一种极限扭矩石油钻杆接头及其制备方法技术

本申请公开了一种极限扭矩石油钻杆接头及其制备方法，涉及石油钻杆的技术领域，本申请中的一种极限扭矩石油钻杆接头包括公接头和母接头，所述公接头与所述母接头上均设置有主螺纹，且通过主螺纹螺纹连接，主螺纹的承载角大于导向角。本申请具有提高钻杆接头的抗扭矩强度的效果。矩强度的效果。矩强度的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种极限扭矩石油钻杆接头及其制备方法


[0001]本申请涉及石油钻杆的
，尤其是涉及一种极限扭矩石油钻杆接头及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着全球对油气资源需求的日益增加，油气资源的勘探开发得到了不断的发展，深井、超深井、超长位移水平井等非常规钻井的数量和深度记录不断被刷新，石油和天然气钻采行业在不断突破现有的钻井极限，相应的钻井工况环境更加恶劣，服役的钻杆受力极为复杂，面临钻井作业效率低下事故频发等问题，对石油钻井工具——钻杆的机械性能和水力效率提出更高的要求。
[0003]其中钻杆接头内外径尺寸直接影响水眼和环空钻井液流量，钻杆接头螺纹连接是整个钻杆机械性能最薄弱位置，接头螺纹抗扭强度、抗拉强度和抗疲劳性能代表整个钻杆的机械性能水平。
[0004]API
‑
SPEC
‑
5D是常用的钻杆技术规范，为了提升钻杆的抗扭强度，设计人员在API钻杆的基础上通过在钻杆接头处增加内台肩，并通过优化钻杆接头的螺纹锥度、螺距等研发了许多抗扭矩强度更高的钻杆接头，但钻杆接头的极限抗扭矩强度仍有待进一步提高。

