螺紋扣型的種類和特點

發(fā)布時間：2011-10-15 來源：揚子工具集團 瀏覽次數(shù):16074

2. 貫眼型螺紋
該型鉆桿接頭螺紋連接內(nèi)外加厚鉆桿，形成鉆桿接頭內(nèi)徑和加厚端內(nèi)徑相等，而均小于鉆桿管體內(nèi)徑的通徑。該型螺紋的規(guī)格雖然為數(shù)不多，但卻使用了V-0.065、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）三種牙型，曾經(jīng)被廣泛用于水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌和鉆頭。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。

3. 正規(guī)型螺紋
該型鉆桿接頭螺紋曾用于連接內(nèi)加厚鉆桿，形成鉆桿接頭內(nèi)徑小于加厚內(nèi)徑，而鉆桿加厚端內(nèi)徑又小于管體內(nèi)徑的通徑。API設(shè)計正規(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。

4. 數(shù)字型螺紋
這是以螺紋基面中徑的英寸和十分之一英寸的數(shù)字值表示的螺紋。所有規(guī)格螺紋采用V-0.038R平頂圓底三角形牙型，這種牙型的特點是圓形牙底半徑為0.038英寸（0.965mm），其牙型見圖1。數(shù)字型螺紋是API推薦優(yōu)先使用的螺紋，該型螺紋還有1:6和1:4兩種型式，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。
螺紋型式V-0.038R指的是螺紋牙底圓弧半徑0.038in（0.965mm）的V型螺紋，即數(shù)字型螺紋。V-0.040、V-0.050、V-0.065、V-0.055中各自的數(shù)字代表V型螺紋牙頂寬度的英寸數(shù)。這四種螺紋的牙底形狀完全不同，V-0.040的螺紋牙底圓弧半徑為0.020in（0.51mm），V-0.050的螺紋牙底圓弧半徑為0.025in（0.635mm），V-0.065和V-0.055的螺紋牙底是平面。

使用現(xiàn)場對已磨損的螺紋可以使用牙型規(guī)檢查螺紋牙的磨損情況，其剩余牙頂寬度不低于原牙頂寬度的1/2，剩余牙頂高不低于原牙頂高的2/3，磨損牙數(shù)不超過3.5牙時，螺紋仍可繼續(xù)使用，否則應(yīng)進(jìn)行修扣處理。
使用現(xiàn)場對螺紋進(jìn)行識別最有效的方法是使用接頭尺，這種尺是一種有專門標(biāo)記了外螺紋根部直徑和內(nèi)螺紋擴錐孔直徑的游標(biāo)卡尺，使用簡便、直觀、準(zhǔn)確。此外，還可以直接使用長腳游標(biāo)卡尺結(jié)合鋼直尺測量外螺紋根部外徑、長度、內(nèi)螺紋擴錐孔徑對照螺紋規(guī)范查詢。
螺紋豎直放置，從正面看螺旋線上升方向可判別螺紋旋向，向右上升為右旋，向左上升為左旋

鉆具螺紋的三位數(shù)表示法是冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)SYB12604-63中規(guī)定接頭的代號，第一位數(shù)字表示接頭的通稱尺寸，第二位數(shù)字表示接頭的類型，第三位數(shù)字表示接頭的內(nèi)外螺紋，具體表示方法用下表說明：
第一位數(shù)字    第二位數(shù)字    第三位數(shù)字
通稱尺寸    接頭類型    內(nèi)外螺紋
3    4    5    6    1    2    3    0    1
31/2    41/2    51/16    65/8    內(nèi)平    貫眼    正規(guī)    內(nèi)螺紋    外螺紋

