CN2069922U - 顶锥式钻杆接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于钻探工程的钻杆接头，它 由不等牙形角螺纹副和与螺纹副共轴线之截圆锥形 摩擦副构成。旋紧螺纹副可对摩擦副施以轴向压力， 使其呈过盈配合状态，并产生与作用于螺纹副之扭矩 成正比的摩擦力矩。该机构使连接部位同轴度高、刚 度大、结合紧密，螺纹副只承担连接钻杆的功能，输向 孔底的能量主要由摩擦副传递，因此钻杆柱的抗疲 劳、抗弯曲强度和许多工作扭矩增大，不易折断和泄 漏。

Description

本实用新型涉及一种用于钻探工程的钻杆接头，特别是地质岩心钻探和水文水井钻探的钻杆接头。

目前在钻探工程中广泛采用螺纹接头连接钻杆，螺纹接头的缺陷在于钻杆柱工作载荷全部通过螺纹逐根向下传递；母螺纹终端经过机加工，强度受到损失，而连接成螺纹副后又是应力集中区，尤其疲劳应力多集中于此；螺纹副存在配合间隙，螺纹副扣紧应力以扭矩肩最近一扣处最大，该处易受挤压、碰撞而变形，易释放螺纹扣紧应力，在回转和弯曲力矩作用下，公母螺纹间产生挠动，加速疲劳破坏和密封失效。鉴于上述原因，钻探生产过程中，钻杆折断频繁，易泄漏工作介质，大量孔内事故由此而引起，是提高钻探生产效率的主要障碍之一。为克服上述缺陷，已有一些有关的新技术出现，如1987年8月25日公开的名称为“井管接头”（NO4688832）的美国专利，是一项连接石油钻井管材的接头，它以双阶梯不等距螺纹和圆锥形密封面及加装弹性密封件等项改进，使螺纹受力均匀，螺纹承载能力增大和连接部位密封可靠。但该项技术是以螺纹传递能量，加工工艺复杂，造价高，不适合于频繁拧卸和薄壁小直径的岩心钻探钻杆的连接。

本实用新型的目的，在于提供一种利用螺纹副连接钻杆，圆锥摩擦副传递能量，使连接强度与密封性能均优于目前广泛应用于岩心钻探的螺纹接头，而又加工简单，造价低廉，适合于频繁拧卸的钻杆接头。

本实用新型的结构如图1和图2所示，由公接头19和母接头20相互连接构成，通过螺纹副和摩擦副16、17、18的联合作用传递能量。它除具有普通螺纹接头和美国NO4688832专利的某些结构特点外，主要特征是公螺纹前端的截圆锥形公锥体1与母螺纹尾部的截圆锥形母锥体4相互配合构成具有截圆锥形结合面9、10的摩擦副16、17、18。圆锥摩擦副16、17、18的锥度范围为1：5－1：20，经常扭卸的连接处取大锥度，不常扭卸或薄壁连接处取小锥度；摩擦副结合面9、10的轴向长度L₁为螺纹－－圆锥摩擦副连接体轴向长度L₂的1／2－2／5；为了提高连接部位刚度和减小螺纹受力侧压强，采用公、母螺纹5、6侧斜角大于7、8侧斜角的两腰不等角偏梯形螺纹。

与公知技术比较，本实用新型具有如下优点：旋紧螺纹副时，圆锥摩擦副16、17、18上会产生与旋紧扭矩方向相反且成正比的摩擦力矩，阻止旋紧扭矩作用于螺纹副，并使通过钻杆柱各连接部位的能量的一部份，不经过螺纹副而直接由圆锥摩擦副16、17、18传递，从而保持螺纹－－圆锥摩擦副有稳定的扣紧应力和有效地减轻其工作负荷，增大钻杆柱的许用工作扭矩；螺纹受力侧牙形斜面5、6与圆锥摩擦副结合面9、10之间，在扭矩作用下产生大小相等方向相反的轴向分力与径向分力，将螺纹－－圆锥摩擦副紧扣成大于钻杆体刚度的结合体，迫使疲劳源从螺纹连接部位向钻杆体中段转移，有效地增大钻杆柱抗疲劳、抗弯曲强度；圆锥摩擦副16、17、18兼有扭矩肩和密封面的功能，其结合面9、10呈与接头体共轴线之锥管状，贴合面积大，在螺纹副拧紧时的轴向压力作用下为过盈配合，使连接部位具有高同轴度，不会挠动，密封性好；钻杆12、13与接头19、20之间相互连接的圆锥摩擦副贴合面锥度小，在螺纹副旋紧压力作用下，可沿轴向滑动至公螺纹终端台肩与母螺纹始端端面抵死14、15，而防止大扭矩时胀裂母锥体。

附图说明：

图1为顶锥式钻杆接头的螺纹－－圆锥摩擦副结构图。

图2为顶锥式钻杆接头结构图。

实施例：

实施例如图2所示，它由公接头19、母接头20和O型橡胶密封圈11组成。钻杆12、13与公母接头19、20相配合的圆锥摩擦副16、18锥度为1：15，公接头19与母接头20相配合的圆锥摩擦副17锥度为1：5。拧紧螺纹副至公母锥体1、4结合时（图2），台肩2与端面3间有轴向间隙H；螺纹受力侧5、6为30°斜角，构成与摩擦副圆锥方向相反之螺旋状圆锥面；公接头19和母接头20相配合的圆锥摩擦副17间装有橡胶密封件11。

本实施例已制造接头520付，在三个矿区19个钻孔中钻进7050米，对比结果见下表：

钻杆接头类型	对比进尺（米）	累计折断次数（次）	累计处理断杆时间（小时）	平均百米进尺折断次数（次）	平均百米进尺处理断杆时间（小时）
						φ54顶锥	5994.01	103	170.36	1.72	2.84
φ54普通	6281.39	368	981.26	5.86	15.62

注：φ54普通接头，系指地矿DZ1.1－84标准中的φ54钻杆接头。

使用顶锥式接头每钻进100米可节省台月费用425元。

Claims (3)

1、一种用于钻探工程的钻杆接头，它是由接头体外圆上有挂提引器与叉垫叉的矩形卡槽及顺接头轴线有液流通道的公接头19和母接头20组成，接头与钻杆和接头与接头之间靠它们两端的公、母螺纹相互旋合而实现连接，其特征在于公螺纹前端之截圆锥形公锥体1与母螺纹尾部之截圆锥形母锥体4相互配合构成具有截圆锥形结合面9、10的摩擦副16、17、18。

2、根据权利要求1所述的钻杆接头，其特征是截圆锥之锥度范围为1：5－1：20。

3、根据权利要求1所述的钻杆接头，其特征是截圆锥形结合面9、10的轴向有效结合长度L₁为螺纹－－圆锥摩擦副连接体长度L₂的1／2－2／5。