專利名稱：取心外管高抗扭矩螺紋連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種取心外管的連接結(jié)構(gòu)，具體為一種取心外管高抗扭矩螺紋連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
石油鉆桿是鉆探開采油井或天然氣井的關(guān)鍵工具之一，在施工過程中，鉆桿是通過不斷連接加長而逐漸使鉆頭深入底層中。石油管材的服役條件非常復(fù)雜，鉆桿的連接部分就成為鉆探成敗的關(guān)鍵因素，整個鉆機(jī)的扭矩全部是靠連接部分傳遞，特別是底層中地質(zhì)情況復(fù)雜，大多數(shù)是在隱蔽的環(huán)境下工作，與其他機(jī)械有顯著區(qū)別的是服役環(huán)境隨時隨地地發(fā)生著變化，即有極大的不確定性。(1)地質(zhì)環(huán)境影響鉆井的地質(zhì)條件，有鹽層、欠壓實(shí)泥巖層、高陡傾角地層裂縫溶洞發(fā)育帶、斷裂破碎帶、異常高壓帶、剖面上不同壓力系統(tǒng)交替出現(xiàn)等地質(zhì)現(xiàn)象。給鉆井工程造成一系列的復(fù)雜環(huán)境。(2)腐蝕介質(zhì)對石油管材危害最大的環(huán)境作用是腐蝕，最常見的腐蝕是&S、CO2和氧腐蝕，當(dāng)這三種腐蝕介質(zhì)復(fù)合作用時，腐蝕更為嚴(yán)重，C廠的存在會使腐蝕加劇。井內(nèi)高的溫度和壓力及強(qiáng)酸的作用也是促進(jìn)腐蝕的因素。(3)受力鉆柱的受力非常復(fù)雜多變，一般而言，井口和井底鉆柱承受的各種載荷都很大，目前鉆柱靜力學(xué)較為成熟，而鉆柱動力學(xué)仍需發(fā)展和完善，況且，石油勘探開發(fā)正向超深井、定向井、水平井、叢式井等發(fā)展，這些苛刻井的鉆柱受力也是今后研究的重點(diǎn)。目前使用的連接結(jié)構(gòu)全部為螺紋連接，鉆柱工作載荷全部是靠螺紋逐跟鉆桿往下傳遞，所以螺紋連接部位就成為一個應(yīng)力集中區(qū)，良好的螺紋連接應(yīng)該能夠抵抗快速多變的回轉(zhuǎn)彎曲力矩，而達(dá)到不疲勞，不變形，不脫落的目。由于鉆探外管的結(jié)構(gòu)性，管內(nèi)要求放置取心配件，因?yàn)閹r心外管連接是介于管件連接和傳遞鉆進(jìn)力矩螺紋，常規(guī)管接螺紋不適用。目前使用的螺紋連接形式有如圖4所示意的HD型矩形螺紋牙型，抗扭力矩=5370N. m。有如圖5所示意的STD型的錐形螺紋牙型，該種螺紋抗扭力矩=1300N.m。還有專利號為 200910147891. 2所述的鋸齒形接頭，專利申請?zhí)枮?00420078613. 9記載的螺紋連接鉆桿， 提出了螺紋為偏梯形螺紋，梯形螺紋，三角螺紋。專利號為200820056719. 7公布的斜梯形螺紋。以上各類產(chǎn)品在一些特殊的地質(zhì)條件下，如永久凍土層、砂土層、中硬底層中，表現(xiàn)不是非常良好，往往達(dá)不到目標(biāo)深度鉆桿螺紋連接部位就損壞了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決在特殊底層條件下，常規(guī)的鉆桿螺紋連接部位容易損壞的技術(shù)問題，提供了一種鉆桿多點(diǎn)超壓螺紋連接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種鉆桿多點(diǎn)超壓螺紋連接結(jié)構(gòu)，所述螺紋為等腰梯形螺紋，螺紋的兩側(cè)臺面均為15°角，螺紋的齒高2. 2mm齒頂寬3. 66mm，螺距3齒/英寸，錐度 1:32。本發(fā)明命名該技術(shù)方案為30型特殊螺紋，其具有高抗扭力矩的功能，其特性是使螺紋的極限抗扭力矩達(dá)到45000N. m。