CN203257339U - 用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构。它包括铝合金钻杆管体，管体两端与内螺纹钢接头和外螺纹钢接头连接；内螺纹钢接头内锥面距内螺纹钢接头连接过渡台肩内设有环形槽；环形槽内设有金属环；内螺纹钢接头与铝合金钻杆管体通过内螺纹接头环形槽内设有的内螺纹接头金属环与铝合金钻杆管体内螺纹钢接头连接端外锥面为过盈配合；外螺纹钢接头内锥面距外螺纹钢接头连接过渡台肩内设有环形槽；环形槽内特设有金属环；外螺纹钢接头与铝合金钻杆管体通过外螺纹接头环形槽内设有的外螺纹接头金属环与铝合金钻杆管体外螺纹钢接头连接端外锥面为过盈配合。利用本连接结构可克服ISO15546所涉及连接结构易发生疲劳的缺陷、冲蚀等的问题，保证了铝合金钻杆在石油天然气开采中的应用。

Description

用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构

技术领域

本实用新型涉及钻杆，特别是一种用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构。

背景技术

随着石油天然气勘探技术的发展和勘探领域的扩大，开发深层资源，超深井、定向井、高腐蚀介质井等复杂工况环境勘探开发井的数量快速增多，对石油天然气开采用钻杆提出新的要求。目前在复杂工况的钻探开发中经常遇到钢质钻杆摩擦热裂、氢脆、应力腐蚀断裂、钻井速度低和效率低等问题。

采用非钢质材料的铝合金钻杆可以很好的解决上述问题，使用铝合金钻杆可提高钻井速度和效率，缩短起下钻和井下事故处理时间；钻具重量减轻延长了钢丝绳寿命，降低了钻机提升***、循环***的负荷；铝合金钻杆耐蚀性好，可以保证高含H₂S和CO₂油气田的勘探开发；降低了钻机***的功耗，延长了使用寿命；提高了现有钻机的最大钻深。

目前，用于石油天然气开采的铝合金钻杆结构形式主要有：带钢接头铝合金钻杆和全铝合金钻杆。依据ISO15546铝合金钻杆标准，带钢接头铝合金钻杆分四种钻杆结构形式：钢接头内加厚铝合金钻杆、钢接头外加厚铝合金钻杆、钢接头带保护器内加厚铝合金钻杆、钢接头带保护器外加厚铝合金钻杆。四种结构形式的带钢接头铝合金钻杆的钢接头与铝合金钻杆管体之间的连接如图1所示。

铝合金钻杆管体与钢接头之间是通过螺纹和固定锥面来连接，由于钢接头的弹性模量与铝合金钻杆管体材料的弹性模量相差较大，铝合金钻杆由于反复受到拉、扭、弯、压等交变载荷，在连接的固定锥面末端会产生疲劳破坏。标准中内螺纹钢接头与铝合金钻杆管体连接处的外过渡为90°或18°台肩，钻井时外环空循环泥浆或循环空气在过渡台肩面遇阻或流向发生改变，在过渡台肩会产生严重的涡流，由于铝合金钻杆管体材质较软，涡流冲蚀严重，导致铝合金钻杆在此过渡台肩处发生失效。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构，利用本连接结构可克服ISO15546所涉及连接结构易发生疲劳的缺陷、冲蚀等的问题，从而保证了铝合金钻杆在石油天然气开采中的应用。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构，它包括铝合金钻杆管体和二接头；其特征在于：其中一个接头是两端都是内螺纹的内螺纹钢接头，另一个接头是一端是内螺纹另一端是外螺纹的外螺纹钢接头；所述的铝合金钻杆管体两端通过外螺纹与内螺纹钢接头和外螺纹钢接头的内螺纹连接；与铝合金钻杆管体连接的内螺纹钢接头内锥面距内螺纹钢接头连接过渡台肩内设有内螺纹接头环形槽；所述的内螺纹接头环形槽内设有内螺纹接头金属环；所述的内螺纹钢接头与铝合金钻杆管体通过内螺纹接头环形槽内设有的内螺纹接头金属环与铝合金钻杆管体内螺纹钢接头连接端外锥面为过盈配合；与铝合金钻杆管体连接的外螺纹钢接头内锥面距外螺纹钢接头连接过渡台肩内设有外螺纹接头环形槽；所述的外螺纹接头环形槽内设有外螺纹接头金属环；所述的外螺纹钢接头与铝合金钻杆管体通过外螺纹接头环形槽内设有的外螺纹接头金属环与铝合金钻杆管体外螺纹钢接头连接端外锥面为过盈配合。

所述的用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构，其特征在于：所述的内螺纹钢接头连接过渡台肩与内螺纹钢接头中轴线夹角为18°。

所述的用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构，其特征在于：所述的内螺纹接头金属环内表面与铝合金钻杆管体内螺纹钢接头连接端外锥面锥度一致，内螺纹接头金属环裸露面与内螺纹接头金属环中轴线夹角为18°。

所述的用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构，其特征在于：所述的外螺纹接头金属环内表面与铝合金钻杆管体外螺纹钢接头连接端外锥面锥度一致。

