本發(fā)明涉及一種用于石油、天然氣鉆井的鉆桿接頭螺紋,是一種適用于大位移井超高扭矩載荷作用工況下的鉆桿接頭螺紋。
背景技術(shù):
鉆桿接頭螺紋通過(guò)連接一根根的鉆桿,為石油、天然氣鉆井的地面動(dòng)力設(shè)備和井下鉆具提供通道,由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,導(dǎo)致鉆桿接頭螺紋成為了薄弱環(huán)節(jié)。
大位移井為小油田及斷塊油氣藏的開(kāi)發(fā)提供了降低成本的方法,近年來(lái)得到快速發(fā)展。在大位移井鉆井作業(yè)時(shí),由于鉆桿受到的摩擦阻力較大,導(dǎo)致現(xiàn)有的API結(jié)構(gòu)和雙臺(tái)肩結(jié)構(gòu)的鉆桿接頭螺紋頻繁發(fā)生斷裂失效,鉆桿接頭螺紋一旦發(fā)生失效,輕則停工打撈,耗時(shí)費(fèi)力,重則導(dǎo)致全井報(bào)廢,經(jīng)濟(jì)損失及其嚴(yán)重。而承受扭矩不足是導(dǎo)致鉆桿接頭螺紋斷裂失效的主要因素。由于受到井眼尺寸的限制,難以通過(guò)改變鉆桿接頭螺紋的外徑尺寸提高抗扭性能。因此迫切需要一種能夠承受更強(qiáng)抗扭性能的新型超高抗扭鉆桿接頭螺紋,能夠在大位移井的鉆井作業(yè)過(guò)程中承受更大的扭矩載荷,以降低鉆桿接頭螺紋的失效事故率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足,提供一種適用于大位移井的超高抗扭鉆桿接頭螺紋,進(jìn)而提高鉆桿接頭螺紋的承載強(qiáng)度,降低失效事故率。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明解決此問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明一種適用于大位移井的超高抗扭鉆桿接頭螺紋,主要由母接頭和公接頭組成,其特征在于:母接頭上加工有母接頭螺紋牙、母接頭鼻端和母接頭臺(tái)肩面,母接頭螺紋牙與公接頭螺紋牙嚙合用于連接母接頭和公接頭,所述公接頭上加工有公接頭螺紋牙、公接頭鼻端和公接頭臺(tái)肩面,公接頭鼻端與母接頭臺(tái)肩面接觸,公接頭臺(tái)肩面與母接頭鼻端接觸。
公接頭螺紋牙和母接頭螺紋牙的中徑具有相同的錐度,其錐度為1:12~1:18。
母接頭鼻端超出母接頭螺紋牙的長(zhǎng)度為15~50mm;公接頭鼻端超出公接頭螺紋牙的長(zhǎng)度為5~30mm。
公接頭螺紋牙和母接頭螺紋牙上均由牙型角螺旋旋轉(zhuǎn)形成,牙型角的角度值為50~60。
公接頭螺紋牙和母接頭螺紋牙底端均為圓角,其圓角半徑為0.5mm~1.5mm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,其有益效果是:1、在等外徑條件下,提高了鉆桿接頭螺紋的抗扭性能;2、降低了鉆桿接頭螺紋在服役過(guò)程中的峰值應(yīng)力,增加了其抗疲勞壽命;3、較小的錐度增加了鉆桿接頭螺紋的內(nèi)徑,進(jìn)而可降低鉆桿接頭螺紋的對(duì)鉆井液壓力的損耗。
本發(fā)明適用于大位移井的鉆井施工作業(yè)中,可有效提高鉆桿接頭螺紋的抗扭性能及使用壽命,降低鉆桿接頭螺紋的失效率。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明一種適用于大位移井的超高抗扭鉆桿接頭螺紋的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是母接頭結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是公接頭結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是圖2中A的放大視圖;
圖5是圖3中B的放大視圖。
圖中,1 母接頭,2 母接頭螺紋牙,3 母接頭鼻端,4 公接頭臺(tái)肩面,5 公接頭,6 公接頭螺紋牙,7 公接頭鼻端,8 母接頭臺(tái)肩面,9 中徑,10 牙型角,11 圓角。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
如圖1、2、3、4、5所示,本發(fā)明一種適用于大位移井的超高抗扭鉆桿接頭螺紋,主要由母接頭1和公接頭5組成,其特征在于:母接頭1上加工有母接頭螺紋牙2、母接頭鼻端3和母接頭臺(tái)肩面8,母接頭螺紋牙2與公接頭螺紋牙6嚙合用于連接母接頭1和公接頭5,所述公接頭5上加工有公接頭螺紋牙6、公接頭鼻端7和公接頭臺(tái)肩面4,公接頭鼻端7與母接頭臺(tái)肩面8接觸,公接頭臺(tái)肩面4與母接頭鼻端3接觸。
如圖2、3所示,公接頭螺紋牙6和母接頭螺紋牙2的中徑9具有相同的錐度,其錐度為1:12~1:18。母接頭鼻端3超出母接頭螺紋牙2的長(zhǎng)度為15~50mm;公接頭鼻端7超出公接頭螺紋牙6的長(zhǎng)度為5~30mm。
如圖4、5所示,公接頭螺紋牙6和母接頭螺紋牙2上均由牙型角10螺旋旋轉(zhuǎn)形成,牙型角10的角度值為50~60。公接頭螺紋牙6和母接頭螺紋牙2底端均為圓角11,其圓角半徑為0.5mm~1.5mm。
工作原理是:一種適用于大位移井的超高抗扭鉆桿接頭螺紋通過(guò)施加上扣扭矩使得母接頭1與公接頭5通過(guò)母接頭螺紋牙2和公接頭螺紋牙6連接在一起,此時(shí)母接頭螺紋牙2與公接頭螺紋牙6嚙合、母接頭鼻端3與公接頭臺(tái)肩面4緊密接觸、母接頭臺(tái)肩面8與公接頭鼻端7緊密接觸;在大位移井施工作業(yè)過(guò)程中,通過(guò)母接頭螺紋牙2與公接頭螺紋牙6的接觸抗力、母接頭鼻端3與公接頭臺(tái)肩面4的接觸力、母接頭臺(tái)肩面8與公接頭鼻端7的接觸力抵抗鉆桿接頭螺紋所承受的扭矩載荷;通過(guò)母接頭螺紋牙2和公接頭螺紋牙6底端圓角11較大的半徑降低扭矩載荷作用下的峰值應(yīng)力。