[实用新型]一种石油钻杆内螺纹接头

说明书

本实用新型涉及石油钻井机械钻杆的加工制造技术，是改进的一种石油钻杆内螺纹接头。

石油钻井中的钻杆是消耗较大的常用工具，常用的钻杆其接头焊接在钻杆本体上，3为焊缝，起下钻时，吊卡扣合在内螺纹接头上。API标准规定内螺纹接头吊卡扣合处有两种结构，即直角台肩与18°锥形台肩，由于吊卡制造及使用方面的原因，我国采用直角台肩，由于直角台肩根部有较大的应力集中，所以此处的疲劳断裂一直是钻杆失效的类型之一。由于国情原因，我国现在及今后很长时间仍将使用具有直角台肩结构的钻杆，而标准API SPEC 7对内螺纹接头2及其相关的结构尺寸做了规定，如D₁、d₁、D_se、d₃、d₄、D₂等，尽管没有规定d_se的尺寸，似乎可通过减小内螺纹接头内孔d_se(即d₂)，增加该处壁厚的途径达到提高其直角台肩根部疲劳强度，但是，一是受管体1d₃尺寸限制，最多可以是d_se=d₂；二是受使用限制，即d₂越小，泥浆流动阻力越大，泥浆通过钻杆内孔，泥浆流动阻力大，钻井效果不好。

本实用新型目的是提供一种在现有API标准规定条件下，在允许的范围内对内螺纹接头结构进行改进增加直角台肩根部疲劳强度的石油钻杆内螺纹接头。

本实用新型目的是由以下技术方案实现的：

石油钻杆内螺纹接头，接头内孔内有由内径变化而形成的台阶，内径d₁=d₂，d₁=d₂处的尺寸向管体方向延伸至直角台肩以外L距离。

本实用新型目的还可由以下技术方案实现：

延伸至直角台肩以外L距离为10至30mm。

钻杆内螺纹接头内径取值为：对G105钻杆d₁=d₂≤85mm，对S135钻杆d₁=d₂≤80mm。

d_se=d₃，d₃为API标准规定值。

本实用新型附图说明如下：

图1为目前常用钻杆内螺纹接头的内孔结构图；

图2本实用新型钻杆内螺纹接头的内孔结构图。

以下结合附图详细说明本实用新型：

常用钻杆内螺纹接头的内孔一般将内径d_se取值等于API标准规定的钻杆管体端部内径d₃以便于焊接，内径d₁一般为螺纹颈部内径，这样内螺纹接头内孔内就出现台阶，内螺纹接头的直角台肩d₂处壁厚不同，由于角台肩根部壁厚显著影响直角台肩根部应力大小，直角台肩根部壁厚越大，直角台肩根部应力越小，为了保证内螺纹接头直角台肩根部具有足够的疲劳强度，直角台肩根部必须具有足够的壁厚。经过有限元分析发现内螺纹接头颈部内径d2显著影响直角台肩根部应力大小，其它内径尺寸没有影响。所以接头颈部内径根最佳取值可以根据结构件各处的疲劳强度应一致的原则确定，即应保证钻杆接头直角台肩根部与钻杆管体疲劳强度基本相同。

为了使钻杆内螺纹接头直角台肩根部的壁厚满足技术要求，本实用新型采取如下技术：(1)将接头内孔内因内径变化而形成的台阶(简称变径台阶)延伸至直角台肩以外足够的距离L，即内径d₁=d₂，有限元分析发现该距离L至少为20mm；(2)经过计算，钻杆内螺纹接头内径最佳取值应为G105钻杆d₁=d₂≤65～85mm,S135钻杆d₁=d₂≤60～80mm；(3)d_se=d₃,d₃为API标准规定值。

本实用新型有益效果及其证明如下：

选取4根钻杆在旋转弯曲全尺寸钻具疲劳试验机上进行疲劳试验，其中两根钻杆的内螺纹接头的内孔被加工符合本发明要求的合理结构，另两根钻杆的内螺纹接头的内孔结构为经常出现的不合理结构。试验结果为，焊接有合理内孔结构内螺纹接头的钻杆断裂在管体上，而焊接有不合理内孔结构内螺纹接头的钻杆在不到前者疲劳寿命一半时便断裂在内螺纹接头直角台肩根部，这说明符合本实用新型要求的石油钻杆内螺纹接头的直角台肩根部的疲劳寿命高于现有结构接头1倍以上，并且也高于钻杆管体疲劳寿命。