专利名称：金属球形密封双台肩石油钻杆接头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油钻杆接头，尤其是一种金属球形密封双台肩石油钻杆接 头，具体地说是一种用于定向井、大斜度井等高压井的石油钻杆接头。
背景技术：
目前，石油钻杆采用API标准制造，所述石油钻杆接头的连接方式采用内螺纹接 头与外螺纹接头通过螺纹相紧固连接，内螺纹接头与外螺纹接头通过摩擦焊接在钻杆的两 个镦粗端上，所述母接头11与公接头13通过摩擦焊接12固定在钻杆上，如图2所示。如图3所示，为钻杆连接方式。所述连接方式采用一个锥度为1 6的内螺纹5 的内螺纹接头1与一个锥度为1 6的外螺纹6的外螺纹接头2，所述内螺纹接头1与外 螺纹接头2通过螺纹相连接。外螺纹接头2的一端设有直于螺纹轴线的、粗糙度要求较高 的第二台肩4，所述外螺纹6的起始处与第二台肩4间形成第一基部16 ；内螺纹接头1的一 端设有垂直于螺纹轴线的、粗糙度要求较高的第一台肩3，所述第一台肩3与内螺纹5的末 端形成第二基部17 ；通过控制内螺纹5与外螺纹6的长度、锥度等螺纹参数，使得在螺纹连 接拧紧时，第一台肩3与第二台肩4能够有效地接触贴紧，从而起到密封效果。在使用过程 中，伴随着较大的扭矩，第一台肩3与第二台肩4间还将产生一定的弹性变形，从而保证第 一台肩3与第二台肩4间密封效果的稳定性。图3所述的连接方式可以满足一般浅、中深井使用要求，但在复杂井中使用时，由 于在扭矩过大时容易造成外螺纹6的螺纹断裂或内螺纹5的胀大等失效事故，因此API标 准要求通过设置接头的内径D与内径d来保证钻杆接头的抗扭强度。为了解决以上问题，业内同行经过探索，在图3基础上开发出如图4所示的双台肩 接头。如图4所示，在螺纹状态不变的情形下，通过将内螺纹5的螺纹消失处后的内锥面改 成一个与螺纹轴线垂直的第一扭转台肩7，将外螺纹6对应于设置第一扭转台肩7的端部通 过适当的延长也变成一个与螺纹轴线垂直的第二扭转台肩8。在高扭矩的作用下，第一扭转 台肩7与第二扭转台肩8的表面相紧密接触，从而提高接头的扭矩强度。通过实践证明，所 述接头能够将扭矩有效提高30-40%。如NC50-X95，双台肩接头扭矩提高了 34%。所述双 台肩接头还可以与API标准接头互换使用。随着钻井技术的发展，钻井技术已经向超深井、定向井、大位移井、短半径井等更 加复杂的方向发展，伴随着这些技术的使用，除了要求接头具备更高的扭矩强度之外，还要 求接头具备更高的气密性能力，以便能够满足高压井中钻杆测试的需要。为此，在如何提高接头的气密性上，国内外同仁们提出了多种方案，方案中多是采 用弹性密封体作为密封介质；如图5所示，为中国专利ZL92237573.9同开的一种钻杆接头； 在内螺纹街头1对应于设置第一扭转台肩7与外螺纹接头2对应于设置第二扭转台肩8相 接触的端部利用弹性密封圈15进行密封，所述密封结构具有一定的气密封性能，但在复杂 的高压井况中进行钻杆测试时气密封还是无法得到保证。发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种金属球形密封双台肩 石油钻杆接头，其密封性能好，抗扭矩强度高，适用性好。按照本实用新型提供的技术方案，所述包括内螺纹接头与外螺纹接头，所述内螺 纹接头与外螺纹接头通过螺纹紧固连接；所述内螺纹接头一端形成径向向外的第一台肩， 内螺纹接头内形成径向向内的第一扭转台肩；内螺纹接头内对应于第一台肩与第一扭转台 肩间的内壁上设置轴向延伸的内螺纹，所述内螺纹的两端形成第一基部；内螺纹接头内对 应于邻近第一扭转台肩的第一基部上设置锥面密封；所述第一台肩与第一扭转台肩间的长 度大于API标准钻杆外螺纹接头第二台肩到第二扭转台肩的长度，但小于API标准钻杆内 螺纹接头的第一台肩到内斜面的长度；所述外螺纹接头的一端嵌置在内螺纹接头内，并与 内螺纹接头紧固连接；所述外螺纹接头对应于与第一台肩相接触的表面设置第二台肩，所 述第二台肩与第一台肩的表面紧密接触；外螺纹接头对应于嵌置在内螺纹接头内的端部与 第一扭转台肩紧密接触，并形成第二扭转台肩，所述第二扭转台肩与第一扭转台肩的表面 紧密接触；外螺纹接头对应于第二扭转台肩与第二台肩间的外周面上设置轴向延伸的外螺 纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配；外螺纹的两端形成第二基部；所述第二台肩与第二扭转 台肩间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头对应的第二台肩到第二扭转台肩的长度，但小 于API标准钻杆内螺纹接头的第一台肩到内斜面的长度；外螺纹接头上对应于邻近第二扭 转台肩的第二基部上设置球形密封，所述球形密封对锥面密封过盈配合密封。