CN2734974Y - 高抗扭钻杆接头 - Google Patents
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Abstract
高抗扭钻杆接头，由外螺纹接头、内螺纹接头组成；外螺纹接头具有一个轴向延伸的外螺纹、外台肩以及基部；外螺纹头部有一内端面以及一前端部；内螺纹接头具有在一个轴向延伸的内螺纹，内螺纹头部有一外端面以及一镗孔部，根部有一内台肩以及一后端部；外螺纹接头前端部的外径大于所述外螺纹沿锥度方向延伸至所述内端面处的螺纹根部的外径，但小于与前端部分相邻的第一个外螺纹的螺纹根部的外径；内螺纹接头后端部的内径大于内螺纹沿锥度方向延伸至所述内台肩处的螺纹顶部的内径，并且大于外螺纹接头前端部的外径。本实用新型的接头抗扭强度高于API标准钻杆接头，且内螺纹接头可以与API标准钻杆外螺纹接头互换使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气田钻探用钻杆接头。
背景技术
用于石油钻探的钻杆是按API(American Petroleum Institute，美国石油学会)标准生产制造的。其结构是在钻杆管体两端各对焊一个外螺纹钻杆接头和一个内螺纹钻杆接头。
图1是API标准钻杆接头的示意图。该钻杆接头由外螺纹接头21和与之进行螺纹连接的内螺纹接头22组成。外螺纹接头21具有一个径向向外的外台肩23和一个径向向内的内端面25之间轴向延伸的外螺纹27以及在外台肩23和外螺纹27之间轴向延伸的基部29。内螺纹接头22具有一个径向向外的外端面24与一个径向向内的内斜面26之间轴向延伸的内螺纹28以及在内螺纹28和外表面24之间轴向延伸的镗孔部分30。外螺纹接头21的外台肩23到内端面25的长度为L1，内螺纹接头22的外端面24到内斜面26的长度为L2。
上述接头承受的扭矩来自外台肩23和外端面24之间以及外螺纹27和内螺纹28之间的摩擦力矩。
按照API标准的设计，上述接头的扭转强度一般为管体的80％，因此上述接头在使用中遇到过大扭矩时会出现内螺纹接头胀扣及外螺纹接头螺纹断裂等失效事故。
为了解决接头扭转强度低的问题，一般采取将内螺纹接头22的内斜面26改为内台肩，使外螺纹接头21的外端面25与之相接触，形成额外的摩擦力矩，以此提高接头的抗扭强度。
根据这种思路，中国专利92114303.6和美国专利5449336提出了一种解决方案，但因为退刀的原因，该专利的内螺纹接头是很难被加工出来的，而且由于该方案考虑到与API标准接头互换，因此提高的抗扭强度有限。
为进一步提高接头的抗扭强度，美国专利4548431、5454605、5492375、5908212、6330004和中国专利98806866.4分别提出了各自的方案，但由于这些接头完全不能与API标准接头互换，因此很难在实际钻井作业中被采用。
发明内容
本实用新型的目的在于设计一个外螺纹接头和与之进行螺纹连接的高抗扭钻杆接头，其抗扭强度高于与API标准钻杆接头可以互换的双台肩接头，并且内螺纹接头可以与API标准钻杆外螺纹接头互换使用。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：高抗扭钻杆接头，由外螺纹接头和与之进行螺纹连接的内螺纹接头组成；
外螺纹接头，具有一个轴向延伸的外螺纹，外螺纹根部有一径向向外的外台肩以及一个外台肩和外螺纹之间轴向延伸的基部；外螺纹头部有一个径向向内的内端面以及一个内端面和外螺纹之间轴向延伸的前端部；
内螺纹接头，具有在一个轴向延伸的内螺纹，内螺纹头部有一径向向外的外端面以及一个外端面和内螺纹之间轴向延伸的镗孔部，内螺纹根部有一个径向向内的内台肩以及一个内台肩和内螺纹之间轴向延伸的后端部；
所述外螺纹接头前端部的外径大于所述外螺纹沿锥度方向延伸至所述内端面处的螺纹根部的外径，但小于与所述前端部分相邻的第一个外螺纹的螺纹根部的外径；
