[发明专利]空心钻杆连接装置

说明书

本发明涉及一种空心钻杆连接装置。

从美国专利US1，932，427可以了解到一种这样的管子连接。该专利文件阐述了一种采用螺纹连接管的简洁连接。螺纹连接管的管颈接头的螺纹段有两级圆锥螺纹。构成套筒接头的管子端部有一个外轴肩和一个内轴肩，在拧紧时，它们密封地贴在螺纹连接管上与之相配合的轴肩上。这种连接的缺点在于管子的镦粗头部要进行剧烈的径向内部镦粗，这会严重损坏连接的动态性能。因此，这种连接不适用于钻很深的井。另外，在安装时需要在每根管子上拧上一个起重螺纹接管，在送下管子之后再将它拧掉。可选择一种夹具夹在平滑筒洁连接部的外侧，以便在送下管子时把住钻杆，这非常容易造成外表面损坏，减少钻杆的使用寿命。

本发明的任务是：设计一种适用于钻探深井的空心钻杆连接装置，在结构尺寸完全符合标准规定的前提下对重量进行优化，从而使其动态性能优于相应的采用焊接连接器的标准连接，并且制造成本低，使用寿命长。

这项任务通过主要权利要求中所阐述的特征来完成。其他优点在后续的权利要求中叙述。

我们所推荐的空心钻杆连接装置的特点是所形成的横截面过渡是动态等值的。采用的方法是由未变形的管子的出口壁厚到顶锻头部加厚的管钳夹紧区的变化只是一小台阶，并具有圆形过渡。在这里，径向内部顶锻很小，小于7%，管子顶锻区外径却仍然是从标称尺寸的初始值倾斜着增加到稍低于标准规定的最大值上。除了径向内部顶锻处又附加的径向外部顶锻增加了在斜轴肩开始的危险区域的壁厚。在该区域内的横截面积至少比未变形的管子的横截面积大30%。

另一优点是，中间段的外径大于相邻管子的套筒接头的外径，从而使由于钻杆和钻井壁的接触所产生的磨损部分处于容易更换的部件上。另外还可以以所熟知的方法在这个表面上生成一耐磨层。采用这种办法进一步有效地避免了更换昂贵的空心钻杆。

采用我们所推荐的空心钻杆连接装置，可以大大延长钻杆的寿命。正如所知，每送下一根管子的长度之后，将在楔块内夹持一根钻杆。管子上夹楔块的这部分是磨损区段，这是因为每次拧下或再拧上时，都或多或少总是夹在本装置的几乎同一个位置上，由于管子两端结构相同，因此可以转180°。这样，管子表面的一个新位置就与楔块相连，这也适用于在拧下和重新拧上部位的螺纹段的磨损，在磨损到限该更换之前，可将管子转180°，从而使首次使用的螺纹段处于旋开的位置上。

连接装置和管子的螺纹段的螺纹均符合API-标准，从而保证有很高的互换性，这是因为其它的具有符合API-标准的螺纹的管子和附件，都可以和这样的连接装置旋接。

加厚的中间段的轴向延伸应尽可能的短，以便减少重量，但一般它的长度还是要大于钳口的夹持长度的。这样，磨损的螺纹还可以进行重新修整。螺纹连接管的孔的尺寸和外部尺寸均符合API-标准，中间段两端的倒角也符合该标准。

这种新推出的空心钻杆连接装置的静态负荷能力与焊有连接器的标准的API-连接相同，它的动态性能更为优良，这是因为它较好地确定了横截面的过渡，而且由于取消了焊缝，从而减少了由硫化氢所引起的腐蚀。在制造这种所推荐的空心钻杆连接装置中所具有的优点是：尽管所需螺纹数量加倍，但由于取消了焊缝和所有与此有关的工作，从而显著降低了技术费用。

以一个设计实例图对所发明的空心钻杆连接装置进行较为详细的说明。

图1所示是所发明的空心钻杆连接装置的半个纵向剖面图。

图1所示是所发明的空心钻杆连接装置1的纵向剖面图的一半，它是由螺纹连接管2构成。螺纹连接管2有两个带有圆锥形螺纹的螺纹段3，4，它们可以和与其相配合的两个管子7，8上的螺纹段5，6相互旋接。管子7和8的端部经粗处理，构成套筒接头的管子端面9，10在拧紧时密封地贴在螺纹连接管2的中间段13的外轴肩11，12上。未变形的管子8的圆筒形孔14的内径用箭头15表示，该孔段与中间段16相连。中间段16的内径朝螺纹方向是减小的。与此段相连有一个一直到螺纹段6的出口17的圆筒形孔18，它的内径以箭头19表示。从未变形的管子8的圆筒形孔14到中间段16的过渡20成明显的圆形。

以箭头21表示的外径由未变形的管子8朝斜轴肩33方向连续增加，其最大值（这里用箭头22表示）稍低于标准规定允许的最大值。外部区段23的轴向尺寸大于几乎与之相对的内部中间段16。斜轴肩33按标准倾斜18°，该角位置以箭头24表示。构成管颈接头的螺纹连接管2的螺纹段3，4径向向内加厚，端部成小于30°角的斜面，该斜面角的位置以箭头25表示。螺纹连接管2的圆筒形孔27的内径26和中间段13的外径28以及中间段13端部的倒角29，30均符合API-标准。本发明的一个主要点是中间段13的外径28大于套筒接头的外径31，从而使磨损区处于易于更换的部件上。