专利名称：避免应力集中的钻杆螺纹接头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钻杆螺纹接头，具体地说是一种避免应力集中的钻杆螺纹接 头。
背景技术：
目前钻杆连接螺纹主要可分为两类一类是API (即American Petroleum Institute)螺纹接头，即符合美国石油学会API标准的螺纹接头；一类是非API接头。API 螺纹早在20世纪初问世以来一直受到广泛的关注和应用，为了适应各种工况的需要，相继 开发出了短圆螺纹、长圆螺纹、偏梯形螺纹、直连型螺纹等形式。随着石油钻井的深度进一 步增加，油井环境变得更恶劣，其性能开始不能满足油井的需要。连接强度低、密封性能不 可靠、上扣控制难、接头应力水平高、耐腐蚀性能差等缺点都限制了螺纹的应用。上扣后螺 纹应力集中造成粘扣、开裂等事故的发生，如何有效的减小螺纹的应力集中成为研究的焦 点ο
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种避免应力集中的钻杆 螺纹接头，其能减少螺纹上扣后在螺纹根部产生应力集中，有效减少螺纹接头的粘扣与开 裂，降低生产成本，提高生产效率，延长使用寿命。按照本实用新型提供的技术方案，所述避免应力集中的钻杆螺纹接头，包括内螺 纹接头与外螺纹接头；所述内螺纹接头的一端形成径向向外的第一台肩，内螺纹接头内形 成径向向内的第一扭转台肩；内螺纹接头对应于第一扭转台肩与第一台肩的内壁上设置轴 向延伸的内螺纹，所述内螺纹的两端分别形成第一基部与第二基部；内螺纹通过第二基部 与第一扭转台肩间，且通过第一基部与第一台肩相连；外螺纹接头的一端嵌置在内螺纹接 头内，并与内螺纹接头紧固连接；外螺纹接头对应于与第一台肩相接触的表面形成径向向 外的第二台肩，所述第二台肩与第一台肩的表面紧密接触；外螺纹接头对应于嵌置在内螺 纹接头内的端部与第一扭转台肩紧密接触，并形成第二扭转台肩；外螺纹接头对应于第二 扭转台肩与第二台肩间的外周面上设置轴向延伸的外螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配； 所述外螺纹的两端分别形成第三基部与第四基部，所述第四基部与第二基部相匹配，第三 基部与第一基部相匹配；所述外螺纹接头对应于邻近第二台肩的外周面上形成第一外螺 纹，所述第一外螺纹的齿高小于外螺纹接头上其余外螺纹的齿高；所述内螺纹接头与外螺 纹接头相匹配。所述外螺纹接头对应于邻近第二台肩的外周面上分别形成第一外螺纹、第二外螺 纹、第三外螺纹及第四外螺纹；所述第一外螺纹、第二外螺纹、第三外螺纹与第四外螺纹的 齿高比为1 2 3 4;所述第四外螺纹与外螺纹接头上其余外螺纹齿高相同；内螺纹接 头的内螺纹与外螺纹接头的外螺纹相匹配。所述内螺纹接头上第一基部与外螺纹接头上第 三基部的长度均大于API标准第一基部与第三基部的长度。
3[0006]本实用新型的优点将内螺纹接头的第一基部与外螺纹接头上对应的第三基部延 长，能够避免螺纹应力在螺纹根部集中；且通过降低邻近第二台肩的第一外螺纹的齿高，能 够有效降低第一外螺纹的应力峰值，将内螺纹接头与外螺纹接头相对应配合，能够使受力 更均勻，不易发生粘扣，大大延长了使用寿命，降低了使用成本。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示本实用新型包括外螺纹接头1、第二台肩2、第四基部3、第一台肩4、 内螺纹接头5、第一外螺纹6、第二外螺纹7、第三外螺纹8、第四外螺纹9、第二基部10、第一 扭转台肩11、第二扭转台肩12、第三基部13及第一基部14。如图1所示钻杆螺纹接头包括外螺纹接头1与内螺纹接头5，内螺纹接头5与外 螺纹接头ι相紧固连接。