6. 鉆具接頭螺紋主要失效形式
經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐，鉆桿接頭螺紋主要失效形式如下幾種。
1）粘扣和脹扣：發(fā)生在有較高的軸向壓力情況下，外螺紋強制進(jìn)入內(nèi)螺紋，引起內(nèi)螺紋脹開或粘扣而造成聯(lián)接失效；上緊扭矩過高或井下產(chǎn)生過高扭矩時，也會因脹扣或粘扣而失效。
2）螺牙剪切失效：螺牙剪切失效也往往發(fā)生在最末完全扣處，螺紋錐度越大、螺紋越短越易出現(xiàn)剪切失效。
3）斷裂：因為在最末完全扣處應(yīng)力最大，斷裂往往發(fā)生在螺紋最末完全扣。
4）滑扣：當(dāng)螺紋錐度較大時，上緊圈數(shù)未達(dá)到適當(dāng)圈數(shù)而扭矩就已達(dá)到推薦值，此時承受軸向拉力作用，易發(fā)生脫扣；當(dāng)螺紋間隙充填物不合理時也有這種可能性。
5）倒扣：較小的上緊扭矩可能導(dǎo)致螺紋不能承擔(dān)施加的軸向載荷和井下扭矩，從而造成倒扣失效，可能造成部分鉆柱掉入井內(nèi)，甚至還會造成井眼報廢。
6）刺扣和密封失效：鉆柱的扭轉(zhuǎn)振動造成鉆柱旋轉(zhuǎn)速度時快時慢，當(dāng)鉆柱突然加速旋轉(zhuǎn)時，扭矩可能突然增加，因鉆柱與井壁、外螺紋與內(nèi)螺紋間的交互作用使得在接頭處產(chǎn)生很高的熱量，從而螺紋脂從螺紋間隙流出，可能造成密封失效，同時高壓流體沿著螺紋間隙從管內(nèi)流出，引起刺扣；軸向拉力也會降低密封能力；上緊扭矩過小，過低的螺紋過盈量也導(dǎo)致較低的密封能力；鉆柱的橫向振動使鉆柱承受交變的彎曲應(yīng)力同樣會造成密封失效；加工誤差，不合理的公差配合也是一個重要的原因。

螺紋連接強度和密封性是油套管兩個主要技術(shù)指標(biāo)。API圓螺紋及偏梯型螺紋不適合如稠油熱采、超深井、重腐蝕進(jìn)等較苛刻條件下使用，原因是與其結(jié)構(gòu)、螺紋輪廓有關(guān)的密封、強度問題。圓螺紋只能承受相當(dāng)于管體強度的60%~80%的拉伸負(fù)載，偏梯螺紋接頭雖然有較高的連接強度，但在較高內(nèi)壓下密封性能很差。此兩種螺紋一般借助于在合適的載體中含鉛、鋅、銅、石墨和硅油等組成物的螺紋脂來實現(xiàn)密封，這種形式密封一般只能在60~95ºC以下溫度工作。
因此API標(biāo)準(zhǔn)螺紋接頭的密封主要通過螺紋脂、金屬鍍層和螺紋過盈嚙合等方法實現(xiàn)。API圓螺紋牙根到牙頂間隙為0.152mm；偏梯螺紋最大間隙在導(dǎo)向側(cè)整個牙高范圍內(nèi)，193.7mm以下規(guī)格套管牙頂間隙為0.178mm，219.1mm及以上規(guī)格套管則大至0.229mm。API標(biāo)準(zhǔn)螺紋接頭的密封一是靠螺紋脂填堵該間隙并使內(nèi)壓力在公平嚙合螺紋長度內(nèi)（通常為3~5螺紋牙長度）的間隙兩端產(chǎn)生一定壓力降，從而實現(xiàn)密封作用。其二是靠螺紋牙側(cè)面過盈嚙合，形成若干個不確定的金屬對金屬接觸密封（密封位置、接觸壓力受螺紋尺寸、鍍層、螺紋脂影響），從而達(dá)到密封作用。在靜水壓試驗中圓螺紋和偏梯螺紋接頭的密封性能隨著管子尺寸、鋼級變化而變化，管徑越大、壁厚越厚、鋼級越高，臨界密封壓力與管體內(nèi)屈服壓力之比越低，密封性能越差。而API圓螺紋除密封性能差外其抗拉強度也較低。API圓螺紋在正常條件下，接頭的抗拉強度僅為管體強度的80%。在外壓及軸向拉伸等雙軸應(yīng)力作用下，遇到較大彎曲或沖擊載荷時易發(fā)生滑脫。主要原因是接頭螺紋上載荷分布不均及牙形半角為30度，半角的正切值遠(yuǎn)高于牙側(cè)面復(fù)合螺紋脂或鍍膜層的摩擦系數(shù)，使抗滑脫阻力小于外力分量造成滑脫現(xiàn)象發(fā)生。