所述内螺纹接头后端部的内径大于所述内螺纹沿锥度方向延伸至所述内台肩处的螺纹顶部的内径，并且大于所述外螺纹接头前端部的外径；
所述的从所述外台肩到内端面之间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头外台肩到内端面的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的外端面到内斜面的长度；
所述的从所述外端面到内台肩之间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头外台肩到内端面的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的外端面到内斜面的长度。
进一步，所述的外螺纹接头从与所述前端部相邻的第一个外螺纹径向向外延伸到与所述基部相邻的最后一个外螺纹处的锥度为1∶6。
所述的内螺纹接头所述内螺纹从与所述镗孔部相邻的第一个内螺纹径向向内延伸到与所述后端部相邻的最后一个内螺纹处的锥度为1∶6。
当所述外螺纹接头与内螺纹接头拧紧时，所述的外螺纹接头的内端面与内螺纹接头的内台肩具有0～0.5mm的间隙。
当所述外螺纹接头和所述内螺纹接头连接时，所述前端部的外径与所述后端部的内径存在一个至少0.5mm的间隙。
本实用新型的有益效果
与现有技术相比，本实用新型对API标准钻杆接头的结构进行了改进。改进后的接头抗扭强度不但高于API标准钻杆接头，而且高于与API标准钻杆接头可以互换的双台肩接头，并且内螺纹接头可以与API标准钻杆外螺纹接头互换使用。
附图说明
图1为API标准钻杆接头示意图。
图2为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型的高抗扭钻杆接头，由外螺纹接头1和与之进行螺纹连接的内螺纹接头2组成；
外螺纹接头1，具有一个轴向延伸的外螺纹7，外螺纹7根部有一径向向外的外台肩3以及一个外台肩3和外螺纹7之间轴向延伸的基部9；外螺纹7头部有一个径向向内的内端面5以及一个内端面5和外螺纹7之间轴向延伸的前端部11；
内螺纹接头2，具有在一个轴向延伸的内螺纹8，内螺纹头部有一径向向外的外端面4以及一个外端面4和内螺纹8之间轴向延伸的镗孔部10，内螺纹根部有一个径向向内的内台肩6以及一个内台肩6和内螺纹8之间轴向延伸的后端部12；
外螺纹7从与前端部11相邻的第一个外螺纹径向向外延伸到与基部9相邻的最后一个外螺纹处的锥度为1∶6。
所述的前端部11的外径大于外螺纹7沿锥度方向延伸至内端面5处的螺纹根部的外径，但小于与前端部11相邻的第一个外螺纹的螺纹根部的外径；
外台肩3到内端面5之间的长度L3大于API标准钻杆外螺纹接头21的外台肩23到内端面25的长度L1，但小于API标准钻杆内螺纹接头22的外端面24到内斜面26的长度L2。
内螺纹接头2内螺纹8从与镗孔部10相邻的第一个内螺纹径向向内延伸到与后端部12相邻的最后一个内螺纹处的锥度为1∶6。
所述的后端部12的内径大于内螺纹8沿锥度方向延伸至内台肩7处的螺纹顶部的内径，并且大于前端部分11的外径。
外端面4到内台肩6之间的长度L4大于API标准钻杆外螺纹接头21外台肩23到内端面25的长度L1，但小于API标准钻杆内螺纹接头22的外端面24到内斜面26的长度L2。
当外螺纹接头1与内螺纹接头2手动拧紧时，外螺纹接头1的内端面5与内螺纹接头2的内台肩6具有0～0.5mm的间隙，即0≤L4-L3≤0.5mm。
由于内螺纹接头2的后端部分12的内径大于内螺纹8沿锥度方向延伸至内台肩7处的螺纹顶部的内径，外端面4到内台肩6之间的长度L4大于API标准钻杆外螺纹接头21外台肩23到内端面25的长度L1，但小于API标准钻杆内螺纹接头22的外端面24到内斜面26的长度L2，因此保证了内螺纹接头2与API标准钻杆外螺纹接头21的互换性。
