[实用新型]一种钻具螺纹连接结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻井钻具，尤其涉及一种钻具螺纹连接结构。

背景技术

钻具处在内外充满钻井液的狭长井眼里工作,通常承受压、弯、扭、液力等载荷,且螺纹连接部位在交变弯曲下易产生应力集中，给安全钻井带来很大风险。

钻具断裂是最严重的钻具失效，是钻具安全性研究的重点，尤其是在深井、超深井以及水平井、大位移井等复杂井的作业过程中，钻具断裂的危害尤其严重，轻者增加钻井成本，延长钻井周期，重者导致填井侧钻甚至于全井报废。在钻具断裂失效中，钻铤、钻具稳定器，转换接头等井下工具以螺纹接头连接部位断裂最为普遍。通过历年的钻具事故分析发现：钻具事故85％以上为螺纹失效，而螺纹失效中外螺纹后三扣断裂达80％以上，主要原因是外螺纹后三扣承受的应力为所有外螺纹中最高，螺纹连接后啮合部位无应力释放空间，使螺纹部位应力不断累积，加速了螺纹的疲劳，导致最后断裂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种钻具螺纹连接结构，解决目前技术中的钻具螺纹在使用过程中容易在螺纹连接处出现断裂的问题。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种钻具螺纹连接结构，包括外螺纹接头和内螺纹接头，其特征在于，所述的外螺纹接头和内螺纹接头上分别设置有外螺纹面和内螺纹面，外螺纹面和内螺纹面都为锥螺纹，外螺纹接头和内螺纹接头通过螺纹啮合连接，并且在外螺纹接头和内螺纹接头螺纹连接的两端分别设置有垂直于轴向的外台肩和内台肩，在外螺纹面的根部设置有应力释放加工面，所述的应力释放加工面为此处的螺纹牙型高度低于外螺纹面的螺纹牙型高度。钻具螺纹连接大端最后的啮合螺纹根部的疲劳裂纹是疲劳失效的最常见的状况，这种失效主要是该处螺纹齿根应力集中所引起，本实用新型就是通过降低外螺纹面啮合齿高度以改善螺纹受力情况，降低啮合螺纹根部的应力集中，以延长钻具螺纹疲劳寿命。并且外台肩和内台肩的接触增加了螺纹抗扭强度，可以使钻具的整体抗扭强度得到相应提高，双台肩的结构还可以与普通API钻杆进行互换。

进一步的，所述的应力释放加工面处的螺纹牙型高度低于外螺纹面的螺纹牙型高度1～2mm，为应力释放提供了足够的空间，同时切除部分牙高后，也不影响螺纹使用的结构强度。

进一步的，所述的外螺纹面和内螺纹面的螺纹牙型为梯形，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺性好，牙根强度高，对中性好，可有效保证连接强度。

进一步的，所述的外螺纹面和内螺纹面的螺纹牙底为圆弧状，螺纹牙顶与螺纹牙底之间预留空隙，预留的空隙为应力释放提供了足够的空间，延长钻具螺纹疲劳寿命，可以有效保证外螺纹面的中段和前端也不易发生断裂。

进一步的，所述的外螺纹接头和内螺纹接头在外台肩处刚接触时，内台肩处存在轴向间隙。当上扣扭矩达到规定的范围后，外台肩处产生压力形变，使的内台肩处的间隙消失，当发生井下钻具扭矩过大而产生钻具自动上扣时，两个台肩共同抵抗再次产生的扭矩、弯曲应力，阻止扭矩、弯曲应力对螺纹的破坏。

进一步的，所述的内台肩处外螺纹接头和内螺纹接头间的轴向间隙为0.1～0.3mm，间隙的大小需要与外台肩处产生的压力形变相适应。

与现有技术相比，本实用新型优点在于：

本实用新型所述的钻具螺纹连接结构在外螺纹面根部设置的应力释放加工面能够有效的释放后三扣的应力，降低螺纹的疲劳速度，提高钻具螺纹的使用可靠性，有效防止钻具在螺纹连接处发生断裂，并且应力释放加工面只需对外螺纹进行加工，内螺纹无需做任何改动，不影响其与普通螺纹的互换；双台肩螺纹可以改善螺纹载荷的分布，并减少局部的应力集中，使连接部分形成一个刚性体，提高接头的扭转屈服强度和抗弯能力，内台肩可以提高抗扭强度30％以上，并且双台肩接头钻杆也可以与普通API钻杆互换；本实用新型结构简单，制作成本低，经济效益高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为螺纹牙型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。