所述内螺纹接头5的一端形成径向向外的第一台肩4，内螺纹接头 5内形成径向向内的第一扭转台肩11。内螺纹接头5内壁上对应于第一台肩4与第一扭转 台肩11间设置轴向延伸的内螺纹，所述内螺纹两端分别设置第一基部14与第二基部10， 所述内螺纹通过第一基部14与第一台肩4相连，且通过第二基部10与第一扭转台肩11相 连。外螺纹接头1的一端嵌置在内螺纹接头5内，外螺纹接头1对应于嵌置在内螺纹 接头5内的端部与第一扭转台肩11相紧密接触，形成径向向内的第二扭转台肩12，所述第 二扭转台肩12与第一扭转台肩11相匹配。外螺纹接头1对应于第一台肩4相接触的表面 形成径向向外的第二台肩2，所述第二台肩2与第一台肩4相匹配；第二台肩2与第一台肩 4的表面相紧密接触。外螺纹接头1对应于第二台肩2与第二扭转台肩12间设置轴向延 伸的外螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配。外螺纹的两端分别形成第三基部13与第四基部 3，外螺纹通过第三基部13与第二台肩2相连，且通过第四基部3与第二扭转台肩12相连。外螺纹接头1与内螺纹接头5分别利用外螺纹与内螺纹相紧固连接；外螺纹接头 1的第三基部13与内螺纹接头5的第一基部14的表面相紧密接触；外螺纹接头1的第四 基部3与内螺纹接头5的第二基部10的表面相紧密接触。外螺纹接头1的外螺纹包括第 一外螺纹6，所述第一外螺纹6邻近第三基部13与第二台肩2，第一外螺纹6的齿高要小于 外螺纹接头1上其余外螺纹的齿高；内螺纹接头5上的内螺纹与外螺纹接头1上的外螺纹 相匹配。具体实施时，外螺纹接头1的外螺纹对应于邻近第三基部13与第二台肩2分别形 成第一外螺纹6、第二外螺纹7、第三外螺纹8及第三外螺纹9 ；且让第一外螺纹6、第二外螺 纹7、第三外螺纹8及第四外螺纹9的齿高之比为1 2 3 4;第四外螺纹9的齿高与 外螺纹接头1上其余的外螺纹齿高相同。通过将内螺纹接头5的内螺纹与上述外螺纹相对 应匹配，保证内螺纹接头5与外螺纹接头1能够紧固连接，对应配合；所述内螺纹接头5与 外螺纹接头1紧固连接后，不易发生粘扣，延长了使用寿命，降低了使用成本。所述外螺纹接头1的第三基部13与内螺纹接头5的第一基部14的表面相紧密接 触，通过将第三基部13与第一基部14的长度延长，能够避免螺纹应力在螺纹根部集中；所
4述第三基部13与第一基部14的长度延长均是相对API标准的第三基部13与第一基部14 的长度而言；且要保证第三基部13与第一基部14延长长度后，外螺纹接头1与内螺纹接头 5的锥度小于等于1 12。实施例1一种用于Φ88. 9X9. 35mm的钻杆，钢级为G-105 ；管体外径为88. 9mm，壁厚为 9. 35mm，锥度为1 6，外螺纹上对应的第一外螺纹6、第二外螺纹7、第三外螺纹8及第四外 螺纹9的齿高分别为0. 774mm、1. 548mm,2. 321mm、3. 095mm，外螺纹其余齿高为3. 095mm,内 螺纹的齿高与外螺纹配合，外螺纹的牙顶宽度1. 654mm,内螺纹的牙顶宽度1. 654mm,内外 螺纹都进行磷化处理。通过有限元分析，所述外螺纹接头1与内螺纹接头5的螺纹齿受力 相对比较均勻，能有效缓解应力集中，接头寿命延长1倍。实施例2一种用于Φ127Χ9. 19mm的钻杆，钢级为X-95 ；管体外径为127mm，壁厚为 9. 19mm，锥度为1 4，外螺纹对应的第一外螺纹6、第二外螺纹7、第三外螺纹8及第四外螺 纹9的齿高分别为0. 936mm、1. 872mm、2. 807mm、3. 743mm，外螺纹其余齿高为3. 743mm,内螺 纹的齿高与外螺纹配合，外螺纹的牙顶宽度1. 270mm,内螺纹的牙顶宽度1. 270mm，通过有 限元分析，第一外螺纹6处的应力明显减少，可以有效的避免螺纹根部应力集中。本实用新型将内螺纹接头5的第一基部14与外螺纹接头1上对应的第三基部13 延长，能够避免螺纹应力在螺纹根部集中；且通过降低邻近第二台肩2的第一外螺纹6的齿 高，能够有效降低第一外螺纹6的应力峰值，将内螺纹接头5与外螺纹接头6相对应配合， 能够使受力更均勻，不易发生粘扣，大大延长了使用寿命，降低了使用成本；能适用于水平 井、大位移井等钻井条件。
