專利名稱：一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺紋連接結(jié)構(gòu)，具體的說是繩索取心鉆探施工最重要的扭矩傳遞的部件的螺紋連接結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于2500米以上超深孔繩索鉆桿上。
背景技術(shù)：
繩索鉆桿是繩索取心鉆探施工重要的扭矩傳遞的部件，能夠使鉆具在鉆桿柱順利撈取和投放，保證巖心的順利撈取。該類鉆桿關(guān)鍵的連接部分一螺紋。需要具以下特點(diǎn)承受高轉(zhuǎn)速、高扭矩、以及高抗拉強(qiáng)度，并且具有良好的密封性。傳統(tǒng)的繩索鉆桿設(shè)計(jì)孔深一般在1500米以內(nèi)，對深孔或超深孔的施工，該類鉆桿強(qiáng)度很難保證，經(jīng)常會(huì)發(fā)生鉆桿斷裂的事故。傳統(tǒng)的繩索鉆桿螺紋設(shè)計(jì)主要采用的錐度對稱梯形螺紋設(shè)計(jì)，一方面，用公母螺紋的不同錐度保證螺紋大端頂徑的過盈配合，增強(qiáng)螺紋的連接剛性，改善螺紋的受力狀態(tài)。 另一方面，用對稱的牙型半角保證螺紋及牙面寬度，從而保證薄壁鉆桿的螺紋的受力截面積，受力面的大小決定了鉆桿螺紋的承受載荷；第三，傳統(tǒng)的鉆桿螺紋密封式螺紋兩端的 15度密封角配合，該密封面在施工中很容易被磕碰遭到破壞，從而無法使保證鉆桿的密封性能。所以傳統(tǒng)的鉆桿，由于受螺紋牙型截面的限制，該類鉆桿只能滿足1500米以內(nèi)孔深的鉆進(jìn)施工，無法滿足深孔的施工任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)，在不增加鉆桿壁厚的基礎(chǔ)上，采用螺紋結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)，保證鉆桿具有較高強(qiáng)度，以便順利完成深孔的施工任務(wù)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)，包括公螺紋接頭和母螺紋接頭，母螺紋接頭與公螺紋接頭的螺紋采用梯形結(jié)構(gòu)，所述梯形結(jié)構(gòu)的螺紋的受力面為負(fù)角，非受力面為正角；所述負(fù)角的范圍是8° -12°，所述正角的范圍是30° -60° ；在母螺紋接頭的根部具有錐度， 并且在錐面上設(shè)置有臺階狀過盈配合面；母螺紋接頭與公螺紋接頭的接口處設(shè)置為負(fù)角連接。該鉆桿螺紋的設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)1、公母螺紋錐度采用等錐度的螺紋設(shè)計(jì)，根據(jù)有限元分析優(yōu)化，1 22的螺紋錐度螺旋升角的自鎖性較好，抗脫扣能力強(qiáng)；2、螺紋的牙形半角的大小是影響螺紋強(qiáng)度的重要原因之一，同樣深度的螺紋 (1. 2mm牙深)，受力面的牙型角度越小，承載能力越好，甚至可以采用負(fù)角度承載受力面， 一方面可以增加受力，另一方面可以防止鉆桿脫扣。而對于螺紋牙型的非受力面可采用大角度的螺紋半角，增強(qiáng)螺紋根部的受力面積，增大螺紋的承載能力。本專利采用的就是受力面為-10°的負(fù)角，非受力面為45°的大角度；3、該鉆桿螺紋密封不僅采用了 15度角的公母螺紋嚙合密封形式，另外，在在螺紋的根部的臺階狀過盈配合面增加了螺紋密封臺階面，使公母螺紋的根部有過盈臺階面，在鉆桿擰緊時(shí)使臺階面因受力而是臺階面咬合，從而形成螺紋根部大徑的密封，增強(qiáng)了螺紋的綜合密封性能。因此，本發(fā)明的鉆桿螺紋具有較高的機(jī)械性能，在不增加鉆桿自重，不增添鉆機(jī)負(fù)擔(dān)的情況下，適用于孔深3000米以內(nèi)的鉆井施工任務(wù)。


