螺纹扣型的种类和特点

发布时间：2011-10-15 来源：扬子工具集团 浏览次数:8332

2. 贯眼型螺纹
该型钻杆接头螺纹连接内外加厚钻杆，形成钻杆接头内径和加厚端内径相等，而均小于钻杆管体内径的通径。该型螺纹的规格虽然为数不多，但却使用了V-0.065、V-0.050（牙底为圆弧，牙顶宽度为0.050英寸，1.27mm）和V-0.040（牙底为圆弧，牙顶宽度为0.040英寸，1.02mm）三种牙型，曾经被广泛用于水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤和钻头。现在除51/2FH和65/8FH两种使用V-0.050牙型、1:6锥度的大规格螺纹外，其余均在API淘汰螺纹之列。

3. 正规型螺纹
该型钻杆接头螺纹曾用于连接内加厚钻杆，形成钻杆接头内径小于加厚内径，而钻杆加厚端内径又小于管体内径的通径。API设计正规型螺纹的主要目的是将其应用于钻头连接，由于钻头位于钻柱末端，在这里螺纹牙底的应力集中现象的存在与否无关紧要，因而API把它们所有规格全数保留下来。

4. 数字型螺纹
这是以螺纹基面中径的英寸和十分之一英寸的数字值表示的螺纹。所有规格螺纹采用V-0.038R平顶圆底三角形牙型，这种牙型的特点是圆形牙底半径为0.038英寸（0.965mm），其牙型见图1。数字型螺纹是API推荐优先使用的螺纹，该型螺纹还有1:6和1:4两种型式，应用于方钻杆、钻杆、钻铤、钻具稳定器等钻井工具，在大庆油田NC50螺纹还用在钻头上。
螺纹型式V-0.038R指的是螺纹牙底圆弧半径0.038in（0.965mm）的V型螺纹，即数字型螺纹。V-0.040、V-0.050、V-0.065、V-0.055中各自的数字代表V型螺纹牙顶宽度的英寸数。这四种螺纹的牙底形状完全不同，V-0.040的螺纹牙底圆弧半径为0.020in（0.51mm），V-0.050的螺纹牙底圆弧半径为0.025in（0.635mm），V-0.065和V-0.055的螺纹牙底是平面。

使用现场对已磨损的螺纹可以使用牙型规检查螺纹牙的磨损情况，其剩余牙顶宽度不低于原牙顶宽度的1/2，剩余牙顶高不低于原牙顶高的2/3，磨损牙数不超过3.5牙时，螺纹仍可继续使用，否则应进行修扣处理。
使用现场对螺纹进行识别最有效的方法是使用接头尺，这种尺是一种有专门标记了外螺纹根部直径和内螺纹扩锥孔直径的游标卡尺，使用简便、直观、准确。此外，还可以直接使用长脚游标卡尺结合钢直尺测量外螺纹根部外径、长度、内螺纹扩锥孔径对照螺纹规范查询。
螺纹竖直放置，从正面看螺旋线上升方向可判别螺纹旋向，向右上升为右旋，向左上升为左旋

钻具螺纹的三位数表示法是冶金工业部标准SYB12604-63中规定接头的代号，第一位数字表示接头的通称尺寸，第二位数字表示接头的类型，第三位数字表示接头的内外螺纹，具体表示方法用下表说明：
第一位数字    第二位数字    第三位数字
通称尺寸    接头类型    内外螺纹
3    4    5    6    1    2    3    0    1
31/2    41/2    51/16    65/8    内平    贯眼    正规    内螺纹    外螺纹

6. 钻具接头螺纹主要失效形式
经过多年的生产实践，钻杆接头螺纹主要失效形式如下几种。
1）粘扣和胀扣：发生在有较高的轴向压力情况下，外螺纹强制进入内螺纹，引起内螺纹胀开或粘扣而造成联接失效；上紧扭矩过高或井下产生过高扭矩时，也会因胀扣或粘扣而失效。
2）螺牙剪切失效：螺牙剪切失效也往往发生在最末完全扣处，螺纹锥度越大、螺纹越短越易出现剪切失效。
3）断裂：因为在最末完全扣处应力最大，断裂往往发生在螺纹最末完全扣。
4）滑扣：当螺纹锥度较大时，上紧圈数未达到适当圈数而扭矩就已达到推荐值，此时承受轴向拉力作用，易发生脱扣；当螺纹间隙充填物不合理时也有这种可能性。
5）倒扣：较小的上紧扭矩可能导致螺纹不能承担施加的轴向载荷和井下扭矩，从而造成倒扣失效，可能造成部分钻柱掉入井内，甚至还会造成井眼报废。
6）刺扣和密封失效：钻柱的扭转振动造成钻柱旋转速度时快时慢，当钻柱突然加速旋转时，扭矩可能突然增加，因钻柱与井壁、外螺纹与内螺纹间的交互作用使得在接头处产生很高的热量，从而螺纹脂从螺纹间隙流出，可能造成密封失效，同时高压流体沿着螺纹间隙从管内流出，引起刺扣；轴向拉力也会降低密封能力；上紧扭矩过小，过低的螺纹过盈量也导致较低的密封能力；钻柱的横向振动使钻柱承受交变的弯曲应力同样会造成密封失效；加工误差，不合理的公差配合也是一个重要的原因。

螺纹连接强度和密封性是油套管两个主要技术指标。API圆螺纹及偏梯型螺纹不适合如稠油热采、超深井、重腐蚀进等较苛刻条件下使用，原因是与其结构、螺纹轮廓有关的密封、强度问题。圆螺纹只能承受相当于管体强度的60%~80%的拉伸负载，偏梯螺纹接头虽然有较高的连接强度，但在较高内压下密封性能很差。此两种螺纹一般借助于在合适的载体中含铅、锌、铜、石墨和硅油等组成物的螺纹脂来实现密封，这种形式密封一般只能在60~95ºC以下温度工作。
因此API标准螺纹接头的密封主要通过螺纹脂、金属镀层和螺纹过盈啮合等方法实现。API圆螺纹牙根到牙顶间隙为0.152mm；偏梯螺纹最大间隙在导向侧整个牙高范围内，193.7mm以下规格套管牙顶间隙为0.178mm，219.1mm及以上规格套管则大至0.229mm。API标准螺纹接头的密封一是靠螺纹脂填堵该间隙并使内压力在公平啮合螺纹长度内（通常为3~5螺纹牙长度）的间隙两端产生一定压力降，从而实现密封作用。其二是靠螺纹牙侧面过盈啮合，形成若干个不确定的金属对金属接触密封（密封位置、接触压力受螺纹尺寸、镀层、螺纹脂影响），从而达到密封作用。在静水压试验中圆螺纹和偏梯螺纹接头的密封性能随着管子尺寸、钢级变化而变化，管径越大、壁厚越厚、钢级越高，临界密封压力与管体内屈服压力之比越低，密封性能越差。而API圆螺纹除密封性能差外其抗拉强度也较低。API圆螺纹在正常条件下，接头的抗拉强度仅为管体强度的80%。在外压及轴向拉伸等双轴应力作用下，遇到较大弯曲或冲击载荷时易发生滑脱。主要原因是接头螺纹上载荷分布不均及牙形半角为30度，半角的正切值远高于牙侧面复合螺纹脂或镀膜层的摩擦系数，使抗滑脱阻力小于外力分量造成滑脱现象发生。

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