3-内副扭矩台肩、4-内副扭矩台肩应力减轻槽、5-第一内螺纹过渡段、6-内螺纹、7-第二内螺纹过渡段、8-内主扭矩台肩、9-外主扭矩台肩、10-外主扭矩台肩应力减轻槽、11-第一外螺纹过渡段、12-外螺纹、13-第二外螺纹过渡段及14-外副扭矩台肩。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1、图2、图3、图5和图6所示：本实用新型包括钻杆外螺纹接头1及钻杆内螺纹接头2，所述钻杆外螺纹接头1包括外螺纹12，钻杆内螺纹接头2包括内螺纹6，钻杆外螺纹接头1与钻杆内螺纹接头2通过外螺纹12、内螺纹6对应配合后紧固连接；所述钻杆内螺纹接头2的一端端部设有内主扭矩台肩8，所述内主扭矩台肩8通过第二内螺纹过渡段7与内螺纹6的一端相连，内螺纹6的另一端通过第一内螺纹过渡段5与内副扭矩台肩3相连；钻杆外螺纹接头1的一端端部设有外副扭矩台肩14，所述外副扭矩台肩14通过第二外螺纹过渡段13与外螺纹12的一端相连，外螺纹12的另一端通过第一外螺纹过渡段11与外主扭矩台肩9相连；内螺纹6的锥度为1：14~16，外螺纹12与内螺纹6匹配连接；不再采用1：6或1：4的锥度。钻杆外螺纹接头1与钻杆内螺纹接头2连接拧紧后，外主扭矩台肩9与内主扭矩台肩8接触，外副扭矩台肩14与内副扭矩台肩3相接触。
如图4所示：所述内螺纹6采用粗牙螺纹，内螺纹6的螺距为3.5牙/in（英寸）。P表示螺纹牙距，h表示螺纹牙高。所述第一内螺纹过渡段5与内副扭矩台肩3的结合部设有内副扭矩台肩应力减轻槽4。所述第一外螺纹过渡段11与外主扭矩台肩9的结合部设有外主扭矩台肩应力减轻槽10。
所述第一内螺纹过渡段5、第二内螺纹过渡段7呈圆柱状或圆锥状。所述第一外螺纹过渡段11与第二外螺纹过渡段13呈圆柱状或圆锥状。
所述内副扭矩台肩应力减轻槽4呈圆弧状。所述外主扭矩台肩应力减轻槽10呈圆弧状。
本实用新型结构吸收了双台肩、大螺距、小锥度等结构的优点，与现有技术相比，具有显著进步，具体表现在以下几个方面：
1）、钻杆外螺纹接头1同时具有外主扭矩台肩9、外副扭矩台肩14，且钻杆内螺纹接头2也同时具有内主扭矩台肩8、内副扭矩台肩3，通过主扭矩台肩、副扭矩台肩的配合共同承担扭矩载荷，提高了钻杆接头的抗扭强度；
2）、外螺纹12、内螺纹6采用了连接效率较高的粗牙螺纹，螺纹锥度采用小锥度，提高了接头的拉伸强度；
3）、由于扭矩强度的提高，在上扣－拉伸复合载荷作用下，其连接强度也得到了提高；
4）、增加第一外螺纹过渡段11、第二内螺纹过渡段7的长度能缓和扭矩台肩处的应力集中，进一步提高接头的连接强度和抗扭强度；第一外螺纹过渡段11的长度为34.925mm~50.8mm；第一外螺纹过渡段11的长度大于现有API外螺纹第一过渡段22的长度，当第一外螺纹过渡段11的长度增加后，第二内螺纹过渡段7的长度也要对应加长，第二内螺纹过渡段7的长度与第一外螺纹过渡段11的长度匹配即可；第一外螺纹过渡段11、第二内螺纹过渡段7的长度增加后能缓和扭矩台肩处的应力集中，进一步提高接头的连接强度和抗扭强度。
5）、通过设置内副扭矩台肩应力减轻槽4、外主扭矩台肩应力减轻槽10有助于分散应力集中，使接头应力分布均匀，提高接头寿命。
6）、由于连接强度和抗扭强度的提高，现场使用过程中，对接头的内径、外径的有更多的选择。
7）、选型比较：
| 钻杆 | 接头外径 | 接头内径 | |
| API普通型 | Φ127×9.19 | Φ168.3 | Φ95.25 |
| 较高抗扭强度型 | Φ127×9.19 | Φ168.3 | Φ95.25 |
| 高抗扭强度型 | Φ127×9.19 | Φ168.3 | Φ95.25 |
