EA039253B1 - Штанговое соединение для ударного бурения - Google Patents

Штанговое соединение для ударного бурения Download PDF

Info

Publication number
EA039253B1
EA039253B1 EA202091853A EA202091853A EA039253B1 EA 039253 B1 EA039253 B1 EA 039253B1 EA 202091853 A EA202091853 A EA 202091853A EA 202091853 A EA202091853 A EA 202091853A EA 039253 B1 EA039253 B1 EA 039253B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
contact side
profile
thread
male
rod
Prior art date
Application number
EA202091853A
Other languages
English (en)
Other versions
EA202091853A1 (ru
Inventor
Йон Хаммаргрен
Андреас Норман
Original Assignee
Сандвик Майнинг Энд Констракшн Тулз Аб
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сандвик Майнинг Энд Констракшн Тулз Аб filed Critical Сандвик Майнинг Энд Констракшн Тулз Аб
Publication of EA202091853A1 publication Critical patent/EA202091853A1/ru
Publication of EA039253B1 publication Critical patent/EA039253B1/ru

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B1/00—Percussion drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded
    • E21B17/0426—Threaded with a threaded cylindrical portion, e.g. for percussion rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/06—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints characterised by the shape of the screw-thread

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Предложено соединение для использования в ударном бурении, содержащее охватываемый соединительный элемент и охватывающий соединительный элемент. Каждый соединительный элемент содержит корпус и соответствующую винтовую резьбу, выполненную на соответствующей внутренней или наружной поверхности соответствующего корпуса. Каждая резьба имеет профиль, содержащий выступ, впадину, контактную боковую поверхность и неконтактную боковую поверхность. Каждый профиль имеет угол, под которым расположена контактная боковая поверхность, и угол, под которым расположена неконтактная боковая поверхность, определяющие наклон указанных поверхностей к соответствующей базовой линии, расположенной на соответствующем меньшем или большем диаметре профиля. Каждый угол, под которым расположена неконтактная боковая поверхность, больше соответствующего угла, под которым расположена контактная боковая поверхность. Выступ каждого профиля выполнен с наклоном от соответствующей контактной боковой поверхности к соответствующей неконтактной боковой поверхности, так что вершина соответствующего профиля, образующая соответствующий его больший или меньший диаметр, расположена смежно с соответствующей неконтактной боковой поверхностью.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к износостойкому соединению для использования в ударном бурении.
Уровень техники
Документ CN 103015913 относится к области техники бурильных штанг, в частности, к резьбовой конструкции штанги для разведочного бурения со сверхбольшим калибром 0,324 м. Резьбовая конструкция штанги для разведочного бурения содержит наружные резьбы и внутренние резьбы, причем наружные резьбы состоят из блоков наружной резьбы, внутренние резьбы состоят из блоков внутренней резьбы, блоки наружной резьбы имеют первые впадины и выступы наружной резьбы, и блоки внутренней резьбы имеют вторые впадины и выступы внутренней резьбы, причем формы выступов наружной резьбы и выступов внутренней резьбы взаимно соответствуют друг другу, и выступы наружной резьбы и выступы внутренний резьбы образуют нетрадиционную несимметричную структуру.
В патентном документе EP 0009398/US 4295751 описана конструкция соединительной резьбы для элементов ударного бурения, содержащая штангу, имеющую наружную резьбу, и муфту, имеющую внутреннюю резьбу, при этом указанные резьбы, когда муфта и штанга соединены, имеют примыкающие и не примыкающие боковые поверхности, и указанные боковые поверхности соединены посредством нижних и выступающих участков, причем указанные резьбы имеют по меньшей мере два захода; примыкающие боковые поверхности являются по существу прямыми вдоль всех своих примыкающих участков и образуют угол от 10 до 25°, предпочтительно от 15 до 20°, с осью бурения. Шаговый угол этих резьб находится в диапазоне от 9 до 20°, предпочтительно от 11 до 16°, участки выступов являются, по существу, прямыми и пересекают примыкающие участки по четко выраженному краю; не примыкающие боковые поверхности имеют угол профиля резьбы, который существенно больше угла примыкающих боковых поверхностей; угол профиля резьбы не примыкающих боковых поверхностей находится в диапазоне от 50 до 80°, предпочтительно от 65 до 75°, относительно оси бурения; причем нижние участки резьб изогнуты.
В документе EP 0253789/US 4861209 описано резьбовое соединение для узла высокочастотного ударного бура, содержащего штангу и муфту, имеющие, соответственно, наружную и внутреннюю резьбу. Резьбы выполнены несимметричными и входят в контакт вдоль противоположных участков буртиков, расположенных только на одной стороне каждого участка головки. Резьбы имеют максимальный диаметр от 30 до 40 мм, шаг от 7 до 11 мм и высоту от 1,2 до 1,6 мм. Сегменты участков впадины и участков головки, расположенные непосредственно смежно с участками контактного буртика, имеют радиусы от 3 до 5 мм.
