CN215057182U

CN215057182U - 一种用于钻杆的螺纹接头及天井钻机

Info

Publication number: CN215057182U
Application number: CN202122586694.XU
Authority: CN
Inventors: 唐安平; 尹千才; 谭崎文
Original assignee: Hunan Chuangyuan High Tech Machinery Co ltd
Current assignee: Hunan Chuangyuan High Tech Machinery Co ltd
Priority date: 2021-10-27
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2031-10-27

Abstract

本实用新型提供一种用于钻杆的螺纹接头及天井钻机，其中螺纹接头包括：管状本体以及设置在管状本体上的端部单元，端部单元具有回转轴线并设有围绕回转轴线延伸的锥螺纹；锥螺纹的锥度为1:8，牙型角为60°；端部单元至少一个为外对接端，外对接端包括依次设置的第一抵接台肩、外锥螺纹和第二抵接台肩，第一抵接台肩和第二抵接台肩用于顶触天井钻机动力头的顶触面，第一抵接台肩与外锥螺纹的小端之间设有倒角面，第二抵接台肩与外锥螺纹的大端之间设有应力释放区域，且应力释放区域包括依次顺接的退刀倾斜面、过渡倾斜面和凹于第二抵接台肩的弧形面。本实用新型既能承受较大轴向拉力和扭矩，又能减少连接螺纹处断裂的风险。

Description

一种用于钻杆的螺纹接头及天井钻机

技术领域

本实用新型涉及天井钻机钻杆技术领域，具体涉及一种用于钻杆的螺纹接头及天井钻机。

背景技术

目前世界上反井钻机钻杆的接头螺纹多采用美国石油学会标准的锥形接头螺纹连接方式，这种螺纹是正规扣锥三角形螺纹的形式，其牙型角为60°，锥度为1:6，牙距为6.35mm，该接头螺纹是为石油钻进设计的，其主要特点是制造方便，但是抗扭能力小，在反井钻机钻杆接头螺纹的应用中，当承受较大轴向拉力和扭矩的情况下经常造成牙面变形及整体断裂，已成为制约反井钻机向高扭矩大井深方向发展的瓶颈。

传统的，申请号为201220634811.3的中国专利公开一种高扭矩和高耐磨的天井钻杆，包括杆体，杆体的外径为287-292mm，杆体轴线设有水眼孔，杆体的有效壁厚为45-50mm。该实用新型将天井钻杆加工成大直径大壁厚的整体钻杆，避免了钻杆在钻探过程中受到外力发生弯曲、断裂，提高了钻杆的使用寿命，但是在工程的实际施工中，在较大轴向拉力和扭矩的作用下，经常会在钻杆的连接螺纹处发生断裂。

因此，亟需一种用于钻杆的螺纹接头及天井钻机，既能够承受较大轴向拉力和扭矩，又能减少在连接螺纹处断裂的风险。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种用于钻杆的螺纹接头及天井钻机，既能够承受较大轴向拉力和扭矩，又能减少在连接螺纹处断裂的风险。

为实现上述目的，本实用新型提供一种用于钻杆的螺纹接头，包括：管状本体以及设置在所述管状本体上的端部单元，所述端部单元具有回转轴线并设有围绕所述回转轴线延伸的锥螺纹；所述锥螺纹的锥度为1:8，牙型角为 60°；所述端部单元至少一个为外对接端，所述外对接端包括依次设置的第一抵接台肩、外锥螺纹和第二抵接台肩，所述第一抵接台肩和第二抵接台肩均用于顶触与所述端部单元装配的另一个管状钻杆组件或天井钻机动力头的顶触面，所述第一抵接台肩与所述外锥螺纹的小端之间设有倒角面，所述第二抵接台肩与所述外锥螺纹的大端之间设有应力释放区域，且所述应力释放区域包括依次顺接的退刀倾斜面、过渡倾斜面和凹于所述第二抵接台肩的弧形面。

