专利名称：耐用型超高抗扭强度钻杆接头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及在油井或气井的钻探过程中使用的钻杆接头，特别是一种耐用型超高抗扭强度钻杆接头。
背景技术：
在油井或气井的钻探过程中使用的钻杆接头，一般多采用美国石油学会(API)制定的API标准生产制造。美国石油学会(API)在20世纪初采用V-0. 065牙型螺纹的石油钻杆接头，其结构如图1所示。这种钻杆接头的螺纹牙型是V形的，其牙底和牙顶都是平的， 牙底和牙顶宽都是0. 065英寸(1. 651mm)，平牙底与牙侧的承载面之间的过渡尖角半径r只有0. 38mm，所以此处应力集中很高，极易出现疲劳裂纹，这样就使得钻杆接头的寿命变得很短。在20世纪中期美国石油学会将V-0. 065牙型螺纹的平牙底改为半径R为0. 038英寸 (0. 965mm)的圆底，牙底的应力集中显著减少，钻杆接头疲劳寿命成倍增长，这种螺纹被称为数字型(NC)螺纹，可以与V-0. 065牙型螺纹完全互换，其牙型被纳入API SPEC 7中，称为V-0. 038R。但数字型(NC)螺纹在应用中仍然存在一些问题，特别是在螺纹牙底仍有较大的应力集中。而且API钻杆接头的内螺纹接头的后端是一内斜面，对应的外螺纹接头的前端是一外斜面，只有一个抗扭矩台肩在内螺纹接头的前端面和对应的外螺纹接头的后端面，接头扭转强度低。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API钻杆接头在使用中，遇到过大扭矩时会出现内螺纹接头胀大及或外螺纹接头螺纹断裂等失效事故。因此需要开发具有降低应力集中、更高抗扭强度特性的耐用型超高抗扭强度钻杆接头。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种耐用型超高抗扭强度钻杆接头，它主要解决现有的V-0. 065牙型螺纹的石油钻杆接头和v-0. 038R牙型螺纹的石油钻杆接头螺纹牙底仍有较大的应力集中的技术问题，同时还具有超高的抗扭强度，可以满足日益复杂的钻井作业需求。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是。一种耐用型超高抗扭强度钻杆接头，它包括具有外螺纹外台肩、外螺纹段和外螺纹外端面的外螺纹接头，以及具有内螺纹内端面、内螺纹段和内螺纹外台肩的内螺纹接头； 其特征在于所述的外螺纹段的锥度范围为1 :10到1 :18 ；内螺纹段的锥度范围为1 :10到
1 :18ο所述的耐用型超高抗扭强度钻杆接头，其特征在于所述的外螺纹段和内螺纹段的中间2/5段上公差大于两端上公差。所述的耐用型超高抗扭强度钻杆接头，其特征在于所述的外螺纹段和内螺纹段的外螺纹牙型和内螺纹牙型的牙型角为60度，螺纹牙底的圆弧半径范围为1.0mm— 1. 27mm, 3. 5 牙 / 英寸。[0008]所述的耐用型超高抗扭强度钻杆接头，其特征在于所述的外螺纹外台肩到外螺纹外端面之间的距离大于API公接头外螺纹外台肩到外端面之间的距离10-14mm。所述的耐用型超高抗扭强度钻杆接头，其特征在于所述的内螺纹外台肩到内螺纹内端面之间的距离大于或等于外螺纹外台肩到外螺纹外端面之间的距离，其差值为 0-0. 3mm。本实用新型的有益效果是本实用新型钻杆接头具有高的抗扭强度，与同尺寸的 API钻杆接头相比，抗扭强度提高大约70%。可以在保证使用要求的前提下，优化接头尺寸， 使钻杆接头具有大水眼，低环空压耗，更有利于钻井的优点。该种钻杆接头双台肩的结构设计，使螺纹各牙上的受力分布更加均勻，优化的螺纹牙形使牙底的应力集中系数明显降低， 从而提高了钻杆接头的疲劳寿命，使其更加耐用。在油井或气井的钻探过程中，钻采条件的日益苛刻，对钻采设备要求也越来越高，本实用新型钻杆接头的上述优点，很好的解决了 API钻杆接头低的抗扭强度问题，并增强了钻杆接头的耐用性，使其具有很好的应用空间。
图1是API钻杆接头结构图；图中A-外螺纹接头，B-内螺纹接头，C-外螺纹外台肩，D-外螺纹外端面，E-内螺纹外台肩，F-外螺纹段，G-内螺纹段，H-外螺纹牙型，I-内螺纹牙型。图2是本实用新型耐用型超高抗扭强度钻杆接头结构图；图中1-外螺纹接头， 2-内螺纹接头，3-外螺纹外台肩，4-外螺纹外端面，5-内螺纹内端面，6-内螺纹外台肩， 7-外螺纹段，8-内螺纹段，9-外螺纹牙型，10-内螺纹牙型。图3是本实用新型的螺纹牙型与API V-0. 038R螺纹牙型对比图；图中实线为本实用新型的螺纹牙型，虚线为API V-0. 038R螺纹牙型。
具体实施方式