所述球形密封与锥面密封间过盈配合密封直径方向的最大过盈量为0.3mm。所述 外螺纹接头对应于与第二台肩的第二基部相邻的第一个外螺纹径向向外延伸到与邻近第 二扭转台肩的外螺纹处的锥度为1 6。所述内螺纹接头对应于与第一扭转台肩的第一基 部相邻的第一个内螺纹径向向内延伸到与所述第一台肩相邻的内螺纹处的锥度为1 6。本实用新型的优点通过在内螺纹接头上设置第一台肩与第一扭转台肩，在外螺 纹接头上设置第二台肩与第二扭转台肩，形成双台肩接头结构；内螺纹接头与外螺纹接头 通过内螺纹与外螺纹相紧固连接。通过设置球形密封与锥面密封，球形密封与锥面密封过 盈配合，保证了内螺纹接头与外螺纹接头间的密封性能，提高了接头的抗扭矩强度，适用性 好。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为现有石油钻杆的连接示意图。图3为现有石油钻杆连接的结构示意图。图4为现有双台肩石油钻杆的结构示意图。图5为现有双台肩石油钻杆密封的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示本实用新型包括内螺纹接头1、外螺纹接头2、第一台肩3、第二台肩 4、内螺纹5、外螺纹6、第一扭转台肩7、第二扭转台肩8、球形密封9、锥面密封10、第二基部16及第一基部17。如图1所示，所述内螺纹接头1 一端形成径向向外的第一台肩3，内螺纹接头1内 形成径向向内的第一扭转台肩7 ；内螺纹接头1内对应于第一台肩3与第一扭转台肩7间 的内壁上设置轴向延伸的内螺纹5，所述内螺纹5的两端形成第一基部17。所述内螺纹5 的两端分别通过第一基部17与第一台肩3、第一扭转台肩7连接。内螺纹接头1内对应于 邻近第一扭转台肩7的第一基部17上设置锥面密封10 ；所述第一台肩3与第一扭转台肩7 间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头第二台肩到第二扭转台肩的长度，但小于API标准 钻杆内螺纹接头的第一台肩到内斜面的长度。所述内螺纹接头1内嵌置有外螺纹接头2，所述外螺纹接头2的一端嵌置在内螺纹 接头ι内，并与内螺纹接头ι紧固连接。所述外螺纹接头2对应于与第一台肩3相接触的 表面设置第二台肩4，所述第二台肩4与第一台肩3的表面紧密接触；外螺纹接头2对应于 嵌置在内螺纹接头1内的端部与第一扭转台肩7紧密接触，形成第二扭转台肩8，所述第二 扭转台肩8与第一扭转台肩7的表面紧密接触。外螺纹接头2对应于第二扭转台肩8与第 二台肩4间的外周面上设置轴向延伸的外螺纹6，所述外螺纹6与内螺纹5相匹配。所述外 螺纹接头2利用外螺纹6与内螺纹接头1内的内螺纹5对应配合，紧固连接。外螺纹6的 两端形成第二基部16 ；所述外螺纹6的两端分别利用第二基部16与第二台肩4、第二扭转 台肩8相连接。所述第二台肩4与第二扭转台肩8间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头 对应的第二台肩到第二扭转台肩的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的第一台肩到内 斜面的长度；外螺纹接头2上对应于邻近第二扭转台肩8的第二基部16上设置球形密封9， 所述球形密封9对锥面密封10过盈配合密封。所述球形密封9与锥面密封10间过盈配合 密封直径方向的最大过盈量为0. 3mm。所述球形密封9与锥面密封10均为金属密封。通过 控制内螺纹5与外螺纹6的长度、锥度等螺纹参数，使得在内螺纹接头1与外螺纹接头2紧 固连接时，使第一台肩3与第二台肩4、第一扭转台肩7与第二扭转台肩8的端面能够紧密 接触。所述外螺纹接头2对应于与邻近第二台肩4的第二基部16相邻的第一个外螺纹6 径向向外延伸到与邻近第二扭转台肩8的外螺纹6处的锥度为1 6。所述内螺纹接头1 对应于与邻近第一扭转台肩7的第一基部17相邻的第一个内螺纹5径向向内延伸到与所 述第一台肩3相邻的内螺纹5处的锥度为1 6。选用API标准接头NC50-X95，对API标准接头与本实用新型作如下数据比较
比较项目API标准接头金属密封双台肩接头夕卜径mm168. 3168. 3内径mm88. 988. 9屈服强度Mpa彡827彡827抗扭强度ft-lb4512860483
