專利名稱：金屬球形密封雙臺(tái)肩石油鉆桿接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油鉆桿接頭，尤其是一種金屬球形密封雙臺(tái)肩石油鉆桿接 頭，具體地說是一種用于定向井、大斜度井等高壓井的石油鉆桿接頭。
背景技術(shù)：
目前，石油鉆桿采用API標(biāo)準(zhǔn)制造，所述石油鉆桿接頭的連接方式采用內(nèi)螺紋接 頭與外螺紋接頭通過螺紋相緊固連接，內(nèi)螺紋接頭與外螺紋接頭通過摩擦焊接在鉆桿的兩 個(gè)鐓粗端上，所述母接頭11與公接頭13通過摩擦焊接12固定在鉆桿上，如圖2所示。如圖3所示，為鉆桿連接方式。所述連接方式采用一個(gè)錐度為1 6的內(nèi)螺紋5 的內(nèi)螺紋接頭1與一個(gè)錐度為1 6的外螺紋6的外螺紋接頭2，所述內(nèi)螺紋接頭1與外 螺紋接頭2通過螺紋相連接。外螺紋接頭2的一端設(shè)有直于螺紋軸線的、粗糙度要求較高 的第二臺(tái)肩4，所述外螺紋6的起始處與第二臺(tái)肩4間形成第一基部16 ；內(nèi)螺紋接頭1的一 端設(shè)有垂直于螺紋軸線的、粗糙度要求較高的第一臺(tái)肩3，所述第一臺(tái)肩3與內(nèi)螺紋5的末 端形成第二基部17 ；通過控制內(nèi)螺紋5與外螺紋6的長(zhǎng)度、錐度等螺紋參數(shù)，使得在螺紋連 接擰緊時(shí)，第一臺(tái)肩3與第二臺(tái)肩4能夠有效地接觸貼緊，從而起到密封效果。在使用過程 中，伴隨著較大的扭矩，第一臺(tái)肩3與第二臺(tái)肩4間還將產(chǎn)生一定的彈性變形，從而保證第 一臺(tái)肩3與第二臺(tái)肩4間密封效果的穩(wěn)定性。圖3所述的連接方式可以滿足一般淺、中深井使用要求，但在復(fù)雜井中使用時(shí)，由 于在扭矩過大時(shí)容易造成外螺紋6的螺紋斷裂或內(nèi)螺紋5的脹大等失效事故，因此API標(biāo) 準(zhǔn)要求通過設(shè)置接頭的內(nèi)徑D與內(nèi)徑d來保證鉆桿接頭的抗扭強(qiáng)度。為了解決以上問題，業(yè)內(nèi)同行經(jīng)過探索，在圖3基礎(chǔ)上開發(fā)出如圖4所示的雙臺(tái)肩 接頭。如圖4所示，在螺紋狀態(tài)不變的情形下，通過將內(nèi)螺紋5的螺紋消失處后的內(nèi)錐面改 成一個(gè)與螺紋軸線垂直的第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7，將外螺紋6對(duì)應(yīng)于設(shè)置第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7的端部通 過適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)也變成一個(gè)與螺紋軸線垂直的第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8。在高扭矩的作用下，第一扭轉(zhuǎn) 臺(tái)肩7與第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8的表面相緊密接觸，從而提高接頭的扭矩強(qiáng)度。通過實(shí)踐證明，所 述接頭能夠?qū)⑴ぞ赜行岣?0-40%。如NC50-X95，雙臺(tái)肩接頭扭矩提高了 34%。所述雙 臺(tái)肩接頭還可以與API標(biāo)準(zhǔn)接頭互換使用。隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，鉆井技術(shù)已經(jīng)向超深井、定向井、大位移井、短半徑井等更 加復(fù)雜的方向發(fā)展，伴隨著這些技術(shù)的使用，除了要求接頭具備更高的扭矩強(qiáng)度之外，還要 求接頭具備更高的氣密性能力，以便能夠滿足高壓井中鉆桿測(cè)試的需要。為此，在如何提高接頭的氣密性上，國(guó)內(nèi)外同仁們提出了多種方案，方案中多是采 用彈性密封體作為密封介質(zhì)；如圖5所示，為中國(guó)專利ZL92237573.9同開的一種鉆桿接頭； 在內(nèi)螺紋街頭1對(duì)應(yīng)于設(shè)置第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7與外螺紋接頭2對(duì)應(yīng)于設(shè)置第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8相 接觸的端部利用彈性密封圈15進(jìn)行密封，所述密封結(jié)構(gòu)具有一定的氣密封性能，但在復(fù)雜 的高壓井況中進(jìn)行鉆桿測(cè)試時(shí)氣密封還是無法得到保證。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種金屬球形密封雙臺(tái)肩 石油鉆桿接頭，其密封性能好，抗扭矩強(qiáng)度高，適用性好。