请参阅图2，它是本实用新型一种耐用型超高抗扭强度钻杆接头。如图所示它包括具有外螺纹外台肩3、外螺纹段7和外螺纹外端面4的外螺纹接头1，以及具有内螺纹内端面5、内螺纹段8和内螺纹外台肩6的内螺纹接头2 ；其特征在于所述的外螺纹段7的锥度范围为1 :10到1 :18 ；内螺纹段8的锥度范围为1 :10到1 :18。采用非API的锥度，不仅有利于采用先进的非API螺纹牙型，而且极大的增加了螺纹的危险截面积，从而提高了石油钻杆接头的抗扭强度及抗拉载荷。与API钻杆接头相比，抗扭强度提高70%左右，比一般的，可以与API互换的双台肩接头抗扭强度提高20%左右。所述的外螺纹段7和内螺纹段8的中间2/5段上公差大于两端上公差。所述的外螺纹段7和内螺纹段8的外螺纹牙型9和内螺纹牙型10的牙型角为60度，螺纹牙底的圆弧半径范围为1.0mm — 1. 27mm，3.5牙/英寸。图3是本实用新型的螺纹牙型与API V-0. 038R 螺纹牙型对比图，如图所示本实用新型比API V-0. 038R螺纹牙型的牙底圆弧半径大，从而降低了螺纹牙底应力集中系数，有效的延长钻杆接头的使用寿命，增强了钻杆接头的耐用性。所述的外螺纹外台肩3到外螺纹外端面4之间的距离大于API公接头外螺纹外台肩到外端面之间的距离10-14mm。所述的内螺纹外台肩6到内螺纹内端面5之间的距离大于或等于外螺纹外台肩3到外螺纹外端面4之间的距离，其差值为0-0. 3mm。该耐用型超高抗扭强度钻杆接头使用时，当内外钻杆接头上扣的时候，外螺纹外台肩3和内螺纹外台肩6首先接触，这时，上扣所用扭矩由外螺纹和内螺纹的外台肩来承担，外螺纹外端面4和内螺纹内端面5还没有接触，间隙的范围为0-0. 3mm ；当上扣扭矩继续增加，外螺纹外台肩3和内螺纹外台肩6开始过盈，螺纹也开始过盈，这时上扣扭矩由外螺纹外端面4和内螺纹内端面5、螺纹副来承担。随着上扣扭矩的继续增加，外螺纹外端面 4和内螺纹内端面5开始接触，并且发生一定量的过盈变形。当达到上扣扭矩时，整个上扣过程中的扭矩全部由外螺纹外台肩3和内螺纹外台肩6、螺纹副、外螺纹外端面4和内螺纹内端面5三个部分吸收。这时，外螺纹的外台肩和内螺纹的外端面过盈量为0. 20-0. 80mm, 外螺纹的外端面和内螺纹的内台肩的过盈量为0-0. 3mm。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。
权利要求1.一种耐用型超高抗扭强度钻杆接头，它包括具有外螺纹外台肩(3)、外螺纹段(7)和外螺纹外端面(4)的外螺纹接头(1)，以及具有内螺纹内端面(5)、内螺纹段(8)和内螺纹外台肩(6)的内螺纹接头(2);其特征在于所述的外螺纹段(7)的锥度范围为1 :10到1 :18 ； 内螺纹段(8)的锥度范围为1 :10到1 :18。
2.根据权利要求1所述的耐用型超高抗扭强度钻杆接头，其特征在于所述的外螺纹段(7)和内螺纹段(8)的中间2/5段上公差大于两端上公差。
3.根据权利要求1或2所述的耐用型超高抗扭强度钻杆接头，其特征在于所述的外螺纹段(7)和内螺纹段(8)的外螺纹牙型(9)和内螺纹牙型(10)的牙型角为60度，螺纹牙底的圆弧半径范围为1. Omm — 1. 27mm，3.5牙/英寸。
4.根据权利要求1或2所述的耐用型超高抗扭强度钻杆接头，其特征在于所述的外螺纹外台肩(3)到外螺纹外端面(4)之间的距离大于API公接头外螺纹外台肩到外端面之间的距离10-14mm。
5.根据权利要求1或2所述的耐用型超高抗扭强度钻杆接头，其特征在于所述的内螺纹外台肩(6)到内螺纹内端面(5)之间的距离大于或等于外螺纹外台肩(3)到外螺纹外端面(4)之间的距离，其差值为0-0. 3mm。
专利摘要本实用新型涉及在油井或气井的钻探过程中使用的钻杆接头，特别是一种耐用型超高抗扭强度钻杆接头。它包括具有外螺纹外台肩、外螺纹段和外螺纹外端面的外螺纹接头，以及具有内螺纹内端面、内螺纹段和内螺纹外台肩的内螺纹接头；其特征在于所述的外螺纹段的锥度范围为1∶10到1∶18；内螺纹段的锥度范围为1∶10到1∶18。它主要解决现有的V-0.065牙型螺纹的石油钻杆接头和V-0.038R牙型螺纹的石油钻杆接头螺纹牙底仍有较大的应力集中的技术问题，同时还具有超高的抗扭强度，可以满足日益复杂的钻井作业需求。
文档编号E21B17/042GK202039785SQ20112006447
公开日2011年11月16日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者刘贤文, 李兴文, 陶瑞东, 魏立明, 鲁喜宁 申请人:上海海隆石油管材研究所, 上海海隆石油钻具有限公司, 中国石油集团渤海钻探工程有限公司