5[0024]得到在同样尺寸的前提下，采用第一台肩3与第二台肩4对应配合，第一扭转台肩 7与第二扭转台肩8对应配合结构的抗扭转强度比API标准接头提高了 34%;同时，在接头 拧紧时，外螺纹接头2内的球面密封9与内螺纹接头1内的锥面密封10通过盈配合形成密 封，因而提高了钻杆接头的气密封性能。如图1所示，使用时，外螺纹接头2与内螺纹接头1分别利用外螺纹6与内螺纹5 相紧固连接。外螺纹接头2与内螺纹接头1紧固连接后，外螺纹接头1上的第二扭转台肩8 与内螺纹接头1内的第一扭转台肩7相紧密接触，形成密封结构；且外螺纹接头2上的第二 台肩4与内螺纹接头1上的第一台肩3的端面紧密接触，形成良好的密封性能。当超扭矩 上扣或井下扭矩过大时，第一台肩3与第二台肩4的表面紧密接触，使内螺纹接头1与外螺 纹接头2形成刚性体，提高了接头的抗扭矩强度和抗弯能力，使接头的抗扭矩强度高于API 标准钻杆接头。外螺纹接头2与内螺纹接头1间存在的球面密封9与锥面密封10通过金 属过盈配合密封，且过盈密封直径方向的最大过盈量为0. 3mm,因此外螺纹接头2与内螺纹 接头1具有良好的气密封能力，能够满足高压气井钻井中钻井测试的需要。本实用新型通过在内螺纹接头1上设置第一台肩3与第一扭转台肩7，在外螺纹 接头2上设置第二台肩4与第二扭转台肩8，形成双台肩接头结构；内螺纹接头1与外螺纹 接头2通过内螺纹5与外螺纹6相紧固连接。通过设置球形密封9与锥面密封10，球形密 封9与锥面密封10过盈配合，保证了内螺纹接头1与外螺纹接头2间的密封性能，提高了 接头的抗扭矩强度，适用性好。
权利要求一种金属球形密封双台肩石油钻杆接头，包括内螺纹接头与外螺纹接头，所述内螺纹接头与外螺纹接头通过螺纹紧固连接；其特征是所述内螺纹接头一端形成径向向外的第一台肩，内螺纹接头内形成径向向内的第一扭转台肩；内螺纹接头内对应于第一台肩与第一扭转台肩间的内壁上设置轴向延伸的内螺纹，所述内螺纹的两端形成第一基部；内螺纹接头内对应于邻近第一扭转台肩的第一基部上设置锥面密封；所述第一台肩与第一扭转台肩间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头第二台肩到第二扭转台肩的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的第一台肩到内斜面的长度；所述外螺纹接头的一端嵌置在内螺纹接头内，并与内螺纹接头紧固连接；所述外螺纹接头对应于与第一台肩相接触的表面设置第二台肩，所述第二台肩与第一台肩的表面紧密接触；外螺纹接头对应于嵌置在内螺纹接头内的端部与第一扭转台肩紧密接触，并形成第二扭转台肩，所述第二扭转台肩与第一扭转台肩的表面紧密接触；外螺纹接头对应于第二扭转台肩与第二台肩间的外周面上设置轴向延伸的外螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配；外螺纹的两端形成第二基部；所述第二台肩与第二扭转台肩间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头对应的第二台肩到第二扭转台肩的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的第一台肩到内斜面的长度；外螺纹接头上对应于邻近第二扭转台肩的第二基部上设置球形密封，所述球形密封对锥面密封过盈配合密封。
2.根据权利要求1所述的金属球形密封双台肩石油钻杆接头，其特征是所述球形密 封与锥面密封间过盈配合密封直径方向的最大过盈量为0. 3mm。
3.根据权利要求1所述的金属球形密封双台肩石油钻杆接头，其特征是所述外螺纹 接头对应于与第二台肩的第二基部相邻的第一个外螺纹径向向外延伸到与邻近第二扭转 台肩的外螺纹处的锥度为1 6。
4.根据权利要求1所述的金属球形密封双台肩石油钻杆接头，其特征是所述内螺纹 接头对应于与第一扭转台肩的第一基部相邻的第一个内螺纹径向向内延伸到与所述第一 台肩相邻的内螺纹处的锥度为1 6。
专利摘要本实用新型涉及金属球形密封双台肩石油钻杆接头，其包括内螺纹接头与外螺纹接头；内螺纹接头一端形成径向向外的第一台肩，内螺纹接头内形成径向向内的第一扭转台肩；内螺纹接头内设置轴向延伸的内螺纹，所述内螺纹的两端形成第一基部；内螺纹接头内的第一基部上设置锥面密封；所述外螺纹接头表面设置第二台肩，外螺纹接头内形成第二扭转台肩；外螺纹接头外周面上设置轴向延伸的外螺纹，外螺纹与内螺纹相匹配；外螺纹的两端形成第二基部；外螺纹接头上对应于邻近第二扭转台肩的第二基部上设置球形密封，所述球形密封对锥面密封过盈配合密封。本实用新型密封性能好，抗扭矩强度高，适用性好。
文档编号F16L15/04GK201671558SQ201020178278
公开日2010年12月15日 申请日期2010年4月23日 优先权日2010年4月23日
发明者胡明 申请人:无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司