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API知识

API钻具接头螺纹的特点、类型、加工要求及技术参数

API钻具接头螺纹的特点、类型、加工要求及技术参数

随着牙轮钻进,空气潜孔锤钻进,气举反循环钻进等钻探工艺的推广使用。API系列井内钻柱构件和井下工具也得到了越来越广泛的应用。尤其是连接钻柱构件的API系列钻具接头螺纹,更是起着不可或缺的作用。因此,熟悉和掌握API系列钻具接头螺纹的相关技术规范和设计要求,采用合理的加工参数及检测方法,是保证API系列井内钻柱构件和井下工具正常使用的重要工作之一。本文拟在API SPEC7GB/T9253. 11999SY/T51442007GB/T47492003等标准的基础上,并结合生产实践及使用过程中遇到的实际问题,分别就API系列钻具接头螺纹的特点、类型、规格、加工要求、检测方法、及螺纹的主要失效形式等方面进行论述,以帮助我们加深对API相关技术规范的理解和认识,正确掌握API系列钻具接头螺纹的生产加工和操作使用。

一、螺纹特点

API系列钻具接头螺纹主要用于钻杆、钻铤、钻具稳定器和转换器等钻井工具及钻柱构件的连接。目前生产和检验的主要依据标准为:API SPEC 7《旋转钻柱构件规范》(200111月第40版)和GB/T9253.11999《石油钻杆接头螺纹》。

API SPEC 7将钻具接头螺纹称为“旋转台肩连接”,这种带锥螺纹具有通过轴向位移来补偿连接部分直径误差的特点。因此互换程度高、结合紧密、装拆容易。其技术特点为:“英制锥管螺纹、有台肩连接、三角形螺纹”,因此在管材连接中应用极为广泛。

API系列钻具接头螺纹按螺纹形式分为四大类,分类情况见表一。

表一钻具接头螺纹类型

序号

螺纹形式

英文写法

螺纹牙型

规格与种类


1


数字型(NC

Number Style Connection

Threads


V-0.038R

NC23~NC77

共计13


2


内平型(IF


Internal Flush Style Connection Threads


V-0.065


共计6


3


贯眼型(FH


Full Holo Style Connection Threads

V-0.065

V-0.050

V-0.040


共计5


4


正规型(REG


Regular Style Connection Threads

V-0.050

V-0.040

共计8

二、螺纹类型

1、数字型螺纹(NC

这是以螺纹基面中径的英寸和十分之一英寸数值表示的螺纹。所有规格螺纹均采用V-0.038R平顶圆底三角形牙型。牙型特点为:圆形牙底,牙底半径为0.038英寸(0.965毫米)。

数字形螺纹(NC)是API推荐优先使用的螺纹类型。该螺纹有1614两种锥度标准,主要应用于钻杆、钻铤、钻具稳定器等钻柱构件的连接,NC50还可应用于在钻头螺纹的连接上。

2、内平型螺纹(IF

该型螺纹主要用于连接外加厚或内外加厚的钻杆、接头内径、管端加厚处内径与钻杆内径有着相等或近似相等的通径。所有规格螺纹均采用V-0.065平顶平底三角形牙形。这种牙型的特点为:平牙顶、平牙底、牙顶宽度为0.065英寸(1.651毫米)。

该型螺纹除IF规格外,其它规格因其结构尺寸与相应的数字型螺纹完全相同,因此与数字型螺纹具有互换性。

内平型螺纹的牙型结构易导致应力集中,故API已将其逐步淘汰。相应规格螺纹由同规格的数字型螺纹所取代。

被淘汰螺纹与数字型螺纹互换情况见表二。



4、正规型螺纹(REG

该型螺纹曾用于连接内加厚钻杆,钻具接头内径小于加厚端内径,而加厚端内径又小于钻杆内径。API设计正规型螺纹的主要目的是将其应用在钻头螺纹的连接上,由于钻头位置处于钻柱末端。所以尽管螺纹牙型也存在应力集中现象,但对整个钻柱连接强度影响不大。因此可以忽略不计,在修改后的API SPEC 7第四十版中,API将所有的螺纹规格都全部保留了下来。

正规型螺纹使用V-0.050V-0.040两种牙型。在API SPEC 7第四十版中,又增加了V-0.055牙型(平牙底,牙顶宽度为0.055英寸,1.397毫米)的1REG1REG两种螺纹规格。

三、螺纹标记

按照《GB/T9253.11999》标准中的相关规定,钻具接头螺纹采用螺纹代号进行标注。

1、数字型螺纹:采用螺纹代号加螺纹基面中径十分之一英寸的数值组成。

例:NC38—表示螺纹基面中径为3.8英寸,只能加工成V-0.038R尺寸牙型的数字型螺纹。

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