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述包括內(nèi)螺紋接頭與外螺紋接頭，所述內(nèi)螺 紋接頭與外螺紋接頭通過螺紋緊固連接；所述內(nèi)螺紋接頭一端形成徑向向外的第一臺(tái)肩， 內(nèi)螺紋接頭內(nèi)形成徑向向內(nèi)的第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩；內(nèi)螺紋接頭內(nèi)對(duì)應(yīng)于第一臺(tái)肩與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái) 肩間的內(nèi)壁上設(shè)置軸向延伸的內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋的兩端形成第一基部；內(nèi)螺紋接頭內(nèi)對(duì) 應(yīng)于鄰近第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的第一基部上設(shè)置錐面密封；所述第一臺(tái)肩與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩間的長(zhǎng) 度大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭第二臺(tái)肩到第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的長(zhǎng)度，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi) 螺紋接頭的第一臺(tái)肩到內(nèi)斜面的長(zhǎng)度；所述外螺紋接頭的一端嵌置在內(nèi)螺紋接頭內(nèi)，并與 內(nèi)螺紋接頭緊固連接；所述外螺紋接頭對(duì)應(yīng)于與第一臺(tái)肩相接觸的表面設(shè)置第二臺(tái)肩，所 述第二臺(tái)肩與第一臺(tái)肩的表面緊密接觸；外螺紋接頭對(duì)應(yīng)于嵌置在內(nèi)螺紋接頭內(nèi)的端部與 第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩緊密接觸，并形成第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩，所述第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的表面 緊密接觸；外螺紋接頭對(duì)應(yīng)于第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩與第二臺(tái)肩間的外周面上設(shè)置軸向延伸的外螺 紋，所述外螺紋與內(nèi)螺紋相匹配；外螺紋的兩端形成第二基部；所述第二臺(tái)肩與第二扭轉(zhuǎn) 臺(tái)肩間的長(zhǎng)度大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭對(duì)應(yīng)的第二臺(tái)肩到第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的長(zhǎng)度，但小 于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭的第一臺(tái)肩到內(nèi)斜面的長(zhǎng)度；外螺紋接頭上對(duì)應(yīng)于鄰近第二扭 轉(zhuǎn)臺(tái)肩的第二基部上設(shè)置球形密封，所述球形密封對(duì)錐面密封過盈配合密封。所述球形密封與錐面密封間過盈配合密封直徑方向的最大過盈量為0.3mm。所述 外螺紋接頭對(duì)應(yīng)于與第二臺(tái)肩的第二基部相鄰的第一個(gè)外螺紋徑向向外延伸到與鄰近第 二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的外螺紋處的錐度為1 6。所述內(nèi)螺紋接頭對(duì)應(yīng)于與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的第一基 部相鄰的第一個(gè)內(nèi)螺紋徑向向內(nèi)延伸到與所述第一臺(tái)肩相鄰的內(nèi)螺紋處的錐度為1 6。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)通過在內(nèi)螺紋接頭上設(shè)置第一臺(tái)肩與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩，在外螺 紋接頭上設(shè)置第二臺(tái)肩與第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩，形成雙臺(tái)肩接頭結(jié)構(gòu)；內(nèi)螺紋接頭與外螺紋接頭 通過內(nèi)螺紋與外螺紋相緊固連接。通過設(shè)置球形密封與錐面密封，球形密封與錐面密封過 盈配合，保證了內(nèi)螺紋接頭與外螺紋接頭間的密封性能，提高了接頭的抗扭矩強(qiáng)度，適用性 好。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有石油鉆桿的連接示意圖。