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摘要
申请专利号:

CN201420564662.7

申请日:

2014.09.28

公开号:

CN204098801U

公开日:

2015.01.14

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权

IPC分类号:

E21B17/042

主分类号:

E21B17/042

申请人:

天津德华石油装备制造有限公司

发明人:

刘发顺; 张国辉; 武磊

地址:

300350 天津市津南区双桥经济开发区聚英路42号

优先权:

专利代理机构:

天津市三利专利商标代理有限公司 12107

代理人:

闫俊芬

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内容摘要

本实用新型公开了一种钻杆接头,包括公接头以及母接头,公、母接头通过外、母接头螺纹相互配合连接;所述公接头螺纹的分别两侧设置有公接头主台肩和公接头副台肩,所述母接头螺纹的两侧分别设置有母接头主台肩和母接头副台肩,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹处沿其轴向为圆锥形,其锥度为1:12,且所述公接头大端外径为φ127±5mm,公、母接头基面中径φ100±1mm。本实用新型改进了相互配合连接的公、母接头螺纹处的圆锥度,使其结合力更强,刚性加大,在同样壁厚的情况下,抗扭性能提高60%以上;降低了连接处的应力集中,提高了抗疲劳性。

权利要求书

权利要求书
1.  一种钻杆接头,包括公接头以及母接头,公、母接头通过外、母接头螺纹相互配合连接;所述公接头螺纹的分别两侧设置有公接头主台肩和公接头副台肩,所述母接头螺纹的两侧分别设置有母接头主台肩和母接头副台肩,其特征在于,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹处沿其轴向为圆锥形,其锥度为1:12,且所述公接头大端外径为φ127±5mm,公、母接头基面中径φ100±1mm。

2.  根据权利要求1所述的钻杆接头,其特征在于,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹的螺距均为3.5牙/英寸。