作为上述方案的进一步的改进，所述外锥螺纹的牙底终止于所述退刀倾斜面内。

作为上述方案的进一步的改进，所述外锥螺纹具有15°的承载牙侧角和45°的入扣牙侧角。

作为上述方案的进一步的改进，所述锥螺纹的牙距为12.7mm，导程为50.8mm。

作为上述方案的进一步的改进，所述退刀倾斜面和过渡倾斜面之间设有倒圆角。

作为上述方案的进一步的改进，所述倒圆角的半径在5-10mm之间。

作为上述方案进一步的改进，所述过渡倾斜面和弧形面的最大外径均小于所述锥螺纹的牙底直径。

作为上述方案进一步的改进，所述锥螺纹的基准直径为227mm，基准直径误差在正负2mm以内。

作为上述方案进一步的改进，所述锥螺纹的牙底以及应力释放区域的外表面采用滚压方法加工制成。

本实用新型还提供一种天井钻机，包括上述用于钻杆的螺纹接头，所述螺纹接头设于天井钻机动力头内，所述天井钻机动力头内设有与所述螺纹接头的锥螺纹互补的锥螺纹，且所述天井钻机动力头内具有与所述第一抵接台肩顶触的第一顶触面以及与所述第二抵接台肩顶触的第二顶触面。

由于本实用新型采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：

1、本实用新型提供一种用于钻杆的螺纹接头，包括：管状本体以及设置在所述管状本体上的端部单元，端部单元具有回转轴线并设有围绕所述回转轴线延伸的锥螺纹；所述锥螺纹的锥度为1:8，牙型角为 60°；所述端部单元至少一个为外对接端，所述外对接端包括依次设置的第一抵接台肩、外锥螺纹和第二抵接台肩，所述第一抵接台肩和第二抵接台肩均用于顶触与所述端部单元装配的另一个管状钻杆组件或天井钻机动力头的顶触面，所述外锥螺纹具有承载的15°牙侧角和45°的入扣牙侧角，所述第一抵接台肩与所述外锥螺纹的小端之间设有倒角面，所述第二抵接台肩与所述外锥螺纹的大端之间设有应力释放区域，且所述应力释放区域包括依次顺接的退刀倾斜面、过渡倾斜面和凹于所述第二抵接台肩的弧形面；

如此的设置，一方面通过提高锥度，提高了轴向拉力的承受度；在某些优选的实施例中，所述锥螺纹的牙距为12.7mm，导程为50.8mm，本实用新型通过增大导程，增大了螺旋升角，从而提高了抗扭能力；通过增大螺纹牙距，增强了剪切强度和弯曲强度，并提高了轴向拉力的承受能力；

另一方面，本实用新型的外对接端设有第一抵接台肩和第二抵接台肩，用于顶触与所述端部单元装配的另一个管状钻杆组件或天井钻机动力头的顶触面；且所述第二抵接台肩与所述外锥螺纹的大端之间设有应力释放区域，且所述应力释放区域包括依次顺接的退刀倾斜面、过渡倾斜面和凹于所述第二抵接台肩的弧形面，本实用新型提供的螺纹接头，通过两个抵接台肩的设置实现钻杆与所述天井钻机动力头之间的牢固连接；相对于传统的顶触方式，由于本实用新型设有应力释放区域，且应力释放区域包括凹于所述第二抵接台肩的弧形面，使得第二抵接台肩与动力头的顶触面的接触面积减小，当钻杆承受较大轴向力时，使其具有较高的弹性变形以此来补偿两台肩之间距离的误差以及均衡两台肩之间的负载。

2、本实用新型提供一种用于钻杆的螺纹接头，所述外锥螺纹的牙底终止于所述退刀倾斜面内，本实用新型将锥螺纹的螺纹收尾部分控制在退刀倾斜面，使得收尾部分的螺纹牙底不切削起始截面平缓过渡作用的倒圆角以及过渡倾斜面，从而减小应力集中，从而大大减小钻杆在螺纹连接处的断裂情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本实用新型公开的一种用于钻杆的螺纹接头剖视示意图；