В документе EP 0324442/US 4799844 описана винтовая конструкция, предназначенная для охватываемой и охватывающей резьб, содержащих по меньшей мере одну резьбу, проходящую винтоообразно вдоль цилиндрического опорного элемента с отстоящими резьбовыми витками. Участок впадин проходит между смежными резьбовыми витками и выполнен с изгибом, заданным участком эллипса для обеспечения более эффективного снижения напряжения во время больших нагрузок.
В документе EP 2710217/US 2014/0083778 описано устройство в компоненте бурильной колонны для ударного бурения горных пород, содержащее резьбу для резьбового соединения с другим компонентом бурильной колонны, содержащим ответную резьбу. Резьба имеет резьбовую канавку, образованную двумя боковыми поверхностями резьбы и промежуточной впадиной профиля резьбы. В ходе эксплуатации одна из боковых поверхностей образует нажимную боковую поверхность. Резьбовая канавка имеет по существу одинаковую форму сечения вдоль осевого направления. Впадина профиля резьбы имеет по меньшей мере три участка поверхности с частично круглой формой, как показано в осевом сечении. Участки поверхности с частично круглой формой имеют увеличивающиеся радиусы, если смотреть от каждой боковой стороны резьбы к участку промежуточной поверхности впадины профиля резьбы. Также описаны резьбовое соединение и компонент бурильной колонны.
В документе US 4040756 описана резьбовая конструкция для использования при соединении удлинительных штанг для ударного бурения, которая сводит к минимуму крутящий момент, необходимый для отсоединения таких удлинительных штанг. Этот результат достигается благодаря использованию скошенных выступающих участков взаимодействующих резьбовых конструкций. Направление скоса таково, что большее проникновение выступающих участков в ответные участки взаимодействующих резьбовых конструкций возникает непосредственно смежно с его примыкающими боковыми поверхностями. Затем примыкающие боковые поверхности изнашиваются так, что по существу предотвращается расклинивание. Кроме того, участки впадин образованы непрерывно изгибающейся поверхностью, которая плавно переходит в плоскую поверхность, образующую боковые поверхности резьбы, так что усталостные напряжения сведены к минимуму.
Предшествующий уровень техники в целом не учитывает качество работы резьб по мере их износа. Таким образом, необходимо создать более эффективную резьбу бурильной колонны для ударного бурения горных пород, которая не содержит недостатков предшествующего уровня техники.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение в целом относится к износостойкому соединению для ударного бурения. В
- 1 039253 одном варианте выполнения соединение для ударного бурения содержит охватываемый соединительный элемент и охватывающий соединительный элемент. Каждый соединительный элемент содержит корпус и соответствующую винтовую резьбу, выполненную на соответствующей внутренней или наружной поверхности соответствующего корпуса. Каждая резьба имеет профиль, содержащий выступ, впадину, контактную боковую поверхность и неконтактную боковую поверхность. Каждый профиль имеет угол, под которым расположена контактная боковая поверхность, и угол, под которым расположена неконтактная боковая поверхность, определяющие наклон указанных поверхностей к соответствующей базовой линии, расположенной на соответствующем меньшем или большем диаметре профиля. Каждый угол, под которым расположена неконтактная боковая поверхность, больше соответствующего угла, под которым расположена контактная боковая поверхность. Выступ каждого профиля выполнен с наклоном от соответствующей контактной боковой поверхности к соответствующей неконтактной боковой поверхности так, что вершина соответствующего профиля, образующая соответствующий его больший или меньший диаметр, расположена смежно с соответствующей неконтактной боковой поверхностью.
По сравнению с предшествующим уровнем техники, описанным выше, благодаря выступам профиля, выполненным с наклоном, обеспечивается преимущество, состоящее в том, что контактные боковые поверхности увеличиваются в результате износа соединений. Кроме того, в результате износа может быть удалена точечная коррозия, возникающая в зонах, смежных с контактными боковыми поверхностями.
В заявке CN 103015913 не указаны контактные боковые поверхности и неконтактные боковые поверхности. В патенте EP 0009398 описаны основной вариант выполнения изобретения, в котором резьбы имеют прямые выступы, и альтернативный вариант выполнения, в котором выступы выполнены с отклонением. В патенте EP 0253789 описаны резьбы с полукруглыми выступами. В патенте EP 0324442 описаны резьбы с прямыми выступами. В патенте EP 2710217 описаны резьбы с прямыми выступами. В патенте US 4040756 описаны резьбы с выступами, выполненными с отклонением, и не упомянуты выступы, выполненные с наклоном, причем подчеркивается необходимость выполнения выступов с отклонением во избежание заклинивания резьбы в изношенном состоянии.
В одном аспекте указанного варианта выполнения каждый угол, под которым расположена контактная боковая поверхность, находится в диапазоне от 15 до 50°, а каждый угол, под которым проходит неконтактная боковая поверхность, превышает соответствующий угол, под которым проходит контактная боковая поверхность, на величину от 5 до 30°.
