[实用新型]抗疲劳的钻具外螺纹接头

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻井工程领域，特别涉及井下钻具，是一种钻具外螺纹接头。

背景技术

目前，近年来，油气钻探环境日益苛刻，油气井深度不断增加，深井、定向井、水平井不断增多，工况越复杂，钻具断裂失效事故频繁发生，其中很多属于外螺纹接头的疲劳断裂。由于载荷在各个螺纹牙上的分配不均匀，其中外螺纹接头的最后啮合螺纹处螺纹牙承受了大部分的载荷，所以经常发生外螺纹接头疲劳断裂，断裂位置就在最后啮合螺纹处。所以改善螺纹牙的载荷分配，降低最后啮合螺纹处螺纹牙载荷就成了提高钻具外螺纹接头疲劳寿命的主要途径。美国API标准API SPEC 7推荐了一种钻具外螺纹接头应力分散槽，该应力分散槽位于外螺纹大端根部，宽15.4mm，深度超过螺纹牙底，但应用表明该应力分散槽仅提高寿命50％左右，不能满足实际需要，而且由于深度超过螺纹牙底，重新修复螺纹时需切掉整个螺纹锥部，反而减少了钻具的可修复次数，减少了钻具的使用寿命。所以设计一种能够大幅度提高螺纹抗疲劳性能，而且不影响螺纹修复寿命的应力分散结构具有重大意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种抗疲劳的钻具外螺纹接头，其疲劳寿命成倍提高，与API标准螺纹完全互换，减少螺纹修复切削量。

本实用新型采用的技术方案是：抗疲劳的钻具外螺纹接头，主要由外螺纹端、应力分散槽和外螺纹接头扭矩台肩组成，其特征在于：在外螺纹端根部延伸至最后啮合螺纹处有应力分散槽；所述应力分散槽长度在15～50mm之间；应力分散槽深度在0.5～3.5mm之间，并且应力分散槽深度不超过螺纹牙底；应力分散槽与完整螺纹处平缓过渡，过渡段长度在5～25mm之间；应力分散槽在外螺纹端根部圆滑过渡，过渡圆弧半径在2～16mm之间，并且该过渡圆弧与应力分散槽底相切；应力分散槽距外螺纹接头扭矩台肩的距离小于2mm。

当应力分散槽距外螺纹接头扭矩台肩的距离为0mm时，抗疲劳性能最好。

本领域技术人员对钻具外螺纹接头的其他结构熟知，不详细叙述。

本实用新型的有益效果：API标准推荐的钻具外螺纹接头应力分散槽深而窄，在一定程度上改善了螺纹应力分布，但由于该应力分散槽深度超过螺纹牙底，所以原来最后啮合螺纹处有几圈螺纹不再啮合，因此改善螺纹应力分布效果有限，提高螺纹疲劳寿命不显著。本发明抗疲劳的钻具外螺纹接头的应力分散槽浅而宽，最后啮合螺纹处螺纹仍然啮合，有限元应力分析表明，螺纹应力分布显著改善，最后啮合螺纹载荷明显下降。

全尺寸钻具疲劳寿命与拉伸试验结果表明(见表1、表2)，本发明抗疲劳的钻具外螺纹接头抗疲劳性能成倍增长，而拉伸强度没有受到影响。

表1全尺寸钻具抗疲劳性能试验结果