圖3為現(xiàn)有石油鉆桿連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為現(xiàn)有雙臺(tái)肩石油鉆桿的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為現(xiàn)有雙臺(tái)肩石油鉆桿密封的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示本實(shí)用新型包括內(nèi)螺紋接頭1、外螺紋接頭2、第一臺(tái)肩3、第二臺(tái)肩 4、內(nèi)螺紋5、外螺紋6、第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7、第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8、球形密封9、錐面密封10、第二基部16及第一基部17。如圖1所示，所述內(nèi)螺紋接頭1 一端形成徑向向外的第一臺(tái)肩3，內(nèi)螺紋接頭1內(nèi) 形成徑向向內(nèi)的第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7 ；內(nèi)螺紋接頭1內(nèi)對(duì)應(yīng)于第一臺(tái)肩3與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7間 的內(nèi)壁上設(shè)置軸向延伸的內(nèi)螺紋5，所述內(nèi)螺紋5的兩端形成第一基部17。所述內(nèi)螺紋5 的兩端分別通過第一基部17與第一臺(tái)肩3、第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7連接。內(nèi)螺紋接頭1內(nèi)對(duì)應(yīng)于 鄰近第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7的第一基部17上設(shè)置錐面密封10 ；所述第一臺(tái)肩3與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7 間的長(zhǎng)度大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭第二臺(tái)肩到第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的長(zhǎng)度，但小于API標(biāo)準(zhǔn) 鉆桿內(nèi)螺紋接頭的第一臺(tái)肩到內(nèi)斜面的長(zhǎng)度。所述內(nèi)螺紋接頭1內(nèi)嵌置有外螺紋接頭2，所述外螺紋接頭2的一端嵌置在內(nèi)螺紋 接頭ι內(nèi)，并與內(nèi)螺紋接頭ι緊固連接。所述外螺紋接頭2對(duì)應(yīng)于與第一臺(tái)肩3相接觸的 表面設(shè)置第二臺(tái)肩4，所述第二臺(tái)肩4與第一臺(tái)肩3的表面緊密接觸；外螺紋接頭2對(duì)應(yīng)于 嵌置在內(nèi)螺紋接頭1內(nèi)的端部與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7緊密接觸，形成第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8，所述第二 扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7的表面緊密接觸。外螺紋接頭2對(duì)應(yīng)于第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8與第 二臺(tái)肩4間的外周面上設(shè)置軸向延伸的外螺紋6，所述外螺紋6與內(nèi)螺紋5相匹配。所述外 螺紋接頭2利用外螺紋6與內(nèi)螺紋接頭1內(nèi)的內(nèi)螺紋5對(duì)應(yīng)配合，緊固連接。外螺紋6的 兩端形成第二基部16 ；所述外螺紋6的兩端分別利用第二基部16與第二臺(tái)肩4、第二扭轉(zhuǎn) 臺(tái)肩8相連接。所述第二臺(tái)肩4與第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8間的長(zhǎng)度大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭 對(duì)應(yīng)的第二臺(tái)肩到第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的長(zhǎng)度，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭的第一臺(tái)肩到內(nèi) 斜面的長(zhǎng)度；外螺紋接頭2上對(duì)應(yīng)于鄰近第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8的第二基部16上設(shè)置球形密封9， 所述球形密封9對(duì)錐面密封10過盈配合密封。所述球形密封9與錐面密封10間過盈配合 密封直徑方向的最大過盈量為0. 3mm。所述球形密封9與錐面密封10均為金屬密封。通過 控制內(nèi)螺紋5與外螺紋6的長(zhǎng)度、錐度等螺紋參數(shù)，使得在內(nèi)螺紋接頭1與外螺紋接頭2緊 固連接時(shí)，使第一臺(tái)肩3與第二臺(tái)肩4、第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7與第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8的端面能夠緊密 接觸。