[发明专利]一种双锥度外螺纹杆、双锥度内螺纹座及双锥度组合接头

说明书

本发明公开了一种双锥度外螺纹杆、双锥度内螺纹座及双锥度组合接头，该双锥度外螺纹杆具有分布在螺纹杆大端的第一锥度外螺纹段和分布在螺纹杆小端的第二锥度外螺纹段。该双锥度内螺纹座具有分布在螺纹座孔大端的第一锥度内螺纹段和分布在螺纹座孔小端的第二锥度内螺纹段。该双锥度组合接头包括前述的双锥度外螺纹杆和前述的双锥度内螺纹座，第一锥度外螺纹段与第一锥度内螺纹段配合，第二锥度外螺纹段与第二锥度内螺纹段配合。本发明的技术效果是：在锥螺纹大端增加了第一锥度螺纹段，一方面保证锥螺纹密封性，另一方面有效分担了其余螺纹牙受力，减小了螺纹牙应力幅值，提高了螺纹连接可靠性。

技术领域

本发明涉及一种钻杆用螺纹接头，该螺纹接头的应用包括但不限于煤炭、石油、天然气等行业中钻柱、钻杆的连接。

背景技术

在煤炭、石油、天然气等行业中，钻杆在井眼钻进过程中施工工况复杂，需要承担高扭矩且存在拉、压、扭、弯等交变应力。目前，钻杆接头一般采用锥螺纹结构，因其具有较好的对中性和密封性。实践表明，螺纹大端几排螺纹牙应力较大；螺纹锥度越大，参与承载的圈数越少，螺纹承载面积逐圈减小的越快，使其承载能力越差，且各圈载荷分配不均，使得螺纹接头成为钻进系统的薄弱环节。

为了改善螺纹牙受力情况，现有技术采用双台肩结构。该结构在接头螺纹紧固状态下，通过副台肩的接触来分担一部分主台肩及螺纹牙承受的扭矩和轴向力。然而在实际螺纹加工时，副台肩的初始间隙公差不易保证，当副台肩初始间隙过大或过小时，采用双台肩结构接头螺纹效果有限。

另一种方式是增大螺纹大端几排螺纹牙底部过渡圆弧的半径来减小应力集中。以煤炭用Φ73钻杆接头螺纹为例，工作螺纹圈数只有8-9圈，螺纹承载面接触面积有限，增大螺纹大端螺纹牙底过渡圆弧半径虽能减小应力集中，但也造成螺纹承载面接触面积减小，降低了螺纹密封性，且在较大扭矩或轴向力的作用下，容易出现脱扣现象。

要改善螺纹牙载荷，可用增加螺纹圈数的方法来实现。对于单锥度螺纹而言，自螺纹大端向螺纹小端，螺纹直径逐渐减小，以目前煤炭企业常用的Φ73、锥度1：6螺纹接头为例，增加圈数不可行，有以下两方面原因：第一，由于锥度存在，螺纹直径逐渐降低，φ73螺纹最多可加工8-9圈螺纹，若再在小端增加螺纹圈，小端直径会变很小；更重要的，小端螺纹因直径小，承载面积小，分担受力十分有限，即使在小端增加螺纹圈也起不到改善受力的目的。所以在单锥度下增设小端螺纹圈不可取。第二，接头直径只有φ73，目前单锥度螺纹大端台肩厚度(即图3中所示的台肩厚度T)为6.5mm，且台肩承担着分担螺纹牙受力和密封两重作用，若在原锥度上增设大端螺纹圈数，会因螺纹圈直径增大导致台肩壁厚过薄甚至超出接头直径范围，在单锥度下增加大端圈数不可行。

发明内容

针对现有技术存在的问题和面临的困难，本发明所要解决的技术问题就是提供一种双锥度外螺纹杆、双锥度内螺纹座及双锥度组合接头，该组合接头能增加螺纹牙工作圈数，在相同工况下各牙间载荷分配更为均匀，减小螺纹牙应力幅值，提高螺纹接头的强度和可靠性。

为了解决上述技术问题：

本发明提供的一种双锥度外螺纹杆，具有分布在螺纹杆大端的第一锥度外螺纹段和分布在螺纹杆小端的第二锥度外螺纹段。

本发明提供的一种双锥度内螺纹座，具有分布在螺纹座孔大端的第一锥度内螺纹段和分布在螺纹座孔小端的第二锥度内螺纹段。

本发明提供的一种双锥度组合接头，包括上述的双锥度外螺纹杆和上述的双锥度内螺纹座，第一锥度外螺纹段与第一锥度内螺纹段配合，第二锥度外螺纹段与第二锥度内螺纹段配合。

本发明的技术效果是：

在单锥度螺纹的基础上，在锥螺纹大端增加了第一锥度螺纹段，一方面保证锥螺纹密封性，另一方面有效分担了其余螺纹牙受力，减小了螺纹牙应力幅值，增加了连接强度，降低了在大载荷工况下因工作螺纹圈数较少而出现的失效风险，提高了螺纹连接可靠性。

附图说明