[实用新型]顶锥式钻杆接头

说明书

本实用新型涉及一种用于钻探工程的钻杆接头，特别是地质岩心钻探和水文水井钻探的钻杆接头。

目前在钻探工程中广泛采用螺纹接头连接钻杆，螺纹接头的缺陷在于钻杆柱工作载荷全部通过螺纹逐根向下传递；母螺纹终端经过机加工，强度受到损失，而连接成螺纹副后又是应力集中区，尤其疲劳应力多集中于此；螺纹副存在配合间隙，螺纹副扣紧应力以扭矩肩最近一扣处最大，该处易受挤压、碰撞而变形，易释放螺纹扣紧应力，在回转和弯曲力矩作用下，公母螺纹间产生挠动，加速疲劳破坏和密封失效。鉴于上述原因，钻探生产过程中，钻杆折断频繁，易泄漏工作介质，大量孔内事故由此而引起，是提高钻探生产效率的主要障碍之一。为克服上述缺陷，已有一些有关的新技术出现，如1987年8月25日公开的名称为“井管接头”（NO4688832）的美国专利，是一项连接石油钻井管材的接头，它以双阶梯不等距螺纹和圆锥形密封面及加装弹性密封件等项改进，使螺纹受力均匀，螺纹承载能力增大和连接部位密封可靠。但该项技术是以螺纹传递能量，加工工艺复杂，造价高，不适合于频繁拧卸和薄壁小直径的岩心钻探钻杆的连接。

本实用新型的目的，在于提供一种利用螺纹副连接钻杆，圆锥摩擦副传递能量，使连接强度与密封性能均优于目前广泛应用于岩心钻探的螺纹接头，而又加工简单，造价低廉，适合于频繁拧卸的钻杆接头。

本实用新型的结构如图1和图2所示，由公接头19和母接头20相互连接构成，通过螺纹副和摩擦副16、17、18的联合作用传递能量。它除具有普通螺纹接头和美国NO4688832专利的某些结构特点外，主要特征是公螺纹前端的截圆锥形公锥体1与母螺纹尾部的截圆锥形母锥体4相互配合构成具有截圆锥形结合面9、10的摩擦副16、17、18。圆锥摩擦副16、17、18的锥度范围为1：5－1：20，经常扭卸的连接处取大锥度，不常扭卸或薄壁连接处取小锥度；摩擦副结合面9、10的轴向长度L₁为螺纹－－圆锥摩擦副连接体轴向长度L₂的1／2－2／5；为了提高连接部位刚度和减小螺纹受力侧压强，采用公、母螺纹5、6侧斜角大于7、8侧斜角的两腰不等角偏梯形螺纹。

与公知技术比较，本实用新型具有如下优点：旋紧螺纹副时，圆锥摩擦副16、17、18上会产生与旋紧扭矩方向相反且成正比的摩擦力矩，阻止旋紧扭矩作用于螺纹副，并使通过钻杆柱各连接部位的能量的一部份，不经过螺纹副而直接由圆锥摩擦副16、17、18传递，从而保持螺纹－－圆锥摩擦副有稳定的扣紧应力和有效地减轻其工作负荷，增大钻杆柱的许用工作扭矩；螺纹受力侧牙形斜面5、6与圆锥摩擦副结合面9、10之间，在扭矩作用下产生大小相等方向相反的轴向分力与径向分力，将螺纹－－圆锥摩擦副紧扣成大于钻杆体刚度的结合体，迫使疲劳源从螺纹连接部位向钻杆体中段转移，有效地增大钻杆柱抗疲劳、抗弯曲强度；圆锥摩擦副16、17、18兼有扭矩肩和密封面的功能，其结合面9、10呈与接头体共轴线之锥管状，贴合面积大，在螺纹副拧紧时的轴向压力作用下为过盈配合，使连接部位具有高同轴度，不会挠动，密封性好；钻杆12、13与接头19、20之间相互连接的圆锥摩擦副贴合面锥度小，在螺纹副旋紧压力作用下，可沿轴向滑动至公螺纹终端台肩与母螺纹始端端面抵死14、15，而防止大扭矩时胀裂母锥体。

附图说明：

图1为顶锥式钻杆接头的螺纹－－圆锥摩擦副结构图。

图2为顶锥式钻杆接头结构图。

实施例：

实施例如图2所示，它由公接头19、母接头20和O型橡胶密封圈11组成。钻杆12、13与公母接头19、20相配合的圆锥摩擦副16、18锥度为1：15，公接头19与母接头20相配合的圆锥摩擦副17锥度为1：5。拧紧螺纹副至公母锥体1、4结合时（图2），台肩2与端面3间有轴向间隙H；螺纹受力侧5、6为30°斜角，构成与摩擦副圆锥方向相反之螺旋状圆锥面；公接头19和母接头20相配合的圆锥摩擦副17间装有橡胶密封件11。

本实施例已制造接头520付，在三个矿区19个钻孔中钻进7050米，对比结果见下表：