所述外螺紋接頭2對(duì)應(yīng)于與鄰近第二臺(tái)肩4的第二基部16相鄰的第一個(gè)外螺紋6 徑向向外延伸到與鄰近第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8的外螺紋6處的錐度為1 6。所述內(nèi)螺紋接頭1 對(duì)應(yīng)于與鄰近第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7的第一基部17相鄰的第一個(gè)內(nèi)螺紋5徑向向內(nèi)延伸到與所 述第一臺(tái)肩3相鄰的內(nèi)螺紋5處的錐度為1 6。選用API標(biāo)準(zhǔn)接頭NC50-X95，對(duì)API標(biāo)準(zhǔn)接頭與本實(shí)用新型作如下數(shù)據(jù)比較
比較項(xiàng)目API標(biāo)準(zhǔn)接頭金屬密封雙臺(tái)肩接頭夕卜徑mm168. 3168. 3內(nèi)徑mm88. 988. 9屈服強(qiáng)度Mpa彡827彡827抗扭強(qiáng)度ft-lb4512860483
5[0024]得到在同樣尺寸的前提下，采用第一臺(tái)肩3與第二臺(tái)肩4對(duì)應(yīng)配合，第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩 7與第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8對(duì)應(yīng)配合結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度比API標(biāo)準(zhǔn)接頭提高了 34%;同時(shí)，在接頭 擰緊時(shí)，外螺紋接頭2內(nèi)的球面密封9與內(nèi)螺紋接頭1內(nèi)的錐面密封10通過盈配合形成密 封，因而提高了鉆桿接頭的氣密封性能。如圖1所示，使用時(shí)，外螺紋接頭2與內(nèi)螺紋接頭1分別利用外螺紋6與內(nèi)螺紋5 相緊固連接。外螺紋接頭2與內(nèi)螺紋接頭1緊固連接后，外螺紋接頭1上的第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8 與內(nèi)螺紋接頭1內(nèi)的第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7相緊密接觸，形成密封結(jié)構(gòu)；且外螺紋接頭2上的第二 臺(tái)肩4與內(nèi)螺紋接頭1上的第一臺(tái)肩3的端面緊密接觸，形成良好的密封性能。當(dāng)超扭矩 上扣或井下扭矩過大時(shí)，第一臺(tái)肩3與第二臺(tái)肩4的表面緊密接觸，使內(nèi)螺紋接頭1與外螺 紋接頭2形成剛性體，提高了接頭的抗扭矩強(qiáng)度和抗彎能力，使接頭的抗扭矩強(qiáng)度高于API 標(biāo)準(zhǔn)鉆桿接頭。外螺紋接頭2與內(nèi)螺紋接頭1間存在的球面密封9與錐面密封10通過金 屬過盈配合密封，且過盈密封直徑方向的最大過盈量為0. 3mm,因此外螺紋接頭2與內(nèi)螺紋 接頭1具有良好的氣密封能力，能夠滿足高壓氣井鉆井中鉆井測(cè)試的需要。本實(shí)用新型通過在內(nèi)螺紋接頭1上設(shè)置第一臺(tái)肩3與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩7，在外螺紋 接頭2上設(shè)置第二臺(tái)肩4與第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩8，形成雙臺(tái)肩接頭結(jié)構(gòu)；內(nèi)螺紋接頭1與外螺紋 接頭2通過內(nèi)螺紋5與外螺紋6相緊固連接。通過設(shè)置球形密封9與錐面密封10，球形密 封9與錐面密封10過盈配合，保證了內(nèi)螺紋接頭1與外螺紋接頭2間的密封性能，提高了 接頭的抗扭矩強(qiáng)度，適用性好。
權(quán)利要求一種金屬球形密封雙臺(tái)肩石油鉆桿接頭，包括內(nèi)螺紋接頭與外螺紋接頭，所述內(nèi)螺紋接頭與外螺紋接頭通過螺紋緊固連接；其特征是所述內(nèi)螺紋接頭一端形成徑向向外的第一臺(tái)肩，內(nèi)螺紋接頭內(nèi)形成徑向向內(nèi)的第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩；內(nèi)螺紋接頭內(nèi)對(duì)應(yīng)于第一臺(tái)肩與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩間的內(nèi)壁上設(shè)置軸向延伸的內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋的兩端形成第一基部；內(nèi)螺紋接頭內(nèi)對(duì)應(yīng)于鄰近第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的第一基部上設(shè)置錐面密封；所述第一臺(tái)肩與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩間的長(zhǎng