说明书

说明书钻杆接头
技术领域
本实用新型属于石油工程钻探用具,尤其涉及一种钻杆接头。
背景技术
当前地球上陆地浅层石油资源已经基本枯竭,沿海国家已转向海洋石油钻采,内陆国家通过提升钻探能力寻求深层石油资源。随着石油勘探技术和钻采设备的改进,伴随而来的是深井、超深井和强化钻井对钻杆接头的性能提出了更高的要求。
石油钻杆是开采石油和天然气的重要工具,在钻井过程中,它是连接地面和地下的枢纽。钻杆通过接头连接起来,接头上加工有内、外螺纹,用以连接各单根钻杆。在钻井过程中,钻杆接头受力复杂、工作环境非常苛刻,它往往是钻井设备与工具中的薄弱环节。API钻杆的脱扣、刺漏及扭断事故是常见的钻井事故。常规API标准钻杆接头是单台肩的,该台肩位于接头连接螺纹的一端,当接头紧扣之后,该台肩面具有承担钻杆扭矩的功能。实际生产中发现单台肩的标准钻杆接头的抗扭强度和密封性能都无法满足复杂地质环境要求。目前,市场还有普通双台肩钻杆接头,其整体结构性差,不能较好地分散钻杆接头受到的应力,螺纹容易疲劳断裂,过量变形导致钻杆接头过早报废。申请人专利申请号(201210380120.X)公开了一种钻杆接头,其特征在于:包括公接头以及母接头,公、母接头通过外、母接头螺纹相互配合连接;所述公接头螺纹的分别两侧设置有公接头主台肩和公接头副台肩,所述母接头螺纹的两侧分别设置有母接头主台肩和母接头副台肩;所述公、母接头螺纹的锥度为1:6;所述公接头主台肩根部设置有截面为半圆状的环形凹槽;当公、母接头处于相连状态时,在所述公、母接头螺纹与公、母接头主台肩之间以及与公、母接头副台肩之间分别设置有主台肩密封舱和副台肩密封舱;所述副、主台肩密封舱的长度比为1:1.9~2.2。抗扭性能可以提高30%以上。但是不能满足复杂工况的需求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术的不足,而提供一种整体结构性能优良,抗扭强度更高,能够较好地分散应力的钻杆接头。
为实现本实用新型的目的,本实用新型提供了一种钻杆接头,包括公接头以及母接头,公、母接头通过外、母接头螺纹相互配合连接;所述公接头螺纹的分别两侧设置有公接头主台肩和公接头副台肩,所述母接头螺纹的两侧分别设置有母接头主台肩和母接头副台肩,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹处沿其轴向为圆锥形,其锥度为1:12,且所述公接头大端外径为φ127±5mm,公、母接头基面中径φ100±1mm。
本实用新型的有益效果为,有益效果:双台肩设计使得应力分布更均匀,在螺纹扣的两端都能分担载荷,刚性更强,在同样壁厚的情况下,抗扭性能提高60%以上;降低了连接处的应力集中,提高了抗疲劳性,从而延长使用寿命,允许更多的外径磨损允许量;允许通过优化设计适当减少接头外径,增加环空空间,相应地降低环空的循环压耗,并提高接头可打捞能力;光滑的内平滑设计,提高接头的水力学性能,产生更平稳的液流,更小的紊流,减少冲蚀;减少水泥和固体颗粒沉积在接头内的机会;允许通过优化设计适当增加接头的内径,从而降低钻具内的循环压耗,提高了钻柱内泵送的效率和能力,增加了钻柱内起下各种电缆仪器的能力。
附图说明
图1是本实用新型母接头的结构示意图;
图2是本实用新型公接头的结构示意图;
图中:1-公接头、2-母接头,3-公接头主台肩,4-公接头副台肩,3-1母接头主台肩,4-1母接头副台肩,5-圆锥大端直径,6-圆锥小端直径。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限制本实用新型的保护范围。
如图1、图2所示,一种钻杆接头,包括公接头以及母接头,公、母接头通过外、母接头螺纹相互配合连接;所述公接头螺纹的分别两侧设置有公接头主台肩和公接头副台肩,所述母接头螺纹的两侧分别设置有母接头主台肩和母接 头副台肩,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹处沿其轴向为圆锥形,其锥度为1:12,且所述公接头大端外径为φ127±5mm,公、母接头基面中径φ100±1mm。
在优选实施例中,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹的螺距均为3.5牙/英寸。
下面以本实用新型钻杆来进行试验,包括:
1.接头规格:TM39
2.接头尺寸:外径127mm,内径61.9mm;
3.接头结构设计:
3.1.双台肩结构,
3.2.螺纹锥度小(1:12),
3.3.螺纹牙型进一步优化,
4.高抗扭接头优势:
该类接头与同尺寸API钻杆接头相比,抗扭强度提高65%以上。
5.效果验证:
5.1范例:API标准NC38钻杆接头(外径127mm,内径61.9mm)与高钢抗扭TM39接头上扣扭矩比较:
5.2自美国TH HILL ASSOCIATES INC《DS-1TM》-2《钻柱设计和操作》2004查得,API标准NC38钻杆接头,其上扣扭矩为17927N.M;参照SY/T6427-1999《钻柱设计和操作限度的推荐作法》计算得出,高抗扭TM39接头上扣扭矩为33700N.M,提高幅度达88%,并进行了实际上扣试验验证。
5.3验证方案:
高抗扭TM39接头上卸扣试验方案
a.最大上扣扭矩:33700N*m
b.试验数量:6对接头,选以前锯头缺陷的接头进行试验。
c.试验要求:三上三卸,每次上扣均匀涂抹护丝油,每次卸扣后擦净护丝油检查螺纹及台肩面。
d.记录:做好试验配对接头编号、扭矩数据、扭矩曲线、镀铜层损伤及脱落情况、螺纹受损情况等记录。
e.保存上扣曲线记录。
5.4试验结果:
经上扣试验,TM39接头按照33700N.M上扣扭矩上扣时,上扣扭矩在达到33700N.M的情况下,接头螺纹完好,虽有个别接头有镀铜轻微脱落,但接头螺纹仍完好,验证了该接头具有较高的抗扭性,验证了该接头抗扭强度较同规格API接头抗扭强度能够提高65%以上。(附照片:见试验记录照片、试验操作照片、试验曲线照片)
表1:高抗扭TM39接头上扣试验记录、

5.6试验结论
结论:该高抗扭钻杆接头具有较高的抗扭性能,其抗扭强度较同规格PAI接头抗扭强度提高65%以上。
根据试验结论,可知,本实用新型改进了相互配合连接的公、母接头螺纹处的圆锥度,使其结合力更强,刚性加大,在同样壁厚的情况下,抗扭性能提高60%以上;降低了连接处的应力集中,提高了抗疲劳性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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1、(10)授权公告号 CN 204098801 U(45)授权公告日 2015.01.14CN204098801U(21)申请号 201420564662.7(22)申请日 2014.09.28E21B 17/042(2006.01)(73)专利权人天津德华石油装备制造有限公司地址 300350 天津市津南区双桥经济开发区聚英路42号(72)发明人刘发顺 张国辉 武磊(74)专利代理机构天津市三利专利商标代理有限公司 12107代理人闫俊芬(54) 实用新型名称钻杆接头(57) 摘要本实用新型公开了一种钻杆接头,包括公接头以及母接头,公、母接头通过外、母接头螺纹相互配合连接;所述公接头螺纹的分别。