В другом аспекте указанного варианта выполнения наклон каждого выступа выполнен по дуге с радиусом, на 10% превышающим наружный диаметр охватываемого соединительного элемента. В другом аспекте указанного варианта выполнения наклон каждого выступа выполнен по линейной траектории.
В другом аспекте указанного варианта выполнения высота каждого выступа, смежного с соответствующей неконтактной боковой поверхностью, больше высоты соответствующего выступа, смежного с соответствующей контактной боковой поверхностью, на величину от 5 до 20%.
В другом аспекте указанного варианта выполнения каждая впадина является первой дугой, и каждая контактная боковая поверхность соединена с соответствующей впадиной посредством соответствующей второй дуги. Как вариант, первый радиус каждой первой дуги больше второго радиуса соответствующей второй дуги. Как вариант, каждый первый радиус по меньшей мере на 50% больше соответствующего второго радиуса, а каждый второй радиус на 5% больше наружного диаметра охватываемого соединительного элемента. Ни один из указанных выше документов не раскрывает такую конфигурацию в форме двойной дуги.
В другом аспекте указанного варианта выполнения область охватываемого профиля по меньшей мере на 2% больше области охватывающего профиля.
В другом аспекте указанного варианта выполнения каждая неконтактная боковая поверхность соединена с указанным соответствующим выступом посредством соответствующей дуги.
В другом аспекте указанного варианта выполнения наружный диаметр указанных соединительных элементов находится в диапазоне от 2 до 16 см.
В другом аспекте указанного варианта выполнения каждый диаметр имеет постоянное значение.
В другом аспекте указанного варианта выполнения бурильная штанга для ударного бурения содержит корпус, охватывающий соединительный элемент, выполненный за одно целое с первым концом указанного корпуса штанги или приваренный к нему, и охватываемый соединительный элемент, выполненный за одно целое со вторым концом указанного корпуса штанги или приваренный к нему.
В другом аспекте указанного варианта выполнения бурильная колонна содержит бурильную штангу.
В другом аспекте указанного варианта выполнения бурильная штанга для ударного бурения содержит корпус, охватывающий соединительный элемент, выполненный за одно целое с первым концом указанного корпуса штанги, и охватываемый соединительный элемент, выполненный за одно целое со вторым концом указанного корпуса штанги.
Краткое описание чертежей
Далее приведено описание конкретного варианта выполнения данного изобретения, исключительно
- 2 039253 в качестве примера и со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
фиг. 1A и 1B изображают охватываемый соединительный элемент и охватывающий соединительный элемент для колонны ударного бурения, причем каждый соединительный элемент содержит износостойкую винтовую резьбу, в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения;
фиг. 2 изображает свинченные друг с другом охватываемый и охватывающий соединительные элементы;
фиг. 3A изображает профиль охватывающей резьбы, а фиг. 3B изображает профиль охватываемой резьбы;
фиг. 4 изображает бурильную штангу, содержащую второй охватываемый соединительный элемент и второй охватывающий соединительный элемент, причем каждый соединительный элемент содержит износостойкую винтовую резьбу, в соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения;
фиг. 5 изображает свинченные друг с другом второй охватываемый и второй охватывающий соединительные элементы;
фиг. 6A изображает свинченные друг с другом в новом состоянии охватываемый и охватывающий профили вторых соединительных элементов;
фиг. 6B изображает охватываемый и охватывающий профили в изношенном состоянии.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1A и 1B показаны охватываемый соединительный элемент 1 и охватывающий соединительный элемент 2 для колонны ударного бурения, причем каждый соединительный элемент содержит износостойкую винтовую резьбу 1t, 2t в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения. Колонна для ударного бурения может быть выполнена путем свинчивания друг с другом бурильных штанг (фиг. 4) с долотом 3 для ударного бурения на одном конце и хвостовиком (не показан) на другом конце. Бурильные штанги выполнены с возможностью свинчивания с использованием охватываемого соединительного элемента 1 и охватывающего соединительного элемента 2. Бурильная колонна может быть использована для ударного бурения горных пород с помощью наземного пневмоударника (не показан) или с помощью погружного пневмоударника (не показан) При использовании погружного пневмоударника он может быть выполнен с двумя износостойкими винтовыми резьбами 1t, 2t для сборки в качестве сегмента указанной бурильной колонны.