)度大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭第二臺(tái)肩到第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的長(zhǎng)度，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭的第一臺(tái)肩到內(nèi)斜面的長(zhǎng)度；所述外螺紋接頭的一端嵌置在內(nèi)螺紋接頭內(nèi)，并與內(nèi)螺紋接頭緊固連接；所述外螺紋接頭對(duì)應(yīng)于與第一臺(tái)肩相接觸的表面設(shè)置第二臺(tái)肩，所述第二臺(tái)肩與第一臺(tái)肩的表面緊密接觸；外螺紋接頭對(duì)應(yīng)于嵌置在內(nèi)螺紋接頭內(nèi)的端部與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩緊密接觸，并形成第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩，所述第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的表面緊密接觸；外螺紋接頭對(duì)應(yīng)于第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩與第二臺(tái)肩間的外周面上設(shè)置軸向延伸的外螺紋，所述外螺紋與內(nèi)螺紋相匹配；外螺紋的兩端形成第二基部；所述第二臺(tái)肩與第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩間的長(zhǎng)度大于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿外螺紋接頭對(duì)應(yīng)的第二臺(tái)肩到第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的長(zhǎng)度，但小于API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)螺紋接頭的第一臺(tái)肩到內(nèi)斜面的長(zhǎng)度；外螺紋接頭上對(duì)應(yīng)于鄰近第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的第二基部上設(shè)置球形密封，所述球形密封對(duì)錐面密封過盈配合密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬球形密封雙臺(tái)肩石油鉆桿接頭，其特征是所述球形密 封與錐面密封間過盈配合密封直徑方向的最大過盈量為0. 3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬球形密封雙臺(tái)肩石油鉆桿接頭，其特征是所述外螺紋 接頭對(duì)應(yīng)于與第二臺(tái)肩的第二基部相鄰的第一個(gè)外螺紋徑向向外延伸到與鄰近第二扭轉(zhuǎn) 臺(tái)肩的外螺紋處的錐度為1 6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬球形密封雙臺(tái)肩石油鉆桿接頭，其特征是所述內(nèi)螺紋 接頭對(duì)應(yīng)于與第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的第一基部相鄰的第一個(gè)內(nèi)螺紋徑向向內(nèi)延伸到與所述第一 臺(tái)肩相鄰的內(nèi)螺紋處的錐度為1 6。
專利摘要本實(shí)用新型涉及金屬球形密封雙臺(tái)肩石油鉆桿接頭，其包括內(nèi)螺紋接頭與外螺紋接頭；內(nèi)螺紋接頭一端形成徑向向外的第一臺(tái)肩，內(nèi)螺紋接頭內(nèi)形成徑向向內(nèi)的第一扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩；內(nèi)螺紋接頭內(nèi)設(shè)置軸向延伸的內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋的兩端形成第一基部；內(nèi)螺紋接頭內(nèi)的第一基部上設(shè)置錐面密封；所述外螺紋接頭表面設(shè)置第二臺(tái)肩，外螺紋接頭內(nèi)形成第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩；外螺紋接頭外周面上設(shè)置軸向延伸的外螺紋，外螺紋與內(nèi)螺紋相匹配；外螺紋的兩端形成第二基部；外螺紋接頭上對(duì)應(yīng)于鄰近第二扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩的第二基部上設(shè)置球形密封，所述球形密封對(duì)錐面密封過盈配合密封。本實(shí)用新型密封性能好，抗扭矩強(qiáng)度高，適用性好。
文檔編號(hào)F16L15/04GK201671558SQ201020178278
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者胡明 申請(qǐng)人:無錫西姆萊斯石油專用管制造有限公司