[實用新型]一種石油鉆桿內螺紋接頭

無效

• 申請號: 00234223.5
• 申請日: 2000-04-27
• 公開（公告）號: CN2435510Y
• 公開（公告）日: 2001-06-20
• 發明（設計）人: 王新虎
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣總公司石油管材研究所
• 主分類號: E21B17/04
• 分類號: E21B17/04
• 代理公司: 石油工業專利服務中心
• 代理人: 劉天語,杜伊芳

本實用新型涉及石油鉆井機械鉆桿的加工制造技術，是改進的一種石油鉆桿內螺紋接頭。

石油鉆井中的鉆桿是消耗較大的常用工具，常用的鉆桿其接頭焊接在鉆桿本體上，3為焊縫，起下鉆時，吊卡扣合在內螺紋接頭上。API標準規定內螺紋接頭吊卡扣合處有兩種結構，即直角臺肩與18°錐形臺肩，由于吊卡制造及使用方面的原因，我國采用直角臺肩，由于直角臺肩根部有較大的應力集中，所以此處的疲勞斷裂一直是鉆桿失效的類型之一。由于國情原因，我國現在及今后很長時間仍將使用具有直角臺肩結構的鉆桿，而標準API?SPEC?7對內螺紋接頭2及其相關的結構尺寸做了規定，如D₁、d₁、D_se、d₃、d₄、D₂等，盡管沒有規定d_se的尺寸，似乎可通過減小內螺紋接頭內孔d_se(即d₂)，增加該處壁厚的途徑達到提高其直角臺肩根部疲勞強度，但是，一是受管體1d₃尺寸限制，最多可以是d_se=d₂；二是受使用限制，即d₂越小，泥漿流動阻力越大，泥漿通過鉆桿內孔，泥漿流動阻力大，鉆井效果不好。

本實用新型目的是提供一種在現有API標準規定條件下，在允許的范圍內對內螺紋接頭結構進行改進增加直角臺肩根部疲勞強度的石油鉆桿內螺紋接頭。

本實用新型目的是由以下技術方案實現的：

石油鉆桿內螺紋接頭，接頭內孔內有由內徑變化而形成的臺階，內徑d₁=d₂，d₁=d₂處的尺寸向管體方向延伸至直角臺肩以外L距離。

本實用新型目的還可由以下技術方案實現：

延伸至直角臺肩以外L距離為10至30mm。

鉆桿內螺紋接頭內徑取值為：對G105鉆桿d₁=d₂≤85mm，對S135鉆桿d₁=d₂≤80mm。

d_se=d₃，d₃為API標準規定值。

本實用新型附圖說明如下：

圖1為目前常用鉆桿內螺紋接頭的內孔結構圖；

圖2本實用新型鉆桿內螺紋接頭的內孔結構圖。

以下結合附圖詳細說明本實用新型：

常用鉆桿內螺紋接頭的內孔一般將內徑d_se取值等于API標準規定的鉆桿管體端部內徑d₃以便于焊接，內徑d₁一般為螺紋頸部內徑，這樣內螺紋接頭內孔內就出現臺階，內螺紋接頭的直角臺肩d₂處壁厚不同，由于角臺肩根部壁厚顯著影響直角臺肩根部應力大小，直角臺肩根部壁厚越大，直角臺肩根部應力越小，為了保證內螺紋接頭直角臺肩根部具有足夠的疲勞強度，直角臺肩根部必須具有足夠的壁厚。經過有限元分析發現內螺紋接頭頸部內徑d2顯著影響直角臺肩根部應力大小，其它內徑尺寸沒有影響。所以接頭頸部內徑根最佳取值可以根據結構件各處的疲勞強度應一致的原則確定，即應保證鉆桿接頭直角臺肩根部與鉆桿管體疲勞強度基本相同。

為了使鉆桿內螺紋接頭直角臺肩根部的壁厚滿足技術要求，本實用新型采取如下技術：(1)將接頭內孔內因內徑變化而形成的臺階(簡稱變徑臺階)延伸至直角臺肩以外足夠的距離L，即內徑d₁=d₂，有限元分析發現該距離L至少為20mm；(2)經過計算，鉆桿內螺紋接頭內徑最佳取值應為G105鉆桿d₁=d₂≤65～85mm,S135鉆桿d₁=d₂≤60～80mm；(3)d_se=d₃,d₃為API標準規定值。

本實用新型有益效果及其證明如下：

選取4根鉆桿在旋轉彎曲全尺寸鉆具疲勞試驗機上進行疲勞試驗，其中兩根鉆桿的內螺紋接頭的內孔被加工符合本發明要求的合理結構，另兩根鉆桿的內螺紋接頭的內孔結構為經常出現的不合理結構。試驗結果為，焊接有合理內孔結構內螺紋接頭的鉆桿斷裂在管體上，而焊接有不合理內孔結構內螺紋接頭的鉆桿在不到前者疲勞壽命一半時便斷裂在內螺紋接頭直角臺肩根部，這說明符合本實用新型要求的石油鉆桿內螺紋接頭的直角臺肩根部的疲勞壽命高于現有結構接頭1倍以上，并且也高于鉆桿管體疲勞壽命。