[发明专利]锯齿形钻杆接头螺纹

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿山机械反井钻井设备的接头，具体涉及一种针对 反井钻机大直径钻杆的新颖的锯齿形螺纹接头结构。

背景技术

目前世界上反井钻机钻杆的接头螺纹多采用美国石油学会(API)标 准的锥形接头螺纹连接方式，这种螺纹的牙底和牙顶都是平的V型结构。 该接头螺纹是为石油钻井而设计的，其主要特点为承拉能力强，但由于 其抗扭能力小，尤其是在反井钻井大直径钻杆接头螺纹的应用中，为了 达到钻进所需扭矩，只有选择较大螺纹，从而导致钻杆直径粗大，造成 钻杆材料的较大浪费，同时该接头螺纹卸扣扭矩大、使用寿命短，在使 用过程中常出现扣型损坏或烧扣现象，经济效益差，不能满足大直径反 井作业的需求。

瑞典专利申请SE515518提出一种专门用于冲击式钻岩的钻柱螺纹接 头。其中所述的阳螺纹和阴螺纹都是锥形的，且该螺纹轮廓的牙底和牙 顶都具有一大于该螺纹螺距30％的曲率半径。这种螺纹在细长尺寸的钻柱 情况下可以令人满意地起作用，但是随着钻柱尺寸的增加而出现问题， 导致螺纹寿命的缩短。

发明内容

针对以上问题，本发明设计了一种适合大直径反井钻井作业的需要 的新颖的锯齿形接头螺纹结构。

为了实现上述目的，本发明的适合大直径反井钻井作业的需要的接 头螺纹结构由具有新颖结构的内、外螺纹旋合而成。

本发明的钻杆接头锯齿形内螺纹具有锥度，螺距为p＞10mm的大螺 距，牙型截面为不等腰梯形结构，在牙型的拐角处分别倒角，牙型的侧 壁具有Ra＝1.6的粗糙度，内螺纹的牙底具有内螺纹第一牙侧角α(40°＜ α＜50°)和内螺纹第二牙侧角β(10°＜β＜20°)，内螺纹第一牙侧角 为前牙侧角，内螺纹第二牙侧角为后牙侧角。优选地，选择内螺纹第一 牙侧角α＝45°，内螺纹第二牙侧角β＝15°。

具有同样锥度的外螺纹和所述的内螺纹对应设置，螺距为p＞10mm的 大螺距，牙型为不等腰梯形，在牙型的拐角处分别倒角，牙型的侧壁具 有Ra＝1.6的粗糙度，外螺纹的牙顶具有外螺纹第一牙侧角α₁(40°＜α ₁＜50°)和外螺纹第二牙侧角β₁(10°＜β₁＜20°)，且第一牙侧角与第 二牙侧角分别对应相等，即α＝α₁，β＝β₁。相应地，外螺纹第一牙侧角 为前牙侧角，为后牙侧角。优选地，选择外螺纹第一牙侧角α₁＝45°，外 螺纹第二牙侧角β₁＝15°。

其中所述的“牙侧角”指在螺纹牙型上，螺纹侧面与钻杆中心轴线 的垂线之间的夹角，所述的“前”牙侧角方向是指内外螺纹旋合时内钻 杆的前进方向，所述的“后”牙侧角方向是指所述“前”牙侧角方向的 反方向。

钻杆接头旋合后，内外螺纹的第一(前)和第二(后)牙侧角相互 对应，内外螺纹各自的牙底部分和牙顶部分相互卡合，由于内螺纹牙顶 的宽度大于外螺纹牙底的宽度，卡合后的内、外螺纹间牙顶、牙底之间 具有一定的间隙，更利于接头的卸扣，并能有效防止在旋合过程中杂质 划伤螺纹表面。

本发明的锯齿形钻杆接头螺纹在承扭强度、抗疲劳断裂和卸扣效率 方面都有较大提高，它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙强度高等优 点，不仅可承受较大的提升拉力和推力，而且还可承受较大的传递扭矩 作用，适合大直径反井钻井作业的需要。

本发明的主要优点有：

(1)大螺距。反井钻井作业过程中，减少了辅助接卸螺纹的时间，提高 工作效率；

(2)承拉能力强。该螺纹的承拉面与水平面所呈的角度大(10°～20 °)，内外螺纹旋合后，其承拉面积大，大大提高了钻杆的承拉能 力；

(3)承扭能力强，延长钻杆的使用寿命，从而降低成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图1是本发明钻杆接头锯齿形内螺纹牙型的纵向剖面图；

附图2是本发明钻杆接头锯齿形外螺纹牙型的剖面图；

附图3是本发明杆接头内外锯齿形螺纹旋合后的剖面示意图。

1-钻杆接头外螺纹；2-钻杆接头内螺纹；3-钻杆螺纹工作面

具体实施方式