2、两侧设置有公接头主台肩和公接头副台肩,所述母接头螺纹的两侧分别设置有母接头主台肩和母接头副台肩,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹处沿其轴向为圆锥形,其锥度为1:12,且所述公接头大端外径为1275mm,公、母接头基面中径1001mm。本实用新型改进了相互配合连接的公、母接头螺纹处的圆锥度,使其结合力更强,刚性加大,在同样壁厚的情况下,抗扭性能提高60以上;降低了连接处的应力集中,提高了抗疲劳性。(51)Int.Cl.(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10。

3、)授权公告号 CN 204098801 UCN 204098801 U1/1页21.一种钻杆接头,包括公接头以及母接头,公、母接头通过外、母接头螺纹相互配合连接;所述公接头螺纹的分别两侧设置有公接头主台肩和公接头副台肩,所述母接头螺纹的两侧分别设置有母接头主台肩和母接头副台肩,其特征在于,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹处沿其轴向为圆锥形,其锥度为1:12,且所述公接头大端外径为1275mm,公、母接头基面中径1001mm。2.根据权利要求1所述的钻杆接头,其特征在于,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹的螺距均为3.5牙/英寸。权 利 要 求 书CN 204098801 U1/3页3钻杆接头。

4、技术领域0001 本实用新型属于石油工程钻探用具,尤其涉及一种钻杆接头。背景技术0002 当前地球上陆地浅层石油资源已经基本枯竭,沿海国家已转向海洋石油钻采,内陆国家通过提升钻探能力寻求深层石油资源。随着石油勘探技术和钻采设备的改进,伴随而来的是深井、超深井和强化钻井对钻杆接头的性能提出了更高的要求。0003 石油钻杆是开采石油和天然气的重要工具,在钻井过程中,它是连接地面和地下的枢纽。钻杆通过接头连接起来,接头上加工有内、外螺纹,用以连接各单根钻杆。在钻井过程中,钻杆接头受力复杂、工作环境非常苛刻,它往往是钻井设备与工具中的薄弱环节。API钻杆的脱扣、刺漏及扭断事故是常见的钻井事故。常规AP。

5、I标准钻杆接头是单台肩的,该台肩位于接头连接螺纹的一端,当接头紧扣之后,该台肩面具有承担钻杆扭矩的功能。实际生产中发现单台肩的标准钻杆接头的抗扭强度和密封性能都无法满足复杂地质环境要求。目前,市场还有普通双台肩钻杆接头,其整体结构性差,不能较好地分散钻杆接头受到的应力,螺纹容易疲劳断裂,过量变形导致钻杆接头过早报废。申请人专利申请号(201210380120.X)公开了一种钻杆接头,其特征在于:包括公接头以及母接头,公、母接头通过外、母接头螺纹相互配合连接;所述公接头螺纹的分别两侧设置有公接头主台肩和公接头副台肩,所述母接头螺纹的两侧分别设置有母接头主台肩和母接头副台肩;所述公、母接头螺纹的锥。

6、度为1:6;所述公接头主台肩根部设置有截面为半圆状的环形凹槽;当公、母接头处于相连状态时,在所述公、母接头螺纹与公、母接头主台肩之间以及与公、母接头副台肩之间分别设置有主台肩密封舱和副台肩密封舱;所述副、主台肩密封舱的长度比为1:1.92.2。抗扭性能可以提高30以上。但是不能满足复杂工况的需求。发明内容0004 本实用新型的目的在于克服上述技术的不足,而提供一种整体结构性能优良,抗扭强度更高,能够较好地分散应力的钻杆接头。0005 为实现本实用新型的目的,本实用新型提供了一种钻杆接头,包括公接头以及母接头,公、母接头通过外、母接头螺纹相互配合连接;所述公接头螺纹的分别两侧设置有公接头主台肩和。

