新型钻具特殊螺纹优化设计

作     者：谢贵琪 付颖 冯昕媛 雷丰宇 乔星宇 XIE Guiqi;FU Ying;FENG Xinyuan;LEI Fengyu;QIAO Xingyu

作者机构：中国石油青海油田公司钻采工艺研究院四川省成都市610500 

出 版 物：《钻采工艺》 (Drilling & Production Technology)

年 卷 期：2024年第47卷第1期

页      面：132-137页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：中国石油油气钻完井技术国家工程研究中心科学研究基金项目“随钻扩眼器管柱动力学分析及振动抑制研究”(编号:F2023239) 

主　　题：钻具接头 特殊螺纹 正交优化 承载性能 有限元分析 

摘      要：随着勘探开发向深部发展,对钻具接头的连接强度提出了更高的要求。根据钻具接头受载时螺纹牙的力学特征,设计出一种双台肩锯齿状螺纹牙新型特殊螺纹接头,该结构内表面平滑,降低压耗,螺纹锥度小。文章基于接头抗扭性能理论计算公式与螺纹牙变形原理,提出了一种新型钻具特殊螺纹结构,利用正交优化的方法优选结构参数,得到最优参数为锥度1∶16,螺距7.25 mm,牙高4.10 mm,承载角-3°,导向角45°。进而采用ABAQUS对比计算了普通接头、双台肩接头、新型钻具特殊螺纹接头在井下拉扭复合载荷下的承载性能。结果表明,相较于普通接头和双台肩接头,新型钻具特殊螺纹接头水眼增大10.3%,抗拉性能分别提升15.4%和10.9%,应力集中分别优化22.0%和16.6%,特殊螺纹接头的疲劳寿命分别提高11.2%和7.6%。