技术实现思路

[0005]为了进一步提高钻杆接头的抗扭矩强度，本申请提供一种极限扭矩石油钻杆接头及其制备方法。
[0006]一方面，本申请提供一种极限扭矩石油钻杆接头，采用如下的技术方案：一种极限扭矩石油钻杆接头及其制备方法，包括公接头和母接头，所述公接头与所述母接头上均设置有主螺纹，且通过主螺纹螺纹连接，所述主螺纹的承载角大于导向角。r/>[0007]通过采用上述技术方案，公接头与母接头连接后，由于主螺纹的承载角大于导向角，使得公接头与母接头的主螺纹之间的承载面接触面积大，同时接头危险截面面积增大，螺纹牙高度降低，有利于提升钻杆接头的抗扭矩强度、抗拉强度和上扣效率，此外，主螺纹的螺纹承载角大于导向角，使得螺纹牙底最低点偏向导向面，降低钻杆使用过程中出现异常载荷时，靠近承载面的螺纹牙底位置的应力，从而提高接头螺纹抗疲劳性能，延长钻杆接头的使用寿命。
[0008]可选的，所述承载角为30
°‑
45
°
，所述导向角为25
°‑
40
°
。
[0009]通过采用上述技术方案，能够提升公接头与母接头的主螺纹之间的承载面的面积，同时，根据钻杆接头抗扭强度理论计算公式，承载角度增加，能够进一步提升钻杆接头的抗扭强度，减少公接头与母接头之间的连接失效的情况。
[0010]可选的，所述主螺纹锥度为(1：32)
‑
(1：4)，主螺纹螺距为4.23mm
‑
12.7mm。
[0011]通过采用上述技术方案，通过控制公接头与母接头的主螺纹的锥度以及主螺纹的
间距，能够进一步提升公接头与母接头的连接强度，减少钻杆在使用过程中，公接头与母接头主螺纹在应力集中的作用下被破坏的情况。
[0012]可选的，所述公接头上设置有分别位于公接头上主螺纹两侧的大端外圆面和鼻端外圆面，所述母接头上设置有与大端外圆面相配合的扩孔端内圆面，以及与鼻端外圆面相配合的小端内圆面。
[0013]通过采用上述技术方案，通过大端外圆面与扩孔端内圆面接触配合，鼻端外圆面与小端内圆面接触配合，能够大幅提高钻杆接头抗扭强度，也有利于减轻公接头与母接头的主螺纹局部应力集中，提升钻杆接头的使用寿命。
[0014]可选的，所述大端外圆面与扩孔端内圆面的配合公差为
‑
0.25mm
‑
0.25mm，所述鼻端外圆面与小端内圆面的配合公差为
‑
0.25mm
‑
0.25mm。
[0015]通过采用上述技术方案，通过控制大端外圆面与扩孔端内圆面的配合公差，以及鼻端外圆面与小端内圆面的配合公差，可提高钻杆接头之间的接触面面积，使得公接头与母接头连接处的应力更加均匀，减少公接头与母接头之间的应力集中，提升钻杆接头的抗扭强度，提升钻杆接头的使用寿命。
[0016]可选的，所述鼻端外圆面与扩孔端内圆面上均设置有次螺纹，所述次螺纹用于存储润滑脂，所述次螺纹牙型高度为0.2mm
‑
2mm，次螺纹螺距为1mm
‑
5mm。
[0017]通过采用上述技术方案，次螺纹能够储存润滑脂，有助于减少公接头与母接头之间摩擦失效的问题。此外，次螺纹内的润滑脂能够起到密封作用，有利于提高接头螺纹气密封性能。
[0018]可选的，所述鼻端外圆面上的次螺纹的沿次螺纹轴线的长度大于鼻端外圆面沿次螺纹轴线的长度的50％，所述扩孔端内圆面上的次螺纹的沿次螺纹轴线的长度大于扩孔端内圆面沿次螺纹轴线的长度的50％。
[0019]通过采用上述技术方案，通过控制次螺纹沿次螺纹轴线的长度，能够增加公接头与母接头之间可存储的润滑脂，提升公接头与母接头连接处的密封性。
[0020]可选的，所述公接头上设置有公主台肩面和公副台肩面，所述母接头上设置有与公主台肩面配合的母主台肩面，以及与公副台肩面配合的母副台肩面，所述公主台肩面、公副台肩面、母主台肩面、母副台肩面上均开设有环形的应力释放槽。
[0021]通过采用上述技术方案，通过公主台肩面与母主台肩面的配合，以及公副台肩面与母副台肩面的配合能够提升钻杆接头的抗扭矩强度，提升钻杆接头的使用寿命。应力释放槽能够在钻杆接头之间扭矩较大或扭矩过载的情况下，为公接头和母接头提供优先充分发生弹性变形的空间，以减缓大应力下变形无法释放而相互挤压产生塑性变形的情况，同时也可存储螺纹脂，有助于减少钻杆接头之间磨损失效问题，提升钻杆接头的使用寿命。
[0022]可选的，所述应力释放槽的深度为0.2mm
‑
2mm。
[0023]通过采用上述技术方案，通过控制应力释放槽的深度能够在减少公接头及母接头塑性变形的同时，减少应力释放槽对钻杆强度的影响，减少应力集中使得公接头及母接头发生塑性变形的情况。
[0024]另一方面，本申请提供一种上述极限扭矩石油钻杆接头的制备方法，所述公接头的制备包括以下步骤：S11、加工公接头毛坯；S12、加工公接头的主螺纹；所述母接头的制备包括以下步骤：S21、加工母接头毛坯；S22、加工母接头的主螺
纹。
[0025]通过采用上述技术方案，在生产石油钻杆时，通过控制公接头及母接头的主螺纹，使主螺纹的承载角大于导向角，能够提升公接头与母接头的承载面积，使得公接头与母接头的抗扭矩强度更强，承载能力更强。
[0026]综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：1.通过控制公接头与母接头的主螺纹承载角与导向角，以及主螺纹的锥度和螺距，能够提升公接头与母接头的连接强度，提升钻杆接头的抗扭矩强度，使得钻杆接头的使用寿命更长；2.通过控制大端外圆面与扩孔端内圆面的接触配合，以及鼻端外圆面与小端内圆面的接触配合，可增大钻杆接头之间的接触面面积，进一步大幅提高钻杆接头抗扭强度。也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极限扭矩石油钻杆接头，其特征在于，包括公接头（1）和母接头（2），所述公接头（1）与所述母接头（2）上均设置有主螺纹（3），且通过主螺纹（3）螺纹连接，所述主螺纹（3）的承载角（31）大于导向角（32）。2.根据权利要求1所述的一种极限扭矩石油钻杆接头，其特征在于，所述承载角（31）为30
°‑
45
°
，所述导向角（32）为25
°‑
40
°
。3.根据权利要求2所述的一种极限扭矩石油钻杆接头，其特征在于，所述主螺纹（3）锥度为(1：32)
‑
(1：4)，主螺纹（3）螺距为4.23mm
‑
12.7mm。4.根据权利要求1所述的一种极限扭矩石油钻杆接头，其特征在于，所述公接头（1）上设置有分别位于公接头（1）上主螺纹（3）两侧的大端外圆面（11）和鼻端外圆面（12），所述母接头（2）上设置有与大端外圆面（11）相配合的扩孔端内圆面（21），以及与鼻端外圆面（12）相配合的小端内圆面（22）。5.根据权利要求4所述的一种极限扭矩石油钻杆接头，其特征在于，所述大端外圆面（11）与扩孔端内圆面（21）的配合公差为
‑
0.25mm
‑
0.25mm，所述鼻端外圆面（12）与小端内圆面（22）的配合公差为
‑
0.25mm
‑
0.25mm。6.根据权利要求4所述的一种极限扭矩石油钻杆接头，其特征在于，所述鼻...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒志强，欧阳志英，余世杰，乔晓堂，鲁喜宁，谢孝文，赵海兵，
申请(专利权)人：上海海隆石油钻具有限公司，
类型：发明
国别省市：