Охватываемый соединительный элемент 1 может быть присоединен, например приварен, к промежуточному корпусу штанги с образованием продольного конца бурильной штанги. Охватывающий соединительный элемент 2 может быть выполнен за одно целое с долотом 3 для ударного бурения. Охватываемый соединительный элемент 1 может содержать трубчатый корпус, содержащий верхний участок с наружным диаметром для крепления к нижнему концу корпуса штанги, нижний участок с уменьшенным диаметром, содержащий наружную охватываемую резьбу 1t, выполненную на наружной поверхности указанного корпуса, и буртик 1s, соединяющий указанные верхний и нижний участки. Охватываемая резьба 1t может начинаться на первом заданном расстоянии от буртика 1s. Охватываемая резьба 1t может оканчиваться на втором заданном расстоянии от нижней части охватываемого соединительного элемента 1. На наружной поверхности нижнего участка охватываемого соединительного элемента 1 между концом охватываемой резьбы 1t и нижней частью охватываемого соединительного элемента 1 может быть выполнен направляющий участок, например, коническая поверхность. Верхний участок охватываемого соединительного элемента 1 может иметь грани под ключ (не показаны), выполненные на его наружной поверхности. Охватываемый соединительный элемент 1 может содержать проточный канал, выполненный проходящим сквозь охватываемый соединительный элемент 1. Наружный диаметр соединительных элементов 1, 2 может быть выполнен в диапазоне от 2 до 16 см.
Охватывающий соединительный элемент 2 может служить в качестве стержня долота 3 для ударного бурения. Долото 3 для ударного бурения может дополнительно содержать головку. Головка может иметь наиболее удаленный от центра конец, образующий режущую поверхность. Режущая поверхность может иметь выполненные в ней гнезда (показано только одно) для вставки дробилок. Каждая дробилка может представлять собой предварительно выполненный вставной компонент, установленный в соответствующее гнездо с помощью прессовой посадки или пайки. Каждый бур может быть выполнен из металлокерамического материала, например, из цементированного карбида. Гнезда и буры могут отстоять по режущей поверхности.
На фиг. 2 показаны свинченные друг с другом охватываемый соединительный элемент 1 и охватывающий соединительный элемент 2. Охватывающий соединительный элемент 2 может иметь трубчатый корпус. Охватывающий соединительный элемент 2 может содержать внутреннюю охватывающую резьбу 2t, выполненную на его внутренней поверхности, смежной с его проточным каналом. Проточный канал может быть выполнен подходящего размера с возможностью введения в него нижнего участка с уменьшенным диаметром охватываемого соединительного элемента 1. Охватываемый соединительный элемент 1 может быть ввинчен в охватывающий соединительный элемент 2 до тех пор, пока буртик 1s не упрется в верхнюю часть 2p охватывающего соединительного элемента, создавая таким образом уплотнение типа металл к металлу для изоляции проточного канала и скрепления двух элементов друг с другом. Охватывающая резьба 2t может начинаться на первом заданном расстоянии от верхней части 2p.
- 3 039253
Охватывающая резьба 2t может оканчиваться на втором заданном расстоянии от нижней части охватывающего соединительного элемента 2. Проточный канал охватывающего соединительного элемента 2 может быть в проточном сообщении с проточными отверстиями, проходящими через головку бурового долота. Каждая из охватываемой резьбы 1t и охватывающей резьбы 2t может быть однозаходной резьбой.
На фиг. 3A показан профиль 4f охватывающей резьбы 2t. На фиг. 3B показан профиль 4m охватываемой резьбы 1t. Каждый из профилей 4m, 4f резьбы может начинаться в точке XB и может иметь впадину A1. Каждая впадина A1 может быть выполнена в виде вогнутой дуги с соответствующим радиусом R1 и может проходить к соответствующей второй дуге A2. Каждая вторая дуга A2 может быть вогнутой, иметь соответствующий радиус R2 и может проходить от соответствующего первого выступа A1 к соответствующей контактной боковой поверхности E1. Каждый радиус R1 впадины может быть больше указанного соответствующего второго радиуса R2, например, по меньшей мере на 50% больше указанного соответствующего второго радиуса. Каждый второй радиус R2 может быть на 5% больше наружного диаметра охватываемого соединительного элемента 1. Такая конфигурация в форме двойной дуги может образовывать значительное напряжение в зоне впадины соответствующих профилей 4m, 4f. Каждая контактная боковая поверхность E1 может быть прямой линией, проходящей с наклоном под соответствующим первым углом α профиля резьбы относительно соответствующей базовой линии BL. Указанная базовая линия BL может быть продольной и может быть расположена на соответствующем большем диаметре DJ или меньшем диаметре DN соответствующей резьбы 1t, 2t. Каждый первый угол α профиля резьбы может находиться в диапазоне от 15 до 50°. Каждая контактная боковая поверхность E1 может проходить от указанной соответствующей второй дуги A2 к соответствующей третьей дуге A3. Каждая третья дуга A3 может быть выгнутой и может иметь соответствующий радиус R3.
Каждая третья дуга A3 может проходить от соответствующей контактной боковой поверхности E1 к соответствующему выступу A4 Каждый выступ A4 может иметь соответствующую первую высоту H1, смежную с соответствующей третьей дугой A3 и соответствующую вторую высоту H2, смежную с соответствующей пятой дугой A5. Каждая высота H1, H2 может быть измерена от соответствующей базовой линии BL.
