[发明专利]一种密封性能良好的高效抗扭钻杆接头

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种石油、天然气开采用钻杆接头，特别是一种密封性能良好的高效抗扭钻杆接头，属于油井管螺纹连接技术领域。

背景技术

传统的钻杆接头一般是按照API SPEC 7所规定的结构形式进行生产的，这种接头内螺纹件和外螺纹件之间没有形成配合的另一对台肩面，当钻柱接头旋转配合向下钻井时，接头部分会受到较大的扭矩作用，外加载荷产生的大部分的作用力都由螺纹部分的前几个牙承担，很容易发生失效事故，而且经过实际使用可知这种接头应力极值较大，应力集中现象十分严重，密封性能也十分有限，不适用于复杂的油气井开采。

为了提高钻杆接头的抗扭性能，做出了很多设计和尝试，例如美国专利文献US4549754、中国专利文献CN2734974Y等。这些专利考虑到了钻杆接头的抗扭能力，加大了钻杆接头的内径通道，没有注意到接头的抗扭能力要与每个螺纹的抗剪切能力结合起来，即螺纹上受到的剪切应力不能大于接头的整体，相反情况则会导致出现失效情况，而且这些接头的密封性能方面存在不足。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种高效抗扭的钻杆接头，该钻杆接头吸收了传统接头技术成熟、加工简便的优点，采用内螺纹件与外螺纹件上按比例设置的两个台肩可以起到很好的抗扭性能，可以有效防止钻杆接头发生局部失效。这种接头的设计，可以显著降低钻杆接头结构的应力水平和应力集中情况，有效地降低发生疲劳破坏的机率，其抗扭性能得到很大的提高，而且接头中存在两处密封，其密封性能良好，有利于实际的应用。

该钻杆接头适合于在高压天然气井、高压及超高压油气井等复杂的钻井条件下使用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种密封性能良好的高效抗扭钻杆接头，由内螺纹件和外螺纹件两部分组成，其特征在于，所述内螺纹件包括外台肩面、长直圆柱孔、内螺纹、圆锥孔、圆柱孔、半圆形凸面及内台肩面，圆柱孔与圆锥孔、内螺纹之间依次过渡连接；外螺纹件包括第一外台肩面、应力减轻槽、长直圆柱面、外螺纹、圆柱面以及第二外台肩面；

所述外台肩面与所述长直圆柱孔之间采用圆弧过渡连接且连接圆弧的半径为                                                ，为0.8～1.2mm；

所述内螺纹件与所述外螺纹件配合使用时，所述长直圆柱孔与所述长直圆柱面之间存在间隙，所述间隙的距离不超过2mm。

所述长直圆柱孔与所述外台肩面的交叉区域的长度为，为15～45mm。

所述长直圆柱孔与所述内螺纹的第一牙之间采用圆弧过渡连接且连接圆弧的半径为，为0.5～1mm。

所述圆柱孔和所述内台肩面之间采用圆弧过渡连接且连接圆弧的半径为，为0.8～1mm。

所述外螺纹的第一牙与所述圆柱面之间采用圆弧过渡连接且连接圆弧的半径为，为0.5～1mm。

在所述长直圆柱面和所述第一外台肩面之间加工有所述应力减轻槽，所述应力减轻槽的半径为，为4.5～6mm，圆心位置为A，所述圆心A与所述第一外台肩面的距离为a，a为2.5～3.5mm，所述圆心A与所述长直圆柱面之间的距离为b，b为3～4mm。

所述圆柱面与所述第二外台肩面的交叉区域的长度为，为10～25mm。

所述半圆形凸面的半径为，为2～4mm，其圆心位置为B，所述圆心B在所述圆柱孔上壁所在的直线上，所述圆心B与所述内台肩面的距离为m，m为10～15mm。 

接头的总体抗扭强度取决于螺纹连接的抗扭能力以及内螺纹件中外台肩面与长直圆柱孔的结合部分与外螺纹件中圆柱面与第二外台肩面的结合部分之间的长度。两者长度与螺距和螺纹锥度有一定的关系，螺距越大、锥度越小，连接部分的长度越长时，则接头的抗扭能力越强。

内外螺纹啮合后可以起到很好的减小应力极值的效果。内螺纹接头半圆形凸面与外螺纹接头圆柱面部分形成弹性变形的过盈接触，与第一台肩面处形成两处密封，保证了钻杆接头良好的密封性能。使用中可以根据工作条件来确定接头的实际尺寸，已达到所需要的抗扭能力。而且，接头装卸方便，有利于实际的工程应用。

附图说明

图1是本发明高效抗扭钻杆接头的结构示意图；

图2是连接圆弧7与连接弧10的局部放大图；

图3是连接圆弧2与连接弧17的局部放大图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。