石油常用专用管螺纹和管材的类型及规格
、前言
在石油工业开展过程中， API 系列标准的石专用螺纹起着不可或缺的作 用。石专用螺纹主要分为两大类：用于井下工具及钻柱构件连接的石油钻 具接头螺纹及用于油套管连接的油套管接头螺纹。
随着油井气钻采作业向更深、更高压力和更高温度等更苛刻工况条件的方 向开展，而且石油钻采工艺技术不断的进步，常规石螺纹很难满足油田的 开发需求。本文就石油常用专用管螺纹和管材的主要类型、规格及开展现状作 相应的介绍。
二、钻具接头螺纹 钻具接头螺纹用于如钻铤、钻杆、钻具稳定器及转换接头等钻井工具及钻 柱构件的连接。目前生产和检验依据的标准主要是 外观见图 3)
APISPEC称钻具接头螺纹为 旋转台肩连接〞，是石油钻探行业连接钻柱构 件最主要的机械机构。这种带锥螺纹具有通过轴向位移来补偿连结局部直径误 差的特点，因此互换性程度高、结合紧密和装拆容易。其技术特点为英制锥管 螺纹、有台肩连接、三角形螺纹，在管材连接中应用极为广泛。其主要螺纹型 式如表 1 所示。
表 1：钻具接头螺纹类型
序号螺纹型式英文写法螺纹牙型规格与种类 1 数字型(NC) 共计 13 种 2内平型( IF) 共计 6 种 3 贯眼型( FH) 共计 5 种 4 正规型( REG) 共计 8 种 1. 内平型螺纹
该型钻具接头螺纹连接外加厚或内外加厚钻杆，形成钻杆接头内径、管体 加厚内径与管体内径相等或近似的通径。所有规格螺纹均采用 V-0.065 平顶平底 三角形
APISPEC7 (螺纹
1/ 5
牙型，这种牙型为平牙底，牙顶较宽度为 性。该型螺纹因其牙型结构易导致应力集中， 代之的是NC50和NC46数字型螺纹。
英寸〔〕。除
API已将其淘汰，其中包括
51/2IF 外，其它规格螺纹的因结构尺寸与相应的数字型螺纹完全相同，故具有 互换41/2IF和4IF,它们就是曾经在我油田被大量使用的 410、411和4A10、4A11, 取而
图 1V-0.038R V-0.050 和 V-0.040 牙型图 和 V-0.055 牙型 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-0.050 〔牙底为圆弧，牙顶宽度为 英寸，〕和V- 0.040 〔牙底为圆弧，牙顶宽度为 英寸，〕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
牙型、1:6锥度的大规格螺纹外，其余均在 API淘汰螺纹之列。
其中唯一使用牙型的4FH与内平型螺纹一样被数字型螺纹 NC40所 取代。 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存下来。该型使用 和牙型，在APISPEC第四十版中新增添了使用 V-0.055 〔平牙 底，牙顶宽度为英寸，〕牙型的1REG和11/2REG两种规格螺 纹。
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 格螺纹采用平顶圆底三角形牙型，这种牙型的特点是圆形牙底半径为
英寸〔〕，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。
2/ 5
螺纹型式指的是螺纹牙底圆弧半径 〔〕的V型螺 纹，即数字型螺纹。、、、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， 的螺纹牙
底圆弧半径为〔 〕, 的螺纹牙底圆弧半径为 〔〕，和的螺纹牙底是平面。这些螺纹型式见图 2。
图 3 钻具接头螺纹 5 .钻具螺纹检测与识别
螺纹在生产过程中按API标准规定使用螺纹工作规检验螺纹紧密距，按一 定的检验周期使用钻具螺纹单项检测仪对螺距和锥度进行检测。
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 牙时，螺纹仍可继续使用，否那么应进行修扣处理。
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标准查询。
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 SY B12604-6沖规定接头的代 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 345612301
31/241/251/1665/8 内平贯眼正规内螺纹外螺纹
1、图
3/ 5
淘汰螺纹与数字型螺纹的互换对照表： 数字型螺纹淘汰螺纹 SY B12604规定的代号 NC2623/8IF2A10、 2A11 NC3127/8IF210、 211 NC3831/2IF310、 311 NC404FH
NC4IF4A10、4A11 NC5041/2IF410、 411 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，上紧圈数未到达适当圈数而扭矩就已到达推 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当施加的轴向载荷和井下扭 矩，从而造成倒扣失效，可能造成局部钻柱掉入井内，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
4/ 5
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。
7. 高疲劳强度钻具螺纹接头的应用
随着深井钻井的逐年增多，钻具断裂事故也在增加。其中
90%是底部钻具
螺纹接头的疲劳断裂，而这其中 80%属于外螺纹接头的疲劳断裂。主要原因是 由于外载和预载荷在钻具头外螺纹接头各圈螺纹牙上的分配为不均匀，螺纹最 后啮合区〔LET的螺纹牙承受了大局部载荷，其中第一牙承当的载荷约占总载 荷的30%,因此钻具外螺纹接头很容易在此处发生疲劳断裂。所以降低
LET区
螺纹牙载荷成为延长钻具外螺纹接头疲劳寿命的重要途径。据此，石材研 究所开发研究一种高疲劳强度钻具外螺纹接头 一一LETF外螺纹接头。这种接头 螺纹最后啮合区〔LET的第一螺纹牙承当的载荷降低了约为 25%，载荷在各圈 螺纹牙上分配比普通接头均匀。其结构特点是降低了螺纹最后啮合区〔
LET的
螺纹牙型高度，在提高疲劳强度同时，保持与 API钻具螺纹接头相同的抗扭强 度、上卸扣性能和密封性能，与 API钻具接头螺纹互换。加工原理就是切削去 API外螺纹最后啮合区〔LET的螺纹牙型高度的一局部。
此螺纹在油田应用于底部钻具上,效果良好,大大提高了钻具的疲劳 寿命。目前针对大庆油田深井钻采作业的开展，我们将试用
LETR占具螺纹。
5/ 5
