[實用新型]具有變螺距全密封結構的鉆桿接頭

有效

• 申請號: 201420405421.8
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN203978318U
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 趙鈞羨;崔一洲;王所根
• 申請（專利權）人: 江蘇和信石油機械有限公司
• 主分類號: E21B17/042
• 分類號: E21B17/042
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 劉忠祥

技術領域

本實用新型涉及一種用于石油天然氣勘探與開采的石油鉆桿的螺紋連接裝置，尤其涉及具有相互螺紋連接的外螺紋接頭和內螺紋接頭的錐形螺紋的螺紋密封配合的連接裝置。

背景技術???

鉆桿接頭由相互螺紋嚙合連接的外螺紋接頭和內螺紋接頭組成，鉆桿接頭將一根根單獨的鉆桿段首尾相連成長達數百米、數千米，甚至萬米的石油鉆桿。鉆桿工作時，不僅要承受巨大的扭矩和交變應力，而且還要耐受巨大的桿內鉆井液壓力。鉆桿接頭由于幾何形狀突變，結構復雜，且最容易形成配合面縫隙和蝕坑，是密封失效形成泄漏的部分，更是整個鉆桿應力集中最嚴重也是最薄弱的部分。因此，鉆桿接頭在鉆桿中工作條件最為惡劣，其疲勞斷裂和泄漏是鉆桿失效的主要原因，這也是引發人們對鉆桿接頭的重點關注和密切研究主要原因。

目前，國內外石油天然氣鉆采行業采用的雙臺肩螺紋接頭，如中國專利公開的極高扭矩的雙臺肩鉆具接頭（專利號98806866.4），以及美國格蘭特公司的XT、HT等系列雙臺肩接頭產品。雙臺肩鉆桿接頭是在單臺肩面螺紋接頭的基礎上增加了一個接觸臺肩面，它是將單臺肩螺紋接頭的內螺紋端孔改成沿徑向布置的直角型內臺肩面；外螺紋接頭的錐管螺紋前端部改成能與內臺肩面貼合的外螺紋接頭前端面，內、外螺紋接頭接合時，外螺紋接頭的外臺肩面和內螺紋接頭的主端面形成一主接合臺肩，外螺紋接頭的前端面與內螺紋接頭的內臺肩面構成一副接合臺肩。工作時，主、副接合臺肩及螺紋部分分擔了鉆桿扭矩，鉆桿扭矩不再單由主單臺肩面和螺紋部分承擔，而副臺肩面也承擔鉆桿扭矩；尤其是副臺肩的加入，使螺紋部分所承受的應力和扭矩不再主要集中于后3牙螺紋上，由于副臺肩面也對螺紋后段提供應力作用，從而使得扭矩和應力沿螺紋長方向分布更均勻，同時螺紋部分又更多地分擔主副臺肩所受扭矩和應力，使臺肩處的扭矩和應力降低，改善了接頭的整體受力情況。還由于當外螺紋接頭的外臺肩面和其螺紋前端面的距離不等于內螺紋接頭主端面和其內孔端底面間的距離時，鉆桿工作時，內、外螺紋接頭上的螺紋段就會產生一個軸向的預加載應力，這個預加載應力能夠在一定程度上挖掘接頭的強度潛力，并進一步均勻螺紋段的受力情況。

雖然上述的雙臺肩鉆桿接頭，改善了螺紋接頭的受力狀況，有利于在深井中的應用，但其密封性能仍取決于垂直軸心線的臺肩平面上的接觸應力，其密封性能受鉆桿載荷狀況尤其是軸向載荷狀況的影響甚大，在深井作業中，鉆桿內的液體壓力巨大，其鉆桿接頭的密封性能極不可靠，很難避免鉆桿液的泄漏。為此，業內又出現了一系列旨在改善雙臺肩螺紋接頭密封性能的專利技術，如中國專利“金屬球形密封雙臺肩石油鉆桿接頭”（專利號：201020178278.5），它是在外螺紋接頭端增加了環狀球面密封面，在內螺紋接頭內孔增加了錐面密封，以球面密封面與錐面密封的相互接觸來實現密封，但這種密封面的接觸應力仍依賴于內、外接頭的相互位置和載荷狀況，尤其是密封面變成錐面與環狀球面的“線接觸面”，密封接觸面小，密封效果仍然極為有限。中國專利“曲面雙臺肩鉆具接頭”（專利號：201220608835.1），則是將雙臺肩接頭的主、副臺肩接觸面由平面改為曲面，從而增加接觸面積，對密封性能雖有一定的改善，但其密封性能仍取決于軸向載荷和軸向接觸應力。其它密封改進結構還有增加卡槽結構采用不同錐度的錐面結構等等。這些密封結構均存在接觸面小，受鉆桿載荷狀況影響大，密封配合面接觸彈性變形和接觸應力小等不足，從而不能保證可靠的密封性能，尤其是深井或超深井作業中密封性能更加不理想。

實用新型內容

針對上述現有技術所存在的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種沿螺紋長度方向應力分布均勻合理，能有效提高螺紋鉆桿接頭的抗扭矩能力，且密封接觸面積大、密封接觸彈性形變穩定的具有變螺距全密封結構的鉆桿接頭。