常用鉆具接頭螺紋綜合分析

　　摘要：近年來，油井氣鉆采、地?zé)峋_發(fā)和水文水井鉆探作業(yè)不斷發(fā)展，超深度、超高壓、超高溫等各種復(fù)雜苛刻工況條件也隨之增多，對水文、石油鉆具接頭螺紋的要求就更加嚴(yán)格，更加需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和使用。文章就與鉆具相關(guān)的鉆具螺紋類型及規(guī)格進(jìn)行了總結(jié)歸類，對鉆具選配中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述。
　　關(guān)鍵詞：石油鉆探；鉆具螺紋
　　一、概述
　　鉆具接頭螺紋用于如鉆鋌、鉆桿、鉆具穩(wěn)定器及變徑接頭等鉆具的聯(lián)接。API規(guī)范著各種系列的石油鉆具接頭螺紋的規(guī)格和型號(hào)。目前設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和檢驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)主要是API SPEC 7。這種螺紋有三大特點(diǎn)，即英制錐管螺紋、有臺(tái)肩連接、三角形螺紋，它獨(dú)特的錐度旋轉(zhuǎn)臺(tái)肩聯(lián)接型式可以通過軸向位移來補(bǔ)償接頭螺紋直徑誤差，因此互換性好、結(jié)合緊密、容易裝拆，是石油、水文和地質(zhì)鉆探行業(yè)連接鉆具最主要的機(jī)構(gòu)。
　　二、四種螺紋介紹
　　（一）數(shù)字型螺紋（見表1）
　　數(shù)字型螺紋是1964年美國石油學(xué)會(huì)鉆井和服務(wù)設(shè)備委員會(huì)為了改進(jìn)旋轉(zhuǎn)臺(tái)肩式接頭螺紋聯(lián)接性能而采用的一種新型螺紋系列，是API SPEC 7推薦優(yōu)先使用的螺紋，是螺紋基面中徑的英寸數(shù)以十分之一英寸為單位取兩位數(shù)余數(shù)舍去的數(shù)字值表示的螺紋，其所有規(guī)格螺紋均采用V-0.038R圓底平頂三角形牙型，螺距均為6.350（4扣/吋），有1︰6和1︰4兩種型式，主要應(yīng)用于方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、鉆具穩(wěn)定器等鉆井工具，在大慶油田NC50螺紋還用在鉆頭上。
　　（二）內(nèi)平型螺紋（見圖1）
　　
　　
　　內(nèi)平型螺紋用于聯(lián)接外加厚或內(nèi)外加厚鉆桿，內(nèi)平型聯(lián)接是鉆桿接頭內(nèi)徑d3、鉆桿接頭部分內(nèi)徑d2和鉆桿管體內(nèi)徑d1相等或接近相同。這種鉆桿優(yōu)點(diǎn)是泥漿流過時(shí)阻力最小，因此多用于小鉆桿。內(nèi)平型螺紋是內(nèi)平型鉆桿接頭聯(lián)接所采用的螺紋，螺紋規(guī)格均采用V-0.065平頂平底三角形牙型，這種牙型為平牙底，牙頂寬度為0.065英寸（1.651mm）。這種牙型結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，已經(jīng)列入API淘汰系列，包括我們國內(nèi)油田現(xiàn)場交流使用的型號(hào)叫法410、411和4A10、4A11，即41/2IF和4IF，相應(yīng)取而代之的是NC50和NC46數(shù)字型螺紋。內(nèi)平型螺紋共有六種規(guī)格，除51/2IF外，其余5種規(guī)格螺紋結(jié)構(gòu)尺寸與相應(yīng)的數(shù)字型螺紋具有互換性，即V-0.038R牙型的數(shù)字型螺紋可與基面中徑相同的V-0.065牙型的螺紋互換（見表2）。
　　（三）貫眼型螺紋（見圖2）
　　
　　
　　貫眼型螺紋連接內(nèi)外加厚鉆桿，貫眼型聯(lián)接是鉆桿接頭內(nèi)徑d3和鉆桿接頭部分內(nèi)徑d2基本相同，而都小于鉆桿管體內(nèi)徑d1。這種鉆桿泥漿流過時(shí)阻力不大，流速?zèng)]有明顯變化。貫眼型螺紋的規(guī)格雖然只有5種，但牙型卻有3種，即V-0.065（平牙底，牙頂寬度為0.065英寸，1.651mm）、V-0.050（牙底為圓弧，牙頂寬度為0.050英寸，1.27mm）和V-0.040（牙底為圓弧，牙頂寬度為0.040英寸，1.02mm）3種，曾經(jīng)在水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌和鉆頭的螺紋中得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在除51/2FH和65/8FH兩種使用V-0.050牙型、1︰6錐度的大規(guī)格螺紋外，其余均在API淘汰螺紋之列（見表3）。其中唯一使用V-0.065牙型的4FH與內(nèi)平型螺紋一樣被數(shù)字型螺紋NC40所取代。
　　（四）正規(guī)型螺紋（見圖3）
　　
　　
　　正規(guī)型螺紋曾經(jīng)用于連接內(nèi)加厚鉆桿，現(xiàn)在用于牙輪鉆頭聯(lián)接較多，正規(guī)型聯(lián)接是鉆桿接頭內(nèi)徑d3小于鉆桿加厚部分內(nèi)徑d2，而鉆桿加厚部分內(nèi)徑d2小于鉆桿管體內(nèi)徑d1。這種鉆桿在泥漿流過時(shí)阻力較大，但強(qiáng)度比其他類型接頭高。API設(shè)計(jì)正規(guī)型螺紋的主要目的是將其應(yīng)用于鉆頭連接，由于鉆頭位于鉆柱末端，在這里螺紋牙底的應(yīng)力集中現(xiàn)象的存在與否無關(guān)緊要，因而API把它們所有規(guī)格全數(shù)保留下來。正規(guī)型螺紋使用V-0.050和V-0.040這2種牙型，在API SPEC 7第四十版中新增添了使用V-0.055（平牙底，牙頂寬度為0.055英寸，1.397mm）牙型的1REG和11/2REG這2種規(guī)格螺紋（見表4）。
　　三、結(jié)束語
　　第一，隨著鉆探事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，對鉆具螺紋聯(lián)接的要求越來越高。鉆具接頭螺紋的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)含量高，加工難度大，質(zhì)量要求嚴(yán)，緊密結(jié)合施工實(shí)踐，需要工程技術(shù)人員不斷探索、加強(qiáng)理論和實(shí)踐的研究性工作，提高鉆具聯(lián)接的強(qiáng)度和耐用性。
　　第二，鉆具的選配是一種綜合性的技術(shù)工作。涉及國內(nèi)外各種的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，也要結(jié)合工程施工實(shí)踐，還有新舊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的銜接和過度，都給做好鉆具配套帶來了難度。工程技術(shù)人員應(yīng)該熟練掌握這方面的知識(shí)和技能，促進(jìn)技術(shù)、生產(chǎn)和管理工作的順利開展。
　　參考文獻(xiàn)：
　　1、GB/T9253.1-1999.石油鉆桿接頭螺紋[S].
　　2、