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鉆桿的螺紋類型及分類

鉆桿按其螺紋不同又可分為普通鉆桿、方牙鉆桿和加重鉆桿等。普通鉆桿是鉆柱的主要組成部分,上面連著方牙鉆桿,下面連著鉆鋌,其作用是傳遞扭矩,使鉆頭向下鉆進,加深井眼。方牙鉆桿位于鉆柱的最上端,其主要作用是傳遞扭矩,工作是承受鉆柱的重量,由驅動部分(正方形或六角形)、上部接頭(左旋螺紋)、下部接頭(右旋螺紋)組成,最常用的是正方形的方牙鉆桿。加重鉆桿是普通鉆桿與鉆鋌之間的過渡鉆柱段,它能有效地緩解鉆鋌與鉆桿在結合中過渡段的應力集中,提供鉆壓并能有效地減少鉆柱與井壁的連接面積及外徑磨損率。

方牙鉆桿  

隨著牙輪鉆進,空氣潛孔錘鉆進,氣舉反循環鉆進等鉆探技術的推廣使用,API系列井內鉆柱構件和井下工具也得到了越來越廣泛的應用。尤其是連接鉆柱構件的API系列鉆具接頭螺紋,更是起著不可或缺的作用。鉆桿接頭螺紋按被檢測石油鉆桿接頭螺紋的型式可分為:數字型螺紋(NC)、內平型螺紋(IF)、貫眼型螺紋(FH)和正規型螺紋(RGE)。  

數字型(NC)螺紋以螺紋基面中徑的英寸和十分之一英寸的數字值表示的螺紋。所有規格螺紋采用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)。數字型螺紋是API推薦優先使用的螺紋,該型螺紋按錐度可分為1:6和1:4兩種型式,應用于方牙鉆桿、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。    

內平型(IF)接頭螺紋連接外加厚或內外加厚鉆桿,形成鉆桿接頭內徑、 管體加厚內徑與管體內徑相等或近似的通徑,鉆井液流動阻力小,但外徑較大,容易磨損。所有規格螺紋均采用V-0.065平頂平底三角形牙型,這種牙型為平牙底,牙頂較寬度為0.065英寸(1.651mm)。除5 1/2 IF外,其它規格螺紋因結構尺寸與相應的數字型螺紋完全相同,故具有互換性。但該型螺紋因其牙型結構易導致應力集中,故API已將其淘汰,其中包括4 1/2 IF和4 IF,取而代之的是NC50和NC46數字型螺紋。  

貫眼型(FH)鉆桿接頭螺紋連接內外加厚鉆桿,形成鉆桿接頭內徑和加厚端內徑相等,而均小于鉆桿管體內徑的通徑。該型螺紋的規格雖然為數不多,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,曾經被廣泛用于水龍頭、方牙鉆桿、鉆桿、鉆鋌和鉆頭等。現在除5 1/2 FH和6 5/8 FH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。其中唯一使用V-0.065牙型的4 FH與內平型螺紋一樣被數字型螺紋NC40所取代。  

正規型(RGE)鉆桿接頭螺紋曾用于連接內加厚鉆桿,形成鉆桿接頭內徑小于加厚內徑,而鉆桿加厚端內徑又小于管體內徑的通徑。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。該型使用V-0.050和V-0.040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1 1/2 REG兩種規格螺紋。

鉆桿在市場上由于生產廠家的不同,分類也截然不同。以錢江機械生產的鉆桿為例,主要分為麻花鉆桿仿英鉆桿肋骨鉆桿等,其螺紋和長度根據客戶需求定制。隨著鉆桿研發技術的提升,鉆桿質量有了明顯的提升,鉆桿的價格也正在下跌,未來中國鉆桿市場將會向一個科技化、管理化、質量化趨勢發展。


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