一种钻具用变锥度螺纹结构制造技术

本发明专利技术涉及机械加工技术领域，具体地涉及一种钻具用变锥度螺纹结构，包括设置在公接头上的公接头螺纹和设置在母接头上的母接头螺纹；所述公接头螺纹包括依次设置的公接头副台肩密封面、公接头前段螺纹、公接头中部圆柱、公接头后段螺纹和公接头主台肩密封面；所述母接头螺纹包括依次设置的母接头副台肩密封面、母接头前段螺纹、母接头中部圆柱、母接头后段螺纹和母接头主台肩密封面；所述公接头前段螺纹与母接头前段螺纹相互啮合，公接头后段螺纹和母接头后段螺纹相互啮合。本发明专利技术采用变锥度双段螺纹结构，能够提高螺纹的密封性，特别能够适用于大规格钻具在高压钻井、地层压裂等复杂环境下作业，能够有效防止螺纹扭矩不足时发生脱扣现象。脱扣现象。脱扣现象。

A variable taper thread structure for drilling tools

【技术实现步骤摘要】
一种钻具用变锥度螺纹结构


[0001]本专利技术涉及机械加工
，具体地涉及一种钻具用变锥度螺纹结构。

技术介绍

[0002]油气钻井作业过程中的钻具通常是通过旋转台肩螺纹连接结构实现单根之间的连接，从而实现动力传输，保证钻井过程的顺利完成。目前，钻具螺纹连接结构的尺寸主要依据标准API Spec7
‑
2进行加工。钻具在服役过程中承受复杂的拉伸、扭矩、弯矩及振动载荷，螺纹连接部位极易发生刺穿、断裂及粘结等失效事故。近年来，随着深层油气资源的勘探开发和强化钻井技术的推广应用，钻具的服役工况条件更加苛刻，双台肩、大水眼等一些非标螺纹被逐步开发出来。但是大多螺纹都只是解决了单一方面的问题，比如有的双台肩螺纹可以提高扭矩，减小接头外径，但是上扣容易碰伤；有的螺纹可以增大接头内径，但是扭矩得不到保证。尤其是对于一些大规格(管体外径在139.7mm以上)的钻具螺纹，需要提高扭矩、弯矩以及疲劳性能的同时，不能降低螺纹的连接强度，而且不能采用太复杂的多个零部件的螺纹连接，不便于井队操作人员现场作业。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种钻具用变锥度螺纹结构，可以有效提高螺纹连接性能，大大降低管体外径在139.7mm以上的大规格钻具螺纹失效问题。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0005]一种钻具用变锥度螺纹结构，包括设置在公接头上的公接头螺纹和设置在母接头上的母接头螺纹；所述公接头螺纹包括依次设置的公接头副台肩密封面、公接头前段螺纹、公接头中部圆柱、公接头后段螺纹和公接头主台肩密封面；所述母接头螺纹包括依次设置的母接头副台肩密封面、母接头前段螺纹、母接头中部圆柱、母接头后段螺纹和母接头主台肩密封面；所述公接头前段螺纹与母接头前段螺纹相互啮合，公接头后段螺纹和母接头后段螺纹相互啮合。
[0006]进一步的，所述公接头前段螺纹和母接头前段螺纹采用同一锥度，该螺纹锥度为1:6，螺纹齿高为3
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5mm,螺距为6
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8mm；更进一步的，所述螺纹齿高为3.75422mm,螺距为6.35mm。
[0007]进一步的，所述公接头后段螺纹和母接头后段螺纹采用同一锥度，该螺纹锥度为1:12，螺纹齿高为3
‑
5mm,螺距为6
‑
8mm；更进一步的，所述螺纹齿高为3.76146mm,螺距为6.35mm。
[0008]进一步的，所述公接头前段螺纹的长度比母接头前段螺纹的长度短5
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8mm，如5mm、6mm、6.3mm、7.8mm、8mm等；公接头中部圆柱的长度比母接头中部圆柱的长度长15
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20mm，如15mm、16mm、17.4mm、18mm、20mm等；公接头后段螺纹的长度比母接头后段螺纹的长度短5
‑
8mm，如5mm、5.5mm、6mm、7.0mm、7.1mm、8mm等。
[0009]进一步的，所述公接头螺纹段总长比母接头螺纹段总长短0.1—0.2mm，如0.1mm、0.12mm、0.14mm、0.17mm、0.2mm等。
[0010]本专利技术的技术效果：
[0011]与现有技术相比，本专利技术设计的钻具用变锥度螺纹结构，具有以下优点：
[0012]1、本专利技术采用双段螺纹结构，可以提高螺纹的密封性，特别能够适用于管体外径在139.7mm以上大规格钻具在高压钻井、地层压裂等复杂环境下作业；
[0013]2、本专利技术采用变锥度螺纹结构，可以有效防止螺纹扭矩不足时发生脱扣现象；
[0014]3、本专利技术螺纹中间圆柱段的设计为螺纹高抗扭提供了应力释放区域，可以有效提高螺纹疲劳性能；
[0015]4、本专利技术双段螺纹的设计有利于快速上卸扣，提高作业效率。
附图说明
[0016]图1为本专利技术钻具用变锥度螺纹结构的公接头螺纹结构示意图。