所述的内螺纹接头金属环和外螺纹接头金属环的材料的弹性模量介于内螺纹钢接头及外螺纹钢接头材料与铝合金钻杆管体材料的弹性模量之间，如铜、及铜基合金材料。

由于本实用新型用于石油天然气钻采用铝合金钻杆管体与钢接头连接结构采用了上述技术方案，在两个弹性模量相差较大的钢接头和铝合金钻杆管体易发生疲劳破坏的部位之间加入一个弹性模量居中的材料如铜，可有效提高铝合金钻杆的抗疲劳性能。通过改变内螺纹钢接头与铝合金钻杆管体连接处的外过渡台肩结构防止钻井时外环空循环流体对铝合金钻杆管体连接处的冲蚀，大大降低了铝合金钻杆由于冲蚀而发生的失效事故。

附图说明

图1是ISO标准中钢接头与铝合金钻杆管体之间的连接结构示意图。

图2是本实用新型剖面示意图。

图3是图2中A部放大图。

图4是图2中B部放大图。

具体实施方式

如图2至图4所示，本实用新型用于石油天然气钻采的带钢接头铝合金钻杆连接结构包括两端都是内螺纹的内螺纹钢接头1、一端是内螺纹另一端是外螺纹的外螺纹钢接头2和一端与内螺纹钢接头内螺纹11连接另一端与外螺纹钢接头内螺纹21连接两端是外螺纹的铝合金钻杆管体3，其特征是：所述与铝合金钻杆管体3连接的内螺纹钢接头内锥面12距内螺纹钢接头连接过渡台肩13内设有内螺纹接头环形槽14；所述内螺纹接头环形槽内14设有内螺纹接头金属环4；所述内螺纹钢接头1与铝合金钻杆管体3通过内螺纹接头环形槽14内设有的内螺纹接头金属环4与铝合金钻杆管体内螺纹钢接头连接端外锥面31为过盈配合。

所述铝合金钻杆管体3连接的外螺纹钢接头内锥面22距外螺纹钢接头连接过渡台肩23内设有外螺纹接头环形槽24；所述外螺纹接头环形槽24内设有外螺纹接头金属环5；所述外螺纹钢接头2与铝合金钻杆管体3通过外螺纹接头环形槽24内设有的外螺纹接头金属环5与铝合金钻杆管体外螺纹钢接头连接端外锥面32为过盈配合。

所述内螺纹钢接头连接过渡台肩13与内螺纹钢接头中轴线15夹角为18°。

所述内螺纹接头金属环内表面41与铝合金钻杆管体内螺纹钢接头连接端外锥面31锥度一致，内螺纹接头金属环裸露面42与内螺纹接头金属环中轴线43夹角为18°。

所述外螺纹接头金属环内表面51与铝合金钻杆管体外螺纹钢接头连接端外锥面32锥度一致。

所述内螺纹接头金属环4和外螺纹接头金属环5的材料的弹性模量介于内螺纹钢接头1及外螺纹钢接头2材料与铝合金钻杆管体3材料的弹性模量之间，如铜、及铜基合金材料。

综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 (4)

1.一种用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构，它包括铝合金钻杆管体（3）和二接头；其特征在于：其中一个接头是两端都是内螺纹的内螺纹钢接头（1），另一个接头是一端是内螺纹另一端是外螺纹的外螺纹钢接头（2）；所述的铝合金钻杆管体（3）两端通过外螺纹与内螺纹钢接头（1）和外螺纹钢接头（2）的内螺纹（11、21）连接；与铝合金钻杆管体（3）连接的内螺纹钢接头内锥面（12）距内螺纹钢接头连接过渡台肩（13）内设有内螺纹接头环形槽（14）；所述的内螺纹接头环形槽内（14）设有内螺纹接头金属环（4）；所述的内螺纹钢接头（1）与铝合金钻杆管体（3）通过内螺纹接头环形槽（14）内设有的内螺纹接头金属环（4）与铝合金钻杆管体内螺纹钢接头连接端外锥面（31）为过盈配合；与铝合金钻杆管体（3）连接的外螺纹钢接头内锥面（22）距外螺纹钢接头连接过渡台肩（23）内设有外螺纹接头环形槽（24）；所述的外螺纹接头环形槽（24）内设有外螺纹接头金属环（5）；所述的外螺纹钢接头（2）与铝合金钻杆管体（3）通过外螺纹接头环形槽（24）内设有的外螺纹接头金属环（5）与铝合金钻杆管体外螺纹钢接头连接端外锥面（32）为过盈配合。

2.根据权利要求1所述的用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构，其特征在于：所述的内螺纹钢接头连接过渡台肩（13）与内螺纹钢接头（1）中轴线夹角为18°。

3.根据权利要求1所述的用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构，其特征在于：所述的内螺纹接头金属环（4）内表面与铝合金钻杆管体内螺纹钢接头连接端外锥面锥度一致，内螺纹接头金属环（4）裸露面与内螺纹接头金属环（4）中轴线夹角为18°。

4.根据权利要求1所述的用于铝合金钻杆管体与钢接头连接结构，其特征在于：所述的外螺纹接头金属环（5）内表面与铝合金钻杆管体外螺纹钢接头连接端外锥面锥度一致。

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