使用的鋼材材料為AISI4145H。該種巖心外管產(chǎn)品主要是針對俄羅斯國客戶，客戶的反映良好以往在索賓斯克和伊爾庫次克州的維爾赫涅瓊斯克、科維克金以及薩哈共和國的塔拉甘斯克、恰揚(yáng)金斯克、 中博圖奧賓斯克、中維柳伊斯克、中瓊格斯克等油氣田鉆探中所使用的鉆管連接螺紋結(jié)構(gòu)只能在扭力矩為12000N.m 22000N.m內(nèi)使用，否則，就得更換新巖心外管?，F(xiàn)在客戶用了本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)制造的30型特殊螺紋外管，鉆進(jìn)時的扭力矩最高達(dá)到45000N. m時，無需更換新管。如2010年10月22日在瓊格斯克等油氣田12號井的鉆探，鉆進(jìn)到5043米時巖心外管的連接螺紋依然沒有出現(xiàn)疲勞斷裂。


圖1為本發(fā)明所述取心外管結(jié)構(gòu)示意2為圖1的局部放大圖
圖3為本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)配合連接機(jī)構(gòu)4為現(xiàn)有的螺紋連接結(jié)構(gòu)之一圖5為現(xiàn)有的螺紋連接結(jié)構(gòu)之二。
具體實(shí)施例方式如圖1所示意，一種鉆桿取心外管，兩端分別為公接頭、母接頭；所述的公接頭、 母接頭為螺紋連接，如圖2所示意，連接結(jié)構(gòu)為鉆桿多點(diǎn)超壓螺紋連接結(jié)構(gòu)，所述公接頭和母接頭的螺紋為等腰梯形螺紋，螺紋的兩側(cè)臺面均為15°角，螺紋的齒高2.2mm齒頂寬 3. 66mm,螺距3齒/英寸，錐度1:32。如圖3所示意，在預(yù)緊力9000N. m 12000N. m作用下螺紋副緊密旋接，此時外螺紋的大徑與內(nèi)螺紋大徑的間隙只有0. 032 0. 068mm (標(biāo)準(zhǔn)是0. 10 0. 30mm)
以圖1所示結(jié)構(gòu)為例，該螺紋連接抗扭矩最大極限計(jì)算分析
在接頭連接螺紋中，由于上扣扭矩的作用，使連接螺紋預(yù)緊，并產(chǎn)生預(yù)緊力F，同時，
由于預(yù)緊力的存在，又使連接螺紋的螺旋副間產(chǎn)生螺紋力矩巧，端面之間產(chǎn)生摩擦力矩
權(quán)利要求
1. 一種鉆桿多點(diǎn)超壓螺紋連接結(jié)構(gòu)，所述螺紋為等腰梯形螺紋，螺紋的兩側(cè)臺面均為 15°角，螺紋的齒高2. 2mm齒頂寬3. 66mm，螺距3齒/英寸，錐度1 32。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種取心外管的連接結(jié)構(gòu)，具體為一種取心外管高抗扭矩螺紋連接結(jié)構(gòu)。解決在特殊底層條件下，常規(guī)的鉆桿螺紋連接部位容易損壞的技術(shù)問題，一種鉆桿多點(diǎn)超壓螺紋連接結(jié)構(gòu)，所述螺紋為等腰梯形螺紋，螺紋的兩側(cè)臺面均為15°角，螺紋的齒高2.2mm齒頂寬3.66mm，螺距3齒/英寸，錐度1:32。本發(fā)明命名該技術(shù)方案為30型特殊螺紋，其具有高抗扭力矩的功能，其特性是使螺紋的極限抗扭力矩達(dá)到45000N·m。
文檔編號E21B17/042GK102296935SQ20111021609
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月30日
發(fā)明者宮晉剛, 宮晉文, 宮晉武, 張金龍, 扎哈羅夫·謝爾蓋·尤里耶維奇, 閆獻(xiàn)國 申請人:山西環(huán)界石油鉆具制造有限公司