由于前端部11的外径大于外螺纹7沿锥度方向延伸至内端面5处的螺纹根部的外径，而对于与API标准钻杆接头可以互换的双台肩接头来说，其外螺纹接头的前端部的外径必定小于外螺纹沿锥度方向延伸至内端面处的螺纹根部的外径，即其前端部的截面积小于本实用新型的前端部11的截面积，最终造成其产生的额外的摩擦力矩小于本实用新型产生的额外的摩擦力矩，即其抗扭强度小于本实用新型的抗扭强度。
当超扭矩上扣或井下扭矩过大时，外螺纹接头1的内端面5与内螺纹接头2的内台肩6的间隙减小直至消失，使接头部分形成了一个刚性体，提高了接头的抗扭强度和抗弯能力，使接头的抗扭强度不但高于API标准钻杆接头，而且高于与API标准钻杆接头可以互换的双台肩接头。
例如，选用51/2FH钻杆接头，其外径为184.15mm，内径为88.9mm，接头屈服强度为827MPa，手动拧紧时，外螺纹接头的内端面与内螺纹接头的内台肩具有0.15mm的间隙。经过计算，API标准钻杆接头抗扭强度为98.3kNm，与API标准钻杆接头可以互换的双台肩接头抗扭强度为140.1kNm，本实用新型接头抗扭强度为144.1kNm。
本实用新型的抗扭强度不但高于API标准钻杆接头，而且高于与API标准钻杆接头可以互换的双台肩接头，并且内螺纹接头可以与API标准钻杆外螺纹接头互换使用，因此特别适用于深井、超深井、定向井、水平井、大斜度井等高难度井的钻探施工。
Claims (6)
1.高抗扭钻杆接头，由外螺纹接头和与之进行螺纹连接的内螺纹接头组成；
外螺纹接头，具有一个轴向延伸的外螺纹，外螺纹根部有一径向向外的外台肩以及一个外台肩和外螺纹之间轴向延伸的基部；外螺纹头部有一个径向向内的内端面以及一个内端面和外螺纹之间轴向延伸的前端部；
内螺纹接头，具有在一个轴向延伸的内螺纹，内螺纹头部有一径向向外的外端面以及一个外端面和内螺纹之间轴向延伸的镗孔部，内螺纹根部有一个径向向内的内台肩以及一个内台肩和内螺纹之间轴向延伸的后端部；其特征是，
所述的外螺纹接头前端部的外径大于所述外螺纹沿锥度方向延伸至所述内端面处的螺纹根部的外径，但小于与所述前端部分相邻的第一个外螺纹的螺纹根部的外径；
所述的内螺纹接头后端部的内径大于所述内螺纹沿锥度方向延伸至所述内台肩处的螺纹顶部的内径，并且大于所述外螺纹接头前端部的外径；
所述的从所述外台肩到内端面之间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头外台肩到内端面的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的外端面到内斜面的长度；
所述的从所述外端面到内台肩之间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头外台肩到内端面的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的外端面到内斜面的长度。
2.如权利要求1所述的高抗扭钻杆接头，其特征是，所述的内螺纹接头后端部与轴向平行。
3.如权利要求1所述的高抗扭钻杆接头，其特征是，所述的外螺纹接头从与所述前端部相邻的第一个外螺纹径向向外延伸到与所述基部相邻的最后一个外螺纹处的锥度为1∶6。
4.如权利要求1所述的高抗扭钻杆接头，其特征是，所述的外螺纹接头所述内螺纹从与所述镗孔部相邻的第一个内螺纹径向向内延伸到与所述后端部分相邻的最后一个内螺纹处的锥度为1∶6。
5.如权利要求1所述的高抗扭钻杆接头，其特征是，当所述外螺纹接头与内螺纹接头拧紧时，所述的外螺纹接头的内端面与内螺纹接头的内台肩具有0～0.5mm的间隙。
6.如权利要求1所述的高抗扭钻杆接头，其特征是，当所述外螺纹接头和所述内螺纹接头连接时，所述前端部的外径与所述后端部的内径存在一个至少0.5mm的间隙。
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