| 本实用新型 | Φ127×9.19 | Φ168.3 | Φ95.25 |
8）、接头扭矩强度比较
| 项目 | API标准接头 | 现有较高抗扭强度型 | 现有高抗扭强度型 | 本实用新型 |
| 拉伸屈服强度lb | 939100 | 939100 | 939100 | 1085800 |
| 抗扭强度ft-lb | 38100 | 47700 | 53300 | 77400 |
| 抗扭强度提高率 | 25％ | 40％ | 103％ |
本实用新型的抗扭强度比可与API标准接头互换连接（较高抗扭强度型）的双台肩接头的抗扭强度提高62％，比高抗扭强度型的双台肩型接头提高45％，同时接头的拉伸屈服强度也提高了15.6％。
Claims (8)
1.一种超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，包括钻杆外螺纹接头（1）及钻杆内螺纹接头（2），所述钻杆外螺纹接头（1）包括外螺纹（12），钻杆内螺纹接头（2）包括内螺纹（6），钻杆外螺纹接头（1）与钻杆内螺纹接头（2）通过外螺纹（12）、内螺纹（6）对应配合后紧固连接；其特征是：所述钻杆内螺纹接头（2）的一端端部设有内主扭矩台肩（8），所述内主扭矩台肩（8）通过第二内螺纹过渡段（7）与内螺纹（6）的一端相连，内螺纹（6）的另一端通过第一内螺纹过渡段（5）与内副扭矩台肩（3）相连；钻杆外螺纹接头（1）的一端端部设有外副扭矩台肩（14），所述外副扭矩台肩（14）通过第二外螺纹过渡段（13）与外螺纹（12）的一端相连，外螺纹（12）的另一端通过第一外螺纹过渡段（11）与外主扭矩台肩（9）相连；内螺纹（6）的锥度为1：12~16，外螺纹（12）与内螺纹（6）匹配连接；钻杆外螺纹接头（1）与钻杆内螺纹接头（2）连接拧紧后，外主扭矩台肩（9）与内主扭矩台肩（8）接触，外副扭矩台肩（14）与内副扭矩台肩（3）相接触。
2.根据权利要求1所述的超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，其特征是：所述内螺纹（6）采用粗牙螺纹，内螺纹（6）的螺距为3.5牙/in。
3.根据权利要求1所述的超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，其特征是：所述第一内螺纹过渡段（5）与内副扭矩台肩（3）的结合部设有内副扭矩台肩应力减轻槽（4）。
4.根据权利要求1所述的超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，其特征是：所述第一外螺纹过渡段（11）与外主扭矩台肩（9）的结合部设有外主扭矩台肩应力减轻槽（10）。
5.根据权利要求1所述的超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，其特征是：所述第一内螺纹过渡段（5）、第二内螺纹过渡段（7）呈圆柱状或圆锥状。
6.根据权利要求1所述的超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，其特征是：所述第一外螺纹过渡段（11）与第二外螺纹过渡段（13）呈圆柱状或圆锥状。
7.根据权利要求3所述的超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，其特征是：所述内副扭矩台肩应力减轻槽（4）呈圆弧状。
8.根据权利要求4所述的超高抗扭强度双台肩钻杆螺纹连接结构，其特征是：所述外主扭矩台肩应力减轻槽（10）呈圆弧状。
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