[實用新型]一種牙型螺紋鉆桿接頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220263285.4
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN202659169U
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙永峰;陳長青;王青林;岳鵬;李齊富;徐斌;李鵬;王西華;唐家輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司;渤海能克鉆桿有限公司
• 主分類號: E21B17/042
• 分類號: E21B17/042
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 李榮文

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種用于石油、煤炭、地礦、水電等行業(yè)勘探工程定向鉆進的鉆桿結(jié)構(gòu)，屬于土層或巖石的鉆進設(shè)備領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

定向鉆進技術(shù)已經(jīng)在我國石油、煤炭、地礦、市政等行業(yè)得到廣泛應用。近年來隨著易采油藏資源的逐漸枯竭，世界范圍都不得不將油氣資源勘探和開發(fā)的目標投向了地理和地質(zhì)條件更加復雜的地區(qū)，鉆探深度增加、鉆探難度加大，深井、超深井、高壓油氣井、大位移井、水平井、含腐蝕介質(zhì)井已大量出現(xiàn)，鉆桿作為油氣田勘探和開發(fā)過程中不可缺少的關(guān)鍵性工具，這些油氣井對其性能和質(zhì)量均提出了更高的要求。鉆桿結(jié)構(gòu)中包括管體和管體兩端帶螺紋的接頭。在油氣田勘探開發(fā)過程中，幾百根鉆桿通過接頭螺紋連接起來組成幾千米長的鉆柱，鉆桿接頭需要承受拉、壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)和不均衡沖擊等交變載荷，因此對鉆桿及接頭的管材性能（柔性和強度）、加工精度、表面處理等提出了更高的要求。大量鉆井工具失效分析結(jié)果表明，鉆桿螺紋失效的主要原因是螺紋彎扭疲勞斷裂，目前常用API標準螺紋鉆桿接頭的抗扭、抗疲勞性能難以滿足深井、超深井、大位移水平井在開采技術(shù)、安全等方面的要求。?

國外知名的鉆具研究公司都致力于通過研究特殊結(jié)構(gòu)、特殊螺紋牙型、高強韌性材料開發(fā)出新型鉆具來滿足勘探技術(shù)快速發(fā)展的需要。我國對油井管特殊螺紋的研究無論在品種數(shù)量方面或是性能質(zhì)量方面，都遠不能滿足的油氣田勘探開發(fā)快速發(fā)展的需求。因此有必要研發(fā)生產(chǎn)出連接強度高、抗疲勞性能好、使用壽命長的特殊接頭螺紋，以滿足國內(nèi)油氣田深井、超深井以及大位移水平井勘探開發(fā)的需求。?

經(jīng)檢索北京中煤礦山工程公司申請的200910147891.2專利公開了一種鋸齒形鉆桿結(jié)構(gòu)螺紋。其所述內(nèi)外螺紋均為鋸齒形狀，牙頂和牙底都是平的偏梯形結(jié)構(gòu)，螺紋螺距大于10mm,螺紋由2個不同角度牙側(cè)角組成，分別為45度和15度。這種螺紋結(jié)構(gòu)適用于淺層礦山開采，尤其適用于大直徑反井作業(yè)，但其螺紋結(jié)構(gòu)承載力小、抗彎性能一般，不適用于井身結(jié)構(gòu)復雜的油氣田勘探開發(fā)的要求。?

目前，普通API鉆桿螺紋特點為螺紋錐度均為1：6，螺距為4牙/英寸，螺紋不切頂牙高為5.4mm左右，API標準螺紋普遍存在的缺點為：?

1）API公接頭螺紋根部應力集中、缺口效應嚴重，是疲勞、脆性斷裂的薄弱環(huán)節(jié)。

2）API螺紋疲勞敏感系數(shù)高，易產(chǎn)生疲勞或脆性斷裂。?

3）API螺紋的抗扭強度、彎曲疲勞壽命不足以滿足超深井、大位移水平井勘探開發(fā)的需求。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種螺紋牙型鉆桿接頭，該接頭的螺紋牙型相對API標準螺紋具有抗扭強度高、應力分布均勻、疲勞敏感系數(shù)低、對加工公差敏感降低，使用時變形相容性好，在彎曲時降低公扣末端完全扣處應力水平和應力集中，使疲勞壽命顯著提高的特點。?

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是：一種牙型螺紋鉆桿接頭，包括母接頭和公接頭，所述公接頭和母接頭均為中空結(jié)構(gòu)，公接頭的外側(cè)壁上具有軸向延伸的外螺紋，母接頭的內(nèi)側(cè)壁上具有軸向延伸的內(nèi)螺紋，所述母接頭和公接頭通過螺紋旋合為一體，其特征在于所述內(nèi)螺紋和外螺紋均為牙型錐螺紋，牙型錐螺紋的錐度為1:8~16，牙型錐螺紋的齒頂和齒根為弧形結(jié)構(gòu)，且齒頂和齒根的配合處設(shè)有間隙，齒側(cè)配合處形成兩個密封面；所述牙型錐螺紋的齒由第一牙側(cè)角α和第二牙側(cè)角β組成，其中20°≤α≤40°，40°≤β≤50°。?

對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述內(nèi)螺紋和外螺紋的兩側(cè)均設(shè)有一段平滑基體，所述平滑基體為錐形，其錐度與牙型錐螺紋的錐度一致。?

對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述第一牙側(cè)角α為30°，第二牙側(cè)角β為45°。?

對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述牙型錐螺紋的錐度為1:16。?

對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述牙型錐螺紋的螺距控制在1/3英寸。?

對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述平滑基體的外側(cè)設(shè)有兩個臺階，分別稱為主臺階和副臺階，所述主臺階為公接頭和母接頭外側(cè)徑向接觸部分，副臺階為公接頭和母接頭內(nèi)側(cè)徑向接觸部分。?