Каждый выступ A4 может быть выполнен с наклоном от соответствующей контактной боковой поверхности E1 к соответствующей неконтактной боковой поверхности E2 так, чтобы соответствующая вершина XA соответствующего профиля 4m, 4f, образованного соответствующим большим диаметром DJ или меньшим диаметром DN, располагалась смежно с соответствующей неконтактной боковой поверхностью. Каждый профиль 4m, 4f может содержать соответствующую линию PL вершин, которая может быть продольной и может быть расположена на соответствующем большем диаметре DJ или меньшем диаметре DN соответствующей резьбы 1t, 2t. Каждый диаметр DN, DJ соответствующей резьбы 1t, 2t может иметь постоянное значение. Благодаря наклону каждого выступа A4, указанная соответствующая вторая высота H2 может быть больше указанной соответствующей первой высоты H1. Каждый наклон может быть получен путем выполнения соответствующего выступа A4 в виде выгнутой дуги с соответствующим радиусом R4. Каждый второй радиус R4 может быть на 10% больше наружного диаметра охватываемого соединительного элемента 1. Каждый выступ A4 может проходить от указанной соответствующей третьей дуги A3 к соответствующей пятой дуге A5. Каждая вторая высота H2 может быть больше указанной соответствующей первой высоты H1 на величину от 5 до 20%.
Как вариант, каждый выступ A4 может быть выполнен с линейным наклоном.
Каждая пятая дуга A5 может быть выгнутой, может иметь соответствующий радиус R5 и может проходить от указанного соответствующего выступа A4 к соответствующей неконтактной боковой поверхности E2. Каждая неконтактная боковая поверхность E2 может быть прямой линией, выполненной с наклоном под соответствующим вторым углом β профиля резьбы относительно соответствующей базовой линии BL. Каждый второй угол β профиля резьбы может быть больше указанного соответствующего первого угла α профиля резьбы, например, больше указанного соответствующего первого угла профиля резьбы на величину от 5 до 30°; таким образом обеспечивается соответствующая асимметричная форма профиля 4m, 4f резьбы. Каждая неконтактная боковая поверхность E2 может проходить от указанной соответствующей пятой дуги A5 к соответствующей шестой дуге A6. Каждая шестая дуга A6 может проходить от соответствующей неконтактной боковой поверхности E2 к соответствующей конечной точке XE. Каждая шестая дуга A6 может быть вогнутой и может иметь соответствующий радиус R6. Каждый профиль 4m, 4f может иметь соответствующий шаг P, определяемый продольным расстоянием между соответствующей начальной точкой XB и соответствующей конечной точкой XE. Каждый шаг P может быть больше наружного диаметра охватываемого соединительного элемента 1.
Область охватываемого профиля 4m резьбы может быть по меньшей мере на два процента, или даже по меньшей мере на 5% больше области охватывающего профиля 4f резьбы. Такое увеличение охватываемого профиля 4m может увеличить срок службы бурильных штанг, так как охватываемый профиль обычно является определяющим.
На фиг. 4 показана бурильная штанга 5, содержащая охватывающий соединительный элемент 6 и
- 4 039253 охватываемый соединительный элемент 9, причем каждый соединительный элемент содержит износостойкую винтовую резьбу 6t, 9t в соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения. Бурильная штанга 5 может быть выполнена из металла или сплава, например из стали. Кроме того, бурильная штанга 5 может быть поверхностно-упрочненной, например, путем насыщения углеродом. Каждый соединительный элемент 6, 9 может быть присоединен, например приварен 7, к промежуточному корпусу 8 штанги, для образования продольного конца бурильной штанги 5. Бурильная штанга 5 может иметь проточный канал, проходящий сквозь указанную штангу. Бурильная штанга 5 может быть выполнена длиной 6 м. Наружный диаметр соединительных элементов 6, 9 может находиться в диапазоне от 5 до 15 см.
Бурильная колонна может быть образована путем свинчивания друг с другом бурильных штанг 5 (фиг. 5) с буровым долотом на одном конце и хвостовиком на другом конце. Буровое долото и хвостовик также могут иметь любую из износостойких винтовых резьб 6t, 9t. Бурильная колонна может быть использована для ударного бурения горных пород с помощью наземного пневмоударника (не показан) или с помощью погружного пневмоударника (не показан) В случае использовании погружного пневмоударника он может иметь каждую из износостойких винтовых резьб 6t, 9t для сборки в виде части указанной бурильной колонны.
Как вариант, бурильная штанга 5 может содержать пару охватывающих соединительных элементов 9 и муфту (не показана), содержащую пару охватываемых соединительных элементов 6, которые могут быть использованы для скрепления друг с другом пары бурильных штанг. Как вариант, буровое долото может быть прикреплено к нижней бурильной штанге с использованием соединительных элементов 1, 2. Как вариант, каждый соединительный элемент 6, 9 может быть выполнен за одно целое с корпусом 8 штанги вместо приваривания к нему.