图2为图1的I向局部放大示意图；

图3为图1的II向局部放大示意图；

图4为本实用新型公开的一种用于钻杆的螺纹接头立体示意图；

图5为本实用新型公开一种用于钻杆的螺纹接头安装于天井钻机动力头的局部剖视示意图；

图6为图5的III向局部放大示意图；

附图标记：

1、管状本体；2、端部单元；3、外对接端；31、第一抵接台肩；32、外锥螺纹；33、第二抵接台肩；34、倒角面；35、应力释放区域；351、退刀倾斜面；352、过渡倾斜面；353、弧形面；354、倒圆角；

O、回转轴线；01、天井钻机动力头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示诸如第一、第二、上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

以下面结合附图以对本实用新型作进一步描述:

实施例1：

参照图1-4，本实用新型提供一种用于钻杆的螺纹接头，包括：管状本体1以及设置在所述管状本体1上的端部单元2，所述端部单元2具有回转轴线O并设有围绕所述回转轴线O延伸的锥螺纹；所述锥螺纹的锥度为1:8，牙型角为 60°，所述锥螺纹的牙距为12.7mm，导程为50.8mm；所述端部单元2至少一个为外对接端3，所述外对接端3包括依次设置的第一抵接台肩31、外锥螺纹32和第二抵接台肩33，所述外锥螺纹32具有15°的承载牙侧角和45°的入扣牙侧角，所述第一抵接台肩31和第二抵接台肩33均用于顶触与所述端部单元2装配的另一个管状钻杆组件或天井钻机动力头01的顶触面，所述第一抵接台肩31与所述外锥螺纹32的小端之间设有倒角面34，所述第二抵接台肩33与所述外锥螺纹32的大端之间设有应力释放区域35，且所述应力释放区域35包括依次顺接的退刀倾斜面351、过渡倾斜面352和凹于所述第二抵接台肩33的弧形面353；

如此的设置，一方面通过提高锥度，提高了轴向拉力的承受度；通过增大导程，增大了螺旋升角，从而提高了抗扭能力；通过增大螺纹牙距，增强了剪切强度和弯曲强度，并提高了轴向拉力的承受能力；

另一方面，本实用新型的外对接端3设有第一抵接台肩31和第二抵接台肩33，用于顶触与所述端部单元2装配的另一个管状钻杆组件或天井钻机动力头01的顶触面；且所述第二抵接台肩33与所述外锥螺纹32的大端之间设有应力释放区域35，且所述应力释放区域35包括依次顺接的退刀倾斜面351、过渡倾斜面352和凹于所述第二抵接台肩33的弧形面353，本实用新型提供的螺纹接头，通过两个抵接台肩的设置实现钻杆与所述天井钻机动力头01之间的牢固连接；相对于传统的顶触方式，由于本实用新型设有应力释放区域35，且应力释放区域35包括凹于所述第二抵接台肩33的弧形面353，使得第二抵接台肩33与动力头的顶触面的接触面积减小，当钻杆承受较大轴向力时，使其具有较高的弹性变形以此来补偿两台肩之间距离的误差以及均衡两台肩之间的负载。

作为优选的实施例，所述外锥螺纹32的牙底终止于所述退刀倾斜面351内，如此的设置，将锥螺纹的螺纹收尾部分控制在退刀倾斜面351，使得收尾部分的螺纹牙底不切削起始截面平缓过渡作用的倒圆角354以及过渡倾斜面352，从而减小应力集中，从而大大减小钻杆在螺纹连接处的断裂情况。

作为优选的实施例，所述退刀倾斜面351和过渡倾斜面352之间设有倒圆角354，倒圆角354的设置，使得螺纹的收尾部分能够平滑过渡到第二抵接台肩33处，从而减小此处的应力集中；且由于外锥螺纹32的牙底终止于所述退刀倾斜面351内，传统的实施方式中，将螺纹的收尾部分的牙底延伸至倒圆角354上，使得锥螺纹上的作用力扩散至倒圆角354，加大了该处的应力集中。

作为优选的实施例，所述倒圆角的半径在5-10mm之间，在本实施例中，所述倒圆角的半径为8mm，利于退刀倾斜面351顺滑的过渡到过渡倾斜面352，从而减小应力集中，以减少在钻杆钻进过程中，由于较大负载而在螺纹连接处发生断裂。