7、公接头副台肩,所述母接头螺纹的两侧分别设置有母接头主台肩和母接头副台肩,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹处沿其轴向为圆锥形,其锥度为1:12,且所述公接头大端外径为1275mm,公、母接头基面中径1001mm。0006 本实用新型的有益效果为,有益效果:双台肩设计使得应力分布更均匀,在螺纹扣的两端都能分担载荷,刚性更强,在同样壁厚的情况下,抗扭性能提高60以上;降低了连接处的应力集中,提高了抗疲劳性,从而延长使用寿命,允许更多的外径磨损允许量;允许通过优化设计适当减少接头外径,增加环空空间,相应地降低环空的循环压耗,并提高接头可打捞能力;光滑的内平滑设计,提高接头的水力学性能,产生更平稳的液。

8、流,更小的紊流,说 明 书CN 204098801 U2/3页4减少冲蚀;减少水泥和固体颗粒沉积在接头内的机会;允许通过优化设计适当增加接头的内径,从而降低钻具内的循环压耗,提高了钻柱内泵送的效率和能力,增加了钻柱内起下各种电缆仪器的能力。附图说明0007 图1是本实用新型母接头的结构示意图;0008 图2是本实用新型公接头的结构示意图;0009 图中:1-公接头、2-母接头,3-公接头主台肩,4-公接头副台肩,3-1母接头主台肩,4-1母接头副台肩,5-圆锥大端直径,6-圆锥小端直径。具体实施方式0010 为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用。

9、新型进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限制本实用新型的保护范围。0011 如图1、图2所示,一种钻杆接头,包括公接头以及母接头,公、母接头通过外、母接头螺纹相互配合连接;所述公接头螺纹的分别两侧设置有公接头主台肩和公接头副台肩,所述母接头螺纹的两侧分别设置有母接头主台肩和母接头副台肩,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹处沿其轴向为圆锥形,其锥度为1:12,且所述公接头大端外径为1275mm,公、母接头基面中径1001mm。0012 在优选实施例中,所述相互配合连接的公、母接头的螺纹的螺距均为3.5牙/英寸。0013 下面以本实用新型钻杆来进行试。

10、验,包括:0014 1.接头规格:TM390015 2.接头尺寸:外径127mm,内径61.9mm;0016 3.接头结构设计:0017 3.1.双台肩结构,0018 3.2.螺纹锥度小(1:12),0019 3.3.螺纹牙型进一步优化,0020 4.高抗扭接头优势:0021 该类接头与同尺寸API钻杆接头相比,抗扭强度提高65以上。0022 5.效果验证:0023 5.1范例:API标准NC38钻杆接头(外径127mm,内径61.9mm)与高钢抗扭TM39接头上扣扭矩比较:0024 5.2自美国TH HILL ASSOCIATES INCDS-1TM-2钻柱设计和操作2004查得,API标准。

11、NC38钻杆接头,其上扣扭矩为17927N.M;参照SY/T6427-1999钻柱设计和操作限度的推荐作法计算得出,高抗扭TM39接头上扣扭矩为33700N.M,提高幅度达88,并进行了实际上扣试验验证。0025 5.3验证方案:0026 高抗扭TM39接头上卸扣试验方案说 明 书CN 204098801 U3/3页50027 a.最大上扣扭矩:33700N*m0028 b.试验数量:6对接头,选以前锯头缺陷的接头进行试验。0029 c.试验要求:三上三卸,每次上扣均匀涂抹护丝油,每次卸扣后擦净护丝油检查螺纹及台肩面。0030 d.记录:做好试验配对接头编号、扭矩数据、扭矩曲线、镀铜层损伤及脱。

12、落情况、螺纹受损情况等记录。0031 e.保存上扣曲线记录。0032 5.4试验结果:0033 经上扣试验,TM39接头按照33700N.M上扣扭矩上扣时,上扣扭矩在达到33700N.M的情况下,接头螺纹完好,虽有个别接头有镀铜轻微脱落,但接头螺纹仍完好,验证了该接头具有较高的抗扭性,验证了该接头抗扭强度较同规格API接头抗扭强度能够提高65以上。(附照片:见试验记录照片、试验操作照片、试验曲线照片)0034 表1:高抗扭TM39接头上扣试验记录、0035 0036 5.6试验结论0037 结论:该高抗扭钻杆接头具有较高的抗扭性能,其抗扭强度较同规格PAI接头抗扭强度提高65以上。0038 根据试验结论,可知,本实用新型改进了相互配合连接的公、母接头螺纹处的圆锥度,使其结合力更强,刚性加大,在同样壁厚的情况下,抗扭性能提高60以上;降低了连接处的应力集中,提高了抗疲劳性。0039 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。说 明 书CN 204098801 U1/1页6图1图2说 明 书 附 图CN 204098801 U。

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