Охватываемый соединительный элемент 9 может содержать трубчатый корпус, содержащий верхний участок с наружным диаметром для скрепления с нижним концом корпуса 8 штанги, нижний участок с уменьшенным диаметром, имеющий наружную охватываемую резьбу 9t, выполненную на его наружной поверхности, и буртик 9s, соединяющий указанные верхний и нижний участки. Охватываемая резьба 9t может начинаться на первом заданном расстоянии от буртика 9s. Охватываемая резьба 9t может оканчиваться на втором заданном расстоянии от нижней части охватываемого соединительного элемента 9. На наружной поверхности нижнего участка охватываемого соединительного элемента 9 между концом охватываемой резьбы 9t и нижней частью охватываемого соединительного элемента 9 может быть выполнен направляющий участок, например, коническая поверхность. Верхний участок охватываемого соединительного элемента 9 может иметь грани под ключ (не показаны), выполненные на его наружной поверхности. Проточный канал в верхнем участке может содержать направляющий элемент и участок суженного элемента. Суженный элемент может проходить сквозь буртик 4s и нижний участок.
На фиг. 5 показаны свинченные друг с другом охватываемый соединительный элемент 9 и охватывающий соединительный элемент 6. Охватывающий соединительный элемент 6 может содержать трубчатый корпус, содержащий нижний участок для крепления к верхнему концу корпуса 8 штанги. Охватывающий соединительный элемент 6 может содержать внутреннюю охватывающую резьбу 6t, выполненную на его внутренней поверхности, смежной с его проточным каналом. Проточный канал может быть выполнен подходящего размера с возможностью введения в него нижнего участка с уменьшенным диаметром охватываемого соединительного элемента 9 другой бурильной штанги. Охватываемый соединительный элемент 9 может быть ввинчен в охватывающий соединительный элемент 6 до тех пор, пока буртик 9s не упрется в верхнюю часть 6p охватывающего соединительного элемента, создавая таким образом уплотнение типа металл к металлу для изоляции проточного канала и скрепления друг с другом двух бурильных штанг. Охватывающая резьба 6t может начинаться на первом заданном расстоянии от верхней части 6p. Охватывающая резьба 6t может оканчиваться на втором заданном расстоянии от нижней части охватывающего соединительного элемента 6. Проточный канал охватывающего соединительного элемента 6 может содержать диффузор, расположенный смежно с нижним концом охватывающей резьбы 6t. Каждая из охватываемой резьбы 6t и охватывающей резьбы 9t может быть двухзаходной резьбой.
Как вариант, каждая из охватывающей резьбы 6t и охватываемой резьбы 9t может быть однозаходной резьбой или трехзаходной резьбой. Как вариант, охватываемый соединительный элемент 9 может быть скреплен с верхним концом корпуса 8 штанги, а охватывающий соединительный элемент 6 может быть скреплен с нижним концом корпуса штанги. В данном варианте направляющий элемент охватываемого соединительного элемента 9 может быть диффузором, а диффузор охватывающего соединительного элемента 6 может быть направляющим элементом. Как вариант, любая из резьб 1t, 2t, 6t, 9t может использоваться для присоединения нетрубчатых элементов бурильных колонн.
На фиг. 6A показаны свинченные друг с другом охватываемый профиль 10m и охватывающий профиль 10f вторых соединительных элементов 6, 9 в новом состоянии. Каждый профиль 10m, 10f соответствующих вторых соединительных элементов 6, 9 может быть схожим с соответствующими профилями 4m, 4f, включая впадины, выступы, контактную боковую поверхность, неконтактную боковую поверхность и различные дуги, соединяющие перечисленные элементы. Каждый второй профиль 10m, 10f мо- 5 039253 жет содержать выполненный с наклоном выступ и обладать несимметричностью соответствующего профиля 4m, 4f в пределах параметров, описанных выше. Шаг каждого второго профиля 10m, 10f может быть меньше шага соответствующего профиля 4m, 4f, a высота вершины каждого профиля 10m, 10f может быть больше высоты вершины соответствующего профиля 4m, 4f.
На фиг. 6B показаны охватываемый профиль 10m и охватывающий профиль 10f в изношенном состоянии. Благодаря выполненному с наклоном выступу каждого второго профиля 10m, 10f, контактная боковая поверхность E1 может увеличиваться в результате износа вторых соединительных элементов 6, 9. Кроме того, в результате такого износа может быть удалена точечная коррозия, возникшая в областях G, смежных с контактными боковыми поверхностями E1. Увеличенные боковые поверхности могут уменьшать контактное давление и, совместно с удалением очагов коррозии, могут снижать опасность возникновения повреждений.