权利要求一种避免应力集中的钻杆螺纹接头，包括内螺纹接头(5)与外螺纹接头(1)；所述内螺纹接头(5)的一端形成径向向外的第一台肩(4)，内螺纹接头(5)内形成径向向内的第一扭转台肩(11)；内螺纹接头(5)对应于第一扭转台肩(11)与第一台肩(4)的内壁上设置轴向延伸的内螺纹，所述内螺纹的两端分别形成第一基部(14)与第二基部(10)；内螺纹通过第二基部(10)与第一扭转台肩(11)间，且通过第一基部(14)与第一台肩(4)相连；外螺纹接头(1)的一端嵌置在内螺纹接头(5)内，并与内螺纹接头(5)紧固连接；外螺纹接头(1)对应于与第一台肩(4)相接触的表面形成径向向外的第二台肩(2)，所述第二台肩(2)与第一台肩(1)的表面紧密接触；外螺纹接头(1)对应于嵌置在内螺纹接头(5)内的端部与第一扭转台肩(11)紧密接触，并形成第二扭转台肩(12)；外螺纹接头对应于第二扭转台肩(12)与第二台肩(2)间的外周面上设置轴向延伸的外螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配；所述外螺纹的两端分别形成第三基部(13)与第四基部(3)，所述第四基部(3)与第二基部(10)相匹配，第三基部(13)与第一基部(14)相匹配；其特征是所述外螺纹接头(1)对应于邻近第二台肩(2)的外周面上形成第一外螺纹(6)，所述第一外螺纹(6)的齿高小于外螺纹接头(1)上其余外螺纹的齿高；所述内螺纹接头(5)与外螺纹接头(1)相匹配。
2.根据权利要求1所述的避免应力集中的钻杆螺纹接头，其特征是所述外螺纹接头 (1)对应于邻近第二台肩(2)的外周面上分别形成第一外螺纹(6)、第二外螺纹(7)、第三外 螺纹(8)及第四外螺纹(9)；所述第一外螺纹(6)、第二外螺纹(7)、第三外螺纹(8)与第四 外螺纹(9)的齿高比为1:2:3:4 ；所述第四外螺纹(9)与外螺纹接头(1)上其余外 螺纹齿高相同；内螺纹接头(5)的内螺纹与外螺纹接头(1)的外螺纹相匹配。
3.根据权利要求1所述的避免应力集中的钻杆螺纹接头，其特征是所述内螺纹接头 (5)上第一基部(14)与外螺纹接头(1)上第三基部(13)的长度均大于API标准第一基部 (14)与第三基部(13)的长度。
专利摘要本实用新型涉及一种避免应力集中的钻杆螺纹接头；其包括内螺纹接头与外螺纹接头；内螺纹接头的一端形成第一台肩，内螺纹接头内形成第一扭转台肩；内螺纹接头上设置轴向延伸的内螺纹；外螺纹接头的一端嵌置在内螺纹接头内，并与内螺纹接头紧固连接；外螺纹接头上设置第二台肩；外螺纹接头对应于嵌置在内螺纹接头内的端部形成第二扭转台肩；外螺纹接头上设置轴向延伸的外螺纹，外螺纹与内螺纹相匹配；外螺纹接头上设置第一外螺纹，所述第一外螺纹的齿高小于外螺纹接头上其余外螺纹的齿高；所述内螺纹接头与外螺纹接头相匹配。本实用新型能减少螺纹上扣后在螺纹根部产生应力集中，减少螺纹接头的粘扣与开裂，降低生产成本，提高生产效率，延长寿命。
文档编号E21B17/042GK201723170SQ20102025398
公开日2011年1月26日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者张毅, 李晶, 高连新 申请人:无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司