下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明所述一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式為了保證深孔鉆桿具有高強(qiáng)的螺紋連接性能，本發(fā)明采用了等錐度不對稱負(fù)角度梯形螺紋的設(shè)計(jì)，充分調(diào)整分配受力面與非受力面之間的載荷分布，在不增加鉆桿壁厚的基礎(chǔ)上更好的保證鉆桿螺紋強(qiáng)度。如圖1所示，一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)，包括公螺紋接頭1和母螺紋接頭2，母螺紋接頭2與公螺紋接頭1的螺紋采用梯形結(jié)構(gòu)，所述梯形結(jié)構(gòu)的螺紋的受力面3為負(fù)角，非受力面4為正角；所述負(fù)角的范圍是10° -15°，所述正角的范圍是30° -60° ；在母螺紋接頭2的根部具有錐度，并且在錐面上設(shè)置有臺階狀過盈配合面5 ；母螺紋接頭2與公螺紋接頭1的接口處6設(shè)置為負(fù)角連接。該鉆桿螺紋的設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)1、公母螺紋錐度采用等錐度的螺紋設(shè)計(jì)，根據(jù)有限元分析優(yōu)化，1 22的螺紋錐度螺旋升角的自鎖性較好，抗脫扣能力強(qiáng)；2、螺紋的牙形半角的大小是影響螺紋強(qiáng)度的重要原因之一，同樣深度的螺紋 (1. 2mm牙深)，受力面的牙型角度越小，承載能力越好，甚至可以采用負(fù)角度承載受力面， 一方面可以增加受力，另一方面可以防止鉆桿脫扣。而對于螺紋牙型的非受力面可采用大角度的螺紋半角，增強(qiáng)螺紋根部的受力面積，增大螺紋的承載能力。本專利采用的就是受力面為-10°的負(fù)角，非受力面為45°的大角度；3、該鉆桿螺紋密封不僅采用了 15度角的公母螺紋嚙合密封形式，另外，在在螺紋的根部的臺階狀過盈配合面增加了螺紋密封臺階面，使公母螺紋的根部有過盈臺階面，在鉆桿擰緊時(shí)使臺階面因受力而是臺階面咬合，從而形成螺紋根部大徑的密封，增強(qiáng)了螺紋的綜合密封性能。因此，本發(fā)明的鉆桿螺紋具有較高的機(jī)械性能，在不增加鉆桿自重，不增添鉆機(jī)負(fù)擔(dān)的情況下，適用于孔深3000米以內(nèi)的鉆井施工任務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括公螺紋接頭和母螺紋接頭，母螺紋接頭與公螺紋接頭的螺紋采用梯形結(jié)構(gòu)，所述梯形結(jié)構(gòu)的螺紋的受力面為負(fù)角，非受力面為正角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述負(fù)角的范圍是 8° -12°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述正角的范圍是 30° -60°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，在母螺紋接頭的根部具有錐度，并且在錐面上設(shè)置有臺階狀過盈配合面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，母螺紋接頭與公螺紋接頭的接口處設(shè)置為負(fù)角連接。
全文摘要
一種繩索鉆桿螺紋連接結(jié)構(gòu)，包括公螺紋接頭和母螺紋接頭，母螺紋接頭與公螺紋接頭的螺紋采用梯形結(jié)構(gòu)，所述梯形結(jié)構(gòu)的螺紋的受力面為負(fù)角，非受力面為正角；所述負(fù)角的范圍是8°-12°，所述正角的范圍是30°-60°；在母螺紋接頭的根部具有錐度，并且在錐面上設(shè)置有臺階狀過盈配合面；母螺紋接頭與公螺紋接頭的接口處設(shè)置為負(fù)角連接。本發(fā)明的鉆桿螺紋具有較高的機(jī)械性能，在不增加鉆桿自重，不增添鉆機(jī)負(fù)擔(dān)的情況下，適用于孔深3000米以內(nèi)的鉆井施工任務(wù)。
文檔編號E21B17/042GK102251748SQ201110130098
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者彭莉, 王鐵, 高申友 申請人:地質(zhì)礦產(chǎn)部無錫鉆探工具廠