Claims (12)

1. Штанговое соединение для ударного бурения, содержащее охватываемый соединительный элемент (1, 9), содержащий корпус и охватываемую винтовую резьбу (1t, 9t), выполненную на наружной поверхности указанного корпуса, и охватывающий соединительный элемент (2, 6), содержащий корпус и охватывающую винтовую резьбу (2t, 6t), выполненную на внутренней поверхности указанного корпуса, причем каждая резьба имеет профиль (4m, 4f, 10m, 10f), содержащий выступ (A), впадину (A1), контактную боковую поверхность (E1) и неконтактную боковую поверхность (E2), каждый профиль (4m, 4f, 10m, 10f) имеет угол (α), под которым расположена контактная боковая поверхность, и угол (β), под которым расположена неконтактная боковая поверхность, определяющие наклон указанных поверхностей к соответствующей базовой линии (BL), расположенной на соответствующем большем диаметре (DJ) или меньшем диаметре (DN) профиля, каждый угол (β), под которым расположена неконтактная боковая поверхность, больше соответствующего угла (α), под которым расположена контактная боковая поверхность, выступ (A4) каждого профиля (4m, 4f, 10m, 10f) выполнен с наклоном от соответствующей контактной боковой поверхности (E1) к соответствующей неконтактной боковой поверхности (E2), так что вершина (XA) соответствующего профиля (4m, 4f, 10m, 10f), образующая соответствующий его меньший диаметр (DN) и больший диаметр (DJ), расположена смежно с соответствующей неконтактной боковой поверхностью (E2), отличающееся тем, что каждая впадина (A1) является первой дугой и каждая контактная боковая поверхность (E1) соединена с соответствующей впадиной (A1) посредством соответствующей второй дуги (A2), при этом первый радиус (R1) каждой первой дуги больше второго радиуса (R2) соответствующей второй дуги (A2).
2. Штанговое соединение по п.1, в котором каждый угол (α), под которым расположена контактная боковая поверхность, находится в диапазоне от 15 до 50°, а каждый угол (β), под которым расположена неконтактная боковая поверхность, превышает соответствующий угол, под которым проходит контактная боковая поверхность, на величину от 5 до 30°.
3. Штанговое соединение по любому из предшествующих пунктов, в котором наклон каждого выступа (A4) выполнен по дуге с радиусом (R4), на 10% превышающим наружный диаметр охватываемого соединительного элемента (1, 9).
4. Штанговое соединение по п.1 или 2, в котором наклон каждого выступа (A4) выполнен по линейной траектории.
5. Штанговое соединение по любому из предшествующих пунктов, в котором высота (H2) каждого выступа (A4), смежного с соответствующей неконтактной боковой поверхностью (E2), больше высоты (H1) соответствующего выступа (A4), смежного с соответствующей контактной боковой поверхностью (E1), на величину от 5 до 20%.
6. Штанговое соединение по любому из предшествующих пунктов, в котором каждый первый радиус (R1) по меньшей мере на 50% больше соответствующего второго радиуса (R2), а каждый второй радиус (R2) на 5% больше наружного диаметра охватываемого соединительного элемента (1, 9).
7. Штанговое соединение по любому из предшествующих пунктов, в котором область охватываемого профиля (4m, 10m) относительно базовой линии (BL) по меньшей мере на 2% больше области охватывающего профиля (4f, 10f) относительно базовой линии (BL).
8. Штанговое соединение по любому из предшествующих пунктов, в котором каждая неконтактная боковая поверхность (E2) соединена с указанным соответствующим выступом посредством соответствующей дуги (A5).
9. Штанговое соединение по любому из предшествующих пунктов, в котором наружный диаметр указанных соединительных элементов (1, 2, 6, 9) находится в диапазоне от 2 до 16 см.
10. Штанговое соединение по любому из предшествующих пунктов, в котором каждый диаметр (DJ,
- 6 039253
DN) имеет постоянное значение.
11. Бурильная штанга (5) для ударного бурения, содержащая корпус (8), штанговое соединение по любому из предшествующих пунктов, причем охватывающий соединительный элемент (6) указанного соединения выполнен за одно целое с первым концом указанного корпуса (8) штанги или приварен (7) к нему и охватываемый соединительный элемент (9) указанного соединения выполнен за одно целое со вторым концом указанного корпуса (8) штанги или приварен к нему.
12. Бурильная колонна, содержащая бурильную штангу (5) по п.11.
