[發明專利]鋁合金鉆桿管體與接頭的連接結構

有效

• 申請號: 201410738475.0
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104533310A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 劉永剛;李方坡;石奇;馮春
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: E21B17/042
• 分類號: E21B17/042
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 朱坤鵬

技術領域

本發明涉及一種管體與接頭的連接，特別是一種鋁合金鉆桿管體與接頭的連接結構。

背景技術

鋁合金鉆桿具有自重輕、質量強度比高、以及抗疲勞等優勢和特點，隨著超深井、超長水平井和超長大位移井等特殊工藝井的應用以及井下動力鉆具的普及，越來越多的鋁合金鉆桿得到應用，據有關資料數據統計，近年來，在俄羅斯的油氣資源勘探開發中，70％的油井均采用了鋁合金鉆桿。目前，鋁合金鉆桿的結構有兩種，一種是全鋁合金鉆桿，整根鉆桿均由鋁合金材料制造，一種是帶鋼接頭的鋁合金鉆桿，即管體部分為鋁合金材質，而接頭采用碳鋼材質。其中，鋁合金管體與鋼接頭通過螺紋方法的連接，其連接方法主要采用熱裝方式，即在管體與接頭連接時，先將鋼接頭加熱，使鋼接頭受熱膨脹，然后將加熱后的鋼接頭與鋁合金管體的螺紋相連，待鋼接頭冷卻后，利用鋼材的熱脹冷縮效應，使接頭與管體間的螺紋連接形成過盈配合，實現鋁合金管體與鋼接頭連接的密封性和連接強度，并使鋁合金管體與鋼接頭間的卸扣扭矩遠大于鋁合金鉆桿在使用過程中鋼接頭間的上扣扭矩及工作扭矩，不會在鋁鉆桿服役過程中出現倒扣或松扣。此外，也有先冷卻鋁合金鉆桿管體，使冷卻后的管體與鋼接頭進行連接，其原理與加熱鋼接頭后與鋁合金管體相連的原理相同，均是利用材料的熱脹冷縮來實現鋼接頭與管體在連接后的過盈配合，從而獲得更高的卸扣扭矩以及鋁合金管體與鋼接頭間的連接強度和密封強度。

無論是冷裝配還是熱裝配，均需要專門的設備來對接頭或管體進行加熱或冷卻，并且在裝配過程中，鋼接頭或鋁合金管體均需要在高溫或低溫狀態，因此，裝配過程的效率不高。

發明內容

為了克服現有技術中鋁合金鉆桿管體與接頭在熱裝配或冷裝配過程中需要專門的加熱或冷卻設備的問題，以及在高溫或低溫下進行裝配時所導致的裝配成本高、裝配效率低的技術缺陷，本發明提供一種鋁合金鉆桿管體與接頭的連接結構，使鋁合金鉆桿管體與接頭能夠在常溫下進行裝配，并實現管體與接頭之間預期的密封性能、連接強度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種鋁合金鉆桿管體與接頭的連接結構，包括位于鋁合金管體端部的第一接頭和第二接頭：

第一接頭具有由內而外依次設置的外錐面段、外螺紋段和第一密封端面，外螺紋段為錐螺紋段，外錐面段的錐度小于外螺紋段的錐度；

筒形的第二接頭具有能夠依次與第一接頭對應配合的內錐面段、內螺紋段和第二密封面；在內錐面段和內螺紋段間，具有配合內錐面段塑性變形的內凹弧形過渡段；在與內凹弧形過渡段同一軸向位置的第二接頭的外表面，具有吊卡臺肩面；

當第一接頭和第二接頭對應連接時，內錐面段發生塑性脹大變形，內凹弧形過渡段塑性伸長，補償內錐面段的變形，使內螺紋段與外螺紋段的螺紋連接不受內錐面段變形的影響，當上扣扭矩達到預期值時，第一密封端面和第二密封端面接觸并產生預期的接觸壓力。

外錐面段與內錐面段之間的過盈量為0.08毫米至0.12毫米，外螺紋段的螺紋與內螺紋段的螺紋相匹配。

第二接頭上的內凹弧形過渡段的凹弧半徑為10毫米，吊卡臺肩面的徑向厚度為8毫米。

內錐面段和內螺紋段之間設置有內凹弧形過渡段，內凹弧形過渡段的弧形開口朝向第二接頭的軸線。

外錐面段的錐度和內錐面段的錐度為1:10。

外螺紋段和內螺紋段的錐度為1:8。

外螺紋段的長度等于內螺紋段的長度。

外螺紋段的上底面具有第一密封端面，內螺紋段的上底面設置有與所述第一密封端面抵接配合的第二密封端面。