一种高抗扭耐高压密封钻杆接头.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111058779A(43)申请公布日2020.04.24(21)申请号202010059549.3(22)申请日2020.01.19(71)申请人中国地质科学院勘探技术研究所地址300300天津市东丽区华纳景湖花园5-2-301、302室(72)发明人尹浩梁健李鑫淼孙建华李宽刘秀美(74)专利代理机构石家庄冀科专利商标事务所有限公司13108代理人周晓萍(51)Int.Cl.E21B17/042(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种高抗扭耐高压密封钻杆接头(57)摘要一种高抗扭耐高压密封钻杆接头，包括公接头和母接头，二者由螺纹段连接，接头设有主台肩密封面、副台肩密封面和圆柱密封面。本发明对传统接头结构进行改进，其主要特点如下：1、主台肩三角齿啮合面设计，提高了接头抗涨扣的能力和在弯曲情况下的耐密封能力；2、副台肩凹凸环形面设计可增加副台肩抗弯能力，减小应力集中，进一步提高密封效果；3、过盈配合的圆柱密封面，可保证连接的紧凑性，在接头受到弯矩工况下，增加了抵抗弯曲的能力，减小了对螺纹的影响；4针对接头螺纹段应力分布特点及钛合金弹性模量低的特点，采用三段式螺纹不等螺距的设计，有效改善螺纹受力分布，均衡螺纹应力平衡，提高螺纹的抗扭能力，延长了螺纹使用寿命。CN111058779ACN111058779A权利要求书1/1页1.一种高抗扭耐高压密封钻杆接头，包括公接头(1)和母接头(3)，公接头插入母接头内，二者由螺纹段(2)连接，其特征在于：所述接头设有主台肩密封面(4)、副台肩密封面(6)和圆柱密封面(5)，其中：主台肩密封面由相互接合的公接头主台肩(1-1)和母接头密封端面(3-1)构成，公接头主台肩上分布数圈公接头啮合齿(1-1-1)，母接头密封端面分布数圈母接头啮合齿(3-1-1)，母接头啮合齿对应公接头啮合齿的齿沟，母接头啮合齿的牙宽大于公接头啮合齿的齿沟，公接头啮合齿与母接头啮合齿过盈配合连接；所述副台肩密封面由相互接合的公接头密封端面(1-2)和母接头副台肩(3-2)构成，公接头密封端面上设有环形凹槽(1-2-1)，母接头副台肩上对应环形凹槽设有环形凸起(3-2-1)，环形凸起与环形凹槽过盈配合；所述圆柱密封面由公接头小头设置的圆柱密封段(1-3)和母接头小端设置圆柱密封孔(3-3)构成，圆柱密封段与圆柱密封孔过盈配合。2.根据权利要求1所述的高抗扭耐高压密封钻杆接头，其特征在于：所述螺纹段由三段不同螺距的螺纹构成，以螺纹段的大直径起计第一段螺纹(2-1)的螺距为P1，中间段螺纹(2-2)的螺距为P2，第三段螺纹(2-3)的螺距为P3，三者螺距值P2＞P3＞P1；三者螺距值的数值关系为：P1＝P2-Cone×P2/n/b、P3＝P2-0.5Cone×P2/n/b，式中n为接头旋紧圈数，n＝2h/Cone/P2，h为螺纹牙高，b为材料系数，即b＝E/103。3.根据权利要求2所述的高抗扭耐高压密封钻杆接头，其特征在于：螺纹段的总长度为L，第一段螺纹的长度L/4，中间段螺纹的长度为L/2，第三段螺纹的长度分别为L/4，三段螺纹具有相同的锥度，且各段螺纹小端起始端具有相同的相位角。4.根据权利要求3所述的高抗扭耐高压密封钻杆接头，其特征在于：圆柱密封面的轴向长度a不小于中间段螺纹的2倍螺距。5.根据权利要求4所述的高抗扭耐高压密封钻杆接头，其特征在于：第一段螺纹小端大径为中间段螺纹大端大径与中间段螺纹2倍螺纹牙高之和；中间段螺纹小端大径值为第三段螺纹大端大径与第三段2倍螺纹牙高之和。6.根据权利要求5所述的高抗扭耐高压密封钻杆接头，其特征在于：相邻螺纹段之间由一段圆锥过渡段(2-4)连接，圆锥过渡段的轴向长度不大于中间段螺纹的螺距。7.根据权利要求6所述的高抗扭耐高压密封钻杆接头，其特征在于：螺纹段的三段螺纹的牙形均为梯形，公接头啮合齿、母接头啮合齿的牙形为三角形。8.根据权利要求7所述的高抗扭耐高压密封钻杆接头，其特征在于：环形凹槽设有环形凸起的截面形状为相互匹配的圆弧面。2CN111058779A说明书1/4页一种高抗扭耐高压密封钻杆接头技术领域[0001]本发明涉及一种钻井用装置，特别是一种高抗扭耐高压密封钻杆接头。背景技术[0002]在钻探施工过程中，钻杆作为联通地表到井底的介质，起到泥浆输送、扭矩传递、钻压施加的作用，钻杆受力复杂，尤其是钻杆接头。在上扣扭矩作用下或服役工作扭矩作用下，钻杆接头各圈螺纹受到的轴向拉伸力非常不均匀，根部受力较大，往往导致螺纹根部过早失效。对于弹性模量小的钛合金钻杆接头上述问题更为突出，钛合金钻杆接头在相同载荷下相对钢制钻杆接头弹性变形更大，面对特深钻井(一般井深＞9000米)恶