[0017]图2为本专利技术钻具用变锥度螺纹结构的母接头螺纹结构示意图。
[0018]图3为本专利技术1:6锥度螺纹牙型尺寸图。
[0019]图4为本专利技术1:12锥度螺纹牙型尺寸图。
[0020]图中，公接头前段螺纹1、公接头中部圆柱2、公接头后段螺纹3、公接头主台肩密封面4、公接头副台肩密封面5、母接头前段螺纹6、母接头中部圆柱7、母接头后段螺纹8、母接头主台肩密封面9、母接头副台肩密封面10。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合说明书附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0022]实施例1：
[0023]本实施例以管体外径为139.7mm钻杆为例，如图1和2所示，公接头外径D1和母接头外径D2为184.2
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203.2mm,公接头内径d1和母接头内径d2为88.9
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101.6mm。
[0024]本实施例所述钻具用变锥度螺纹结构，包括设置在公接头上的公接头螺纹和设置在母接头上的母接头螺纹；所述公接头螺纹包括依次设置的公接头副台肩密封面5、公接头前段螺纹1、公接头中部圆柱2、公接头后段螺纹3和公接头主台肩密封面4；所述母接头螺纹包括依次设置的母接头副台肩密封面10、母接头前段螺纹6、母接头中部圆柱7、母接头后段螺纹8和母接头主台肩密封面9；所述公接头前段螺纹1与母接头前段螺纹6相互啮合，均采用同一锥度，该螺纹锥度为1:6，螺纹齿高为3.75422mm,螺距为6.35mm(如图3所示)；所述公接头后段螺纹3和母接头后段螺纹8相互啮合，均采用同一锥度，该螺纹锥度为1:12，螺纹齿高为3.76146mm,螺距为6.35mm(如图4所示)。
[0025]如图1和2所示，所述公接头前段螺纹1的长度L1比母接头前段螺纹6的长度L6短5
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8mm,公接头中部圆柱2的长度L2比母接头中部圆柱7的长度L7长15
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20mm,公接头后段螺纹3的长度L3比母接头后段螺纹8的长度L8短5
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8mm；所述公接头螺纹段总长L5比母接头螺纹段总长L10短0.1—0.2mm。
[0026]示例性的，所述公接头前段螺纹1的长度L1比母接头前段螺纹6的长度L6短5mm,公
接头中部圆柱2的长度L2比母接头中部圆柱7的长度L7长18mm,公接头后段螺纹3的长度L3比母接头后段螺纹8的长度L8短5mm；公接头后段螺纹3端部距离公接头主台肩密封面4之间的长度L4比母接头后段螺纹8端部距离母接头主台肩密封面9之间的长度L9短8mm，母接头前段螺纹6端部距离母接头副台肩密封面10之间的长度为0.1mm，使所述公接头螺纹段总长L5(母接头主台肩密封面9距离母接头副台肩密封面10之间的长度)比母接头螺纹段总长L10(公接头主台肩密封面4距离公接头副台肩密封面5之间的长度)短0.1mm。需要说明的是，所述长度L4、长度L9以及母接头前段螺纹6端部距离母本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻具用变锥度螺纹结构，包括设置在公接头上的公接头螺纹和设置在母接头上的母接头螺纹；其特征在于：所述公接头螺纹包括依次设置的公接头副台肩密封面(5)、公接头前段螺纹(1)、公接头中部圆柱(2)、公接头后段螺纹(3)和公接头主台肩密封面(4)；所述母接头螺纹包括依次设置的母接头副台肩密封面(10)、母接头前段螺纹(6)、母接头中部圆柱(7)、母接头后段螺纹(8)和母接头主台肩密封面(9)；所述公接头前段螺纹(1)与母接头前段螺纹(6)相互啮合，公接头后段螺纹(3)和母接头后段螺纹(8)相互啮合。2.根据权利要求1所述的钻具用变锥度螺纹结构，其特征在于：所述公接头前段螺纹(1)和母接头前段螺纹(6)采用同一锥度，该螺纹锥度为1:6，螺纹齿高为3
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5mm,螺距为6
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8mm。3.根据权利要求2所述的钻具用变锥度螺纹结构，其特征在于：所述公接头前段螺纹(1)和母接头前段螺纹(6)的螺纹齿高均为3.75422mm,螺距均为6.35mm。4.根据权利要求1所述的钻具用变锥度螺纹结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：张献才，纪淑妍，吴新伟，张海洋，宋丽明，
申请(专利权)人：山东威玛装备科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：