EA202091853A 2018-03-09 2019-02-22 Штанговое соединение для ударного бурения EA039253B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18160853.0A EP3536893B1 (en) 2018-03-09 2018-03-09 Connection for percussion drilling
PCT/EP2019/054455 WO2019170437A1 (en) 2018-03-09 2019-02-22 Connection for percussion drilling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA202091853A1 EA202091853A1 (ru) 2021-01-13
EA039253B1 true EA039253B1 (ru) 2021-12-23

Family

ID=61616886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA202091853A EA039253B1 (ru) 2018-03-09 2019-02-22 Штанговое соединение для ударного бурения

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20200408048A1 (ru)
EP (1) EP3536893B1 (ru)
JP (1) JP7273069B2 (ru)
KR (1) KR102628069B1 (ru)
CN (1) CN112272729B (ru)
AU (1) AU2019230533B2 (ru)
BR (1) BR112020018256A2 (ru)
CA (1) CA3091534A1 (ru)
CL (1) CL2020002281A1 (ru)
EA (1) EA039253B1 (ru)
MX (1) MX2020009352A (ru)
PL (1) PL3536893T3 (ru)
PT (1) PT3536893T (ru)
WO (1) WO2019170437A1 (ru)
ZA (1) ZA202005182B (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT3536894T (pt) 2018-03-09 2020-11-19 Sandvik Mining And Construction Tools Ab Acoplamento para ligar elementos tubulares de fundo de furo
AU2022225080A1 (en) * 2021-02-26 2023-08-03 Sandvik Mining And Construction Tools Ab Coupling for connecting downhole tubulars with improved stress distribution
BR112023017232A2 (pt) * 2021-02-26 2023-09-26 Sandvik Mining And Construction Tools Ab Acoplamento para conexão de tubulares de fundo de poço com estresse reduzido
EP4183975B1 (en) * 2021-11-19 2024-05-15 Sandvik Mining and Construction Tools AB Thread pitch
WO2023144377A1 (en) * 2022-01-31 2023-08-03 Sandvik Mining And Construction Tools Ab Drilling component

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4040756A (en) * 1976-03-05 1977-08-09 Trw Canada Limited Drill rod thread form
US4295751A (en) * 1978-09-21 1981-10-20 Boart International Limited Thread structure for percussion drill elements
US5060740A (en) * 1990-05-29 1991-10-29 Sandvik Rock Tools, Inc. Screw thread coupling
WO2007114460A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Tubular threaded joint

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE460550B (sv) 1986-07-15 1989-10-23 Sandvik Ab Gaengad foerbindning foer slagborrstaenger
US4799844A (en) 1988-01-11 1989-01-24 Trw Inc Elliptical thread design
SE0000702L (sv) * 2000-03-02 2001-06-25 Sandvik Ab Gängförband och bergborrelementför slående borrning
SE0004419L (sv) * 2000-11-30 2002-04-23 Sandvik Ab Gängförband för slående borrning samt delar därtill
SE520893C2 (sv) * 2002-02-21 2003-09-09 Sandvik Ab Element för slående bergborrning, innefattande åtminstone en gänga
SE524155C2 (sv) 2002-05-22 2004-07-06 Atlas Copco Secoroc Ab Gängförband för borrsträng för slående bergborrning
SE530158C2 (sv) * 2007-06-05 2008-03-11 Sandvik Intellectual Property Bergborrutrustning samt hon- och handelar därtill
SE535814C2 (sv) 2011-05-20 2013-01-02 Atlas Copco Secoroc Ab Gänganordning, gängförband samt borrsträngskomponent för slående bergborrning
CN103015913A (zh) 2012-12-25 2013-04-03 江苏和信石油机械有限公司 一种12-3/4英寸超大口径探矿钻杆螺纹结构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4040756A (en) * 1976-03-05 1977-08-09 Trw Canada Limited Drill rod thread form
US4295751A (en) * 1978-09-21 1981-10-20 Boart International Limited Thread structure for percussion drill elements
US5060740A (en) * 1990-05-29 1991-10-29 Sandvik Rock Tools, Inc. Screw thread coupling
WO2007114460A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Tubular threaded joint

Also Published As

Publication number Publication date
AU2019230533B2 (en) 2024-04-18
WO2019170437A1 (en) 2019-09-12
MX2020009352A (es) 2021-04-19
EA202091853A1 (ru) 2021-01-13
PL3536893T3 (pl) 2021-03-08
JP7273069B2 (ja) 2023-05-12
CN112272729B (zh) 2023-04-11
KR102628069B1 (ko) 2024-01-23
US20200408048A1 (en) 2020-12-31
CA3091534A1 (en) 2019-09-12
CL2020002281A1 (es) 2021-01-29
PT3536893T (pt) 2020-11-20
BR112020018256A2 (pt) 2020-12-29
JP2021516304A (ja) 2021-07-01
EP3536893A1 (en) 2019-09-11
AU2019230533A1 (en) 2020-09-17
EP3536893B1 (en) 2020-09-30
CN112272729A (zh) 2021-01-26
ZA202005182B (en) 2022-03-30
KR20210028600A (ko) 2021-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA039253B1 (ru) Штанговое соединение для ударного бурения
US6196598B1 (en) Straight hole drilling system
US5060740A (en) Screw thread coupling
CA2986619C (en) Threaded coupling end for a percussion drill string component
JP4083738B2 (ja) 衝撃削岩用ドリル・ストリングのねじ継手
EP3921502B1 (en) Threaded coupling for percussion drill bit
CN104373056A (zh) 钻柱连接件
EP0979922B1 (en) Tube rod
US20240133245A1 (en) Coupling for connecting downhole tubulars with improved stress distribution
EP4183975B1 (en) Thread pitch
AU722409B3 (en) Straight hole drilling system
JP2024507341A (ja) シャンクアダプタの楕円設計
CA2303710C (en) Straight hole drilling system
EP4298313A2 (en) Coupling for connecting downhole tubulars with improved stress distribution
JP2000008760A (ja) 直線穴あけシステム
EA040027B1 (ru) Соединительный элемент для соединения внутрискважинных труб
AU4505500A (en) Straight hole drilling system