[发明专利]超高抗扭金属气密封钻杆接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种接头，尤其涉及一种钻杆接头。

背景技术

目前，大多数用于石油钻探的钻杆都是根据API（美国石油学会，American Petroleum Institute）所制定的标准来生产制造的。通常石油钻探钻杆的结构是：在钻杆管体两端各焊接一个外螺纹钻杆接头和一个内螺纹钻杆接头。

图1显示了按照API标准而生产制造的钻杆接头。如图1所示，该钻杆接头由外螺纹接头11和与之进行螺纹连接的内螺纹接头12组成；其中，外螺纹接头11具有外台肩13和内端面15，在外台肩13与内端面15之间具有外螺纹17；内螺纹接头12具有外端面14与内斜面16，在外端面14与内斜面16之间具有内螺纹18。

图1所示的钻杆接头所承受的扭矩来自于外台肩13和外端面14之间，以及外螺纹17和内螺纹18之间所产生的摩擦力矩。按照API的标准，该接头的扭转强度一般为钻杆管体的80％。但是随着石油及天然气资源的逐步消耗，现在的钻井技术已向着深井、超深井、定向井、大位移井、水平井等方向发展，因此，钻杆的服役条件日趋恶劣，钻杆及其接头必须能够承受巨大的内外压力、扭转强度和振动强度。如果该接头在使用过程中遇到过大扭矩，极有可能会出现内螺纹接头胀扣或外螺纹接头螺纹断裂等故障，从而引发钻井安全事故。

公告号为CN2764922，公告日为2006年3月15日，名称为“双台肩金属气密封钻杆接头”的中国专利文献提供了一种高抗扭金属气密封钻杆接头。如图2所示，该钻杆接头由外螺纹接头21和内螺纹接头22组成，外螺纹接头21具有外台肩23和内端面25之间沿轴向延伸的外螺纹27，外螺纹接头还具有在内端面25和外螺纹27之间的前端锥面金属密封20；内螺纹接头22具有外端面24与内台肩26之间沿轴向延伸的内螺纹28，内螺纹接头22还具有在内台肩26和内螺纹28之间的后端球面金属密封29；两金属密封之间的密封面配合为锥面对球面配合密封。

公告号为CN201474625，公告日为2010年5月19日，名称“一种超高抗扭金属气密封钻杆接头”的中国专利文献公开了一种具有超高抗扭性能的金属气密封钻杆接头。如图3所示，该钻杆接头由外螺纹接头31和内螺纹接头32构成，外螺纹接头31具有锥面密封面33，而内螺纹接头32具有球面密封面34；同时，外螺纹接头31还具有外螺纹35，内螺纹接头32还具有内螺纹36；外螺纹35与内螺纹36的锥度范围均为1/12～1/20。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高抗扭金属气密封钻杆接头，其既要具有较高的抗扭强度，还要具备较强的气密封能力和较好的重复上卸扣能力。

根据上述目的，本发明提出了一种超高抗扭金属气密封钻杆接头，其包括：

一外螺纹接头，其轴向方向上的一端具有一径向向外的外台肩，其轴向方向上的另一端为一内端面，自外台肩至内端面沿外螺纹接头的轴向方向依次设有一外螺纹段和一第一密封面；

一与所述外螺纹接头螺纹连接的内螺纹接头，其轴向方向上的一端具有一径向向内的内台肩，其轴向方向上的另一端为一外端面，自内台肩至外端面沿内螺纹接头的轴向方向依次设有一第二密封面和一与外螺纹段啮合的内螺纹段；

所述内端面与内台肩的台肩面匹配，外端面与外台肩的台肩面匹配；

所述第一密封面和第二密封面均为斜面，且二者通过过盈配合密封连接。

本技术方案中的外螺纹接头的外台肩与内端面之间的距离要大于API标准钻杆的外螺纹接头的外台肩与内端面之间的距离，但要小于API标准钻杆的内螺纹接头的内台肩与外端面之间的距离。

进一步地，上述内端面和内台肩的台肩面均为斜面。该设置方式一方面可以通过增加内外螺纹接头之间的接触面积以形成一额外摩擦力矩，从而提高钻杆接头的抗扭强度；另一方面可以起到辅助密封的作用，从而进一步提升钻杆接头的密封性能。

更进一步地，上述内端面和内台肩的台肩面的倾斜角度为-15度。

进一步地，上述内螺纹段和外螺纹段较之水平面倾斜设置。

进一步地，上述内螺纹段和外螺纹段的倾斜锥度不大于1:12。

符合API标准的接头与现有的高抗扭接头的锥度均为1:6。在本技术方案的这种实施方式下，内外螺纹接头采用较为平缓的锥度设计可以增加外螺纹接头的内端面与内螺纹接头的内台肩的台肩面之间的接触面积，以形成额外的摩擦力矩，从而增大了钻杆接头的抗扭强度。

优选地，上述内螺纹段和外螺纹段的倾斜锥度为1:16。

进一步地，在上述内螺纹段与外端面之间具有一轴向延伸的镗孔。