作为优选的实施例，所述过渡倾斜面352和弧形面353的最大外径均小于所述锥螺纹的牙底直径，如此的设置，使得采用本螺纹接头的第二抵接台肩33与其配合的另一个管状钻杆组件或天井钻机动力头01的顶触面之间形成应力释放区域35。

作为优选的实施例，所述锥螺纹的基准直径为227mm，基准直径的误差在正负2mm以内。

作为优选的实施例，所述锥螺纹的牙底以及应力释放区域35的外表面采用滚压方法加工制成，采用滚压方法加工能够提高牙底以及应力释放区域35的外表面的表面应力状态，从而提高其抗疲劳能力。

实施例2：

参照图5和图6，本实用新型还提供一种天井钻机，包括上述用于钻杆的螺纹接头，所述螺纹接头设于天井钻机动力头01内，天井钻机动力头01内设有与所述螺纹接头的锥螺纹互补的锥螺纹，且天井钻机动力头01内具有与所述第一抵接台肩31顶触的第一顶触面以及与所述第二抵接台肩33顶触的第二顶触面。通过螺纹接头上的两个抵接台肩实现钻杆与所述天井钻机动力头01之间的牢固连接；相对于传统的连接方式方式，由于本实用新型设有应力释放区域35，且应力释放区域35包括凹于所述第二抵接台肩33的弧形面353，使得第二抵接台肩33与动力头的顶触面的接触面积减小，当钻杆承受较大轴向力时，使其具有较高的弹性变形以此来补偿两台肩之间距离的误差，以及能够均衡两台肩之间的负载，从而减小在承受较大负载时，在钻杆的连接螺纹处发生断裂的概率。

以上是本实用新型的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法以及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种用于钻杆的螺纹接头，其特征在于，包括：管状本体以及设置在所述管状本体上的端部单元，所述端部单元具有回转轴线并设有围绕所述回转轴线延伸的锥螺纹；所述锥螺纹的锥度为1:8，牙型角为 60°；所述端部单元至少一个为外对接端，所述外对接端包括依次设置的第一抵接台肩、外锥螺纹和第二抵接台肩，所述第一抵接台肩和第二抵接台肩用于顶触与所述端部单元装配的另一个管状钻杆组件或天井钻机动力头的顶触面，所述第一抵接台肩与所述外锥螺纹的小端之间设有倒角面，所述第二抵接台肩与所述外锥螺纹的大端之间设有应力释放区域，且所述应力释放区域包括依次顺接的退刀倾斜面、过渡倾斜面和凹于所述第二抵接台肩的弧形面。

2.根据权利要求1所述的一种用于钻杆的螺纹接头，其特征在于，所述外锥螺纹的牙底终止于所述退刀倾斜面内。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于钻杆的螺纹接头，其特征在于，所述外锥螺纹具有15°的承载牙侧角和45°的入扣牙侧角。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于钻杆的螺纹接头，其特征在于，所述锥螺纹的牙距为12.7mm，导程为50.8mm。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于钻杆的螺纹接头，其特征在于，所述退刀倾斜面和过渡倾斜面之间设有倒圆角。

6.根据权利要求5所述的一种用于钻杆的螺纹接头，其特征在于，所述倒圆角的半径在5-10mm之间。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于钻杆的螺纹接头，其特征在于，所述过渡倾斜面和弧形面的最大外径均小于所述锥螺纹的牙底直径。

8.根据权利要求7所述的一种用于钻杆的螺纹接头，其特征在于，所述锥螺纹的基准直径为227mm，所述基准直径误差在正负2mm。

9.根据权利要求1或2所述的一种用于钻杆的螺纹接头，其特征在于，所述锥螺纹的牙底以及应力释放区域的外表面采用滚压方法加工制成。

10.一种天井钻机，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的用于钻杆的螺纹接头，所述螺纹接头设于天井钻机动力头内，所述天井钻机动力头内设有与所述螺纹接头的锥螺纹互补的锥螺纹，且所述动力头内具有与所述第一抵接台肩顶触的第一顶触面以及与所述第二抵接台肩顶触的第二顶触面。