常用鉆具接頭螺紋綜合分析

　　摘要：近年來，油井氣鉆采、地熱井開發和水文水井鉆探作業不斷發展，超深度、超高壓、超高溫等各種復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格，更加需要進行標準化、規范化的設計生產和使用。文章就與鉆具相關的鉆具螺紋類型及規格進行了總結歸類，對鉆具選配中的注意事項進行了闡述。
　　關鍵詞：石油鉆探；鉆具螺紋
　　一、概述
　　鉆具接頭螺紋用于如鉆鋌、鉆桿、鉆具穩定器及變徑接頭等鉆具的聯接。API規范著各種系列的石油鉆具接頭螺紋的規格和型號。目前設計、生產和檢驗依據的標準主要是API SPEC 7。這種螺紋有三大特點，即英制錐管螺紋、有臺肩連接、三角形螺紋，它獨特的錐度旋轉臺肩聯接型式可以通過軸向位移來補償接頭螺紋直徑誤差，因此互換性好、結合緊密、容易裝拆，是石油、水文和地質鉆探行業連接鉆具最主要的機構。
　　二、四種螺紋介紹
　　（一）數字型螺紋（見表1）
　　數字型螺紋是1964年美國石油學會鉆井和服務設備委員會為了改進旋轉臺肩式接頭螺紋聯接性能而采用的一種新型螺紋系列，是API SPEC 7推薦優先使用的螺紋，是螺紋基面中徑的英寸數以十分之一英寸為單位取兩位數余數舍去的數字值表示的螺紋，其所有規格螺紋均采用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，主要應用于方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、鉆具穩定器等鉆井工具，在大慶油田NC50螺紋還用在鉆頭上。
　　（二）內平型螺紋（見圖1）
　　
　　
　　內平型螺紋用于聯接外加厚或內外加厚鉆桿，內平型聯接是鉆桿接頭內徑d3、鉆桿接頭部分內徑d2和鉆桿管體內徑d1相等或接近相同。這種鉆桿優點是泥漿流過時阻力最小，因此多用于小鉆桿。內平型螺紋是內平型鉆桿接頭聯接所采用的螺紋，螺紋規格均采用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）。這種牙型結構容易導致應力集中，已經列入API淘汰系列，包括我們國內油田現場交流使用的型號叫法410、411和4A10、4A11，即41/2IF和4IF，相應取而代之的是NC50和NC46數字型螺紋。內平型螺紋共有六種規格，除51/2IF外，其余5種規格螺紋結構尺寸與相應的數字型螺紋具有互換性，即V-0.038R牙型的數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）
　　
　　
　　貫眼型螺紋連接內外加厚鉆桿，貫眼型聯接是鉆桿接頭內徑d3和鉆桿接頭部分內徑d2基本相同，而都小于鉆桿管體內徑d1。這種鉆桿泥漿流過時阻力不大，流速沒有明顯變化。貫眼型螺紋的規格雖然只有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，曾經在水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌和鉆頭的螺紋中得到廣泛應用。現在除51/2FH和65/8FH兩種使用V-0.050牙型、1︰6錐度的大規格螺紋外，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與內平型螺紋一樣被數字型螺紋NC40所取代。
　　（四）正規型螺紋（見圖3）
　　
　　
　　正規型螺紋曾經用于連接內加厚鉆桿，現在用于牙輪鉆頭聯接較多，正規型聯接是鉆桿接頭內徑d3小于鉆桿加厚部分內徑d2，而鉆桿加厚部分內徑d2小于鉆桿管體內徑d1。這種鉆桿在泥漿流過時阻力較大，但強度比其他類型接頭高。API設計正規型螺紋的主要目的是將其應用于鉆頭連接，由于鉆頭位于鉆柱末端，在這里螺紋牙底的應力集中現象的存在與否無關緊要，因而API把它們所有規格全數保留下來。正規型螺紋使用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種規格螺紋（見表4）。
　　三、結束語
　　第一，隨著鉆探事業的進一步發展，對鉆具螺紋聯接的要求越來越高。鉆具接頭螺紋的設計和生產技術含量高，加工難度大，質量要求嚴，緊密結合施工實踐，需要工程技術人員不斷探索、加強理論和實踐的研究性工作，提高鉆具聯接的強度和耐用性。
　　第二，鉆具的選配是一種綜合性的技術工作。涉及國內外各種的標準和規范，也要結合工程施工實踐，還有新舊標準規范的銜接和過度，都給做好鉆具配套帶來了難度。工程技術人員應該熟練掌握這方面的知識和技能，促進技術、生產和管理工作的順利開展。
　　參考文獻：
　　1、GB/T9253.1-1999.石油鉆桿接頭螺紋[S].
　　2、