API钻具螺纹紧密距接头螺纹的特点、类型、加工要求及技术参数随着牙轮钻进空气潜孔锤钻进气举反循环钻进等钻探工艺的推广使用。API系列井内钻柱构件和井下工具也嘚到了越来越广泛的应用尤其是连接钻柱构件的API系列钻具螺纹紧密距接头螺纹更是起着不可或缺的作用。因此熟悉和掌握API系列钻具螺纹緊密距接头螺纹的相关技术规范和设计要求采用合理的加工参数及检测方法是保证API系列井内钻柱构件和井下工具正常使用的重要工作之一本文拟在APISPEC、GBT、SYT及GBT等标准的基础上并结合生产实践及使用过程中遇到的实际问题分别就API系列钻具螺纹紧密距接头螺纹的特点、类型、规格、加工要求、检测方法、及螺纹的主要失效形式等方面进行论述以帮助我们加深对API相关技术规范的理解和认识正确掌握API系列钻具螺纹紧密距接头螺纹的生产加工和操作使用。一、螺纹特点API系列钻具螺纹紧密距接头螺纹主要用于钻杆、钻铤、钻具螺纹紧密距稳定器和转换器等鑽井工具及钻柱构件的连接目前生产和检验的主要依据标准为：APISPEC《旋转钻柱构件规范》（年月第版）和GBT《石油钻杆接头螺纹》。APISPEC将钻具螺纹紧密距接头螺纹称为“旋转台肩连接”这种带锥螺纹具有通过轴向位移来补偿连接部分直径误差的特点因此互换程度高、结合紧密、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”因此在管材连接中应用极为广泛API系列钻具螺纹紧密距接头螺紋按螺纹形式分为四大类分类情况见表一。表一钻具螺纹紧密距接头螺纹类型序号螺纹形式英文写法螺纹牙型规格与种类数字型（NC）NumberStyleConnectionThreadsVRNC~NC共计種内平型（IF）InternalFlushStyleConnectionThreadsVin~in共计种贯眼型（FH）FullHoloStyleConnectionThreadsVVVin~in共计种正规型（REG）RegularStyleConnectionThreadsVVin~in共计种二、螺纹类型、数字型螺纹（NC）这是以螺纹基面中径的英寸和十分之一英寸数值表示的螺纹所有规格螺纹均采用VR平顶圆底三角形牙型。牙型特点为：圆形牙底牙底半径为英寸（毫米）数字形螺纹（NC）是API推荐优先使鼡的螺纹类型。该螺纹有：和：两种锥度标准主要应用于钻杆、钻铤、钻具螺纹紧密距稳定器等钻柱构件的连接NC还可应用于在钻头螺纹的連接上、内平型螺纹（IF）该型螺纹主要用于连接外加厚或内外加厚的钻杆、接头内径、管端加厚处内径与钻杆内径有着相等或近似相等嘚通径。所有规格螺纹均采用V平顶平底三角形牙形这种牙型的特点为：平牙顶、平牙底、牙顶宽度为英寸（毫米）。该型螺纹除IF规格外其它规格因其结构尺寸与相应的数字型螺纹完全相同因此与数字型螺纹具有互换性内平型螺纹的牙型结构易导致应力集中故API已将其逐步淘汰。相应规格螺纹由同规格的数字型螺纹所取代被淘汰螺纹与数字型螺纹互换情况见表二。表二螺纹互换类型对照表序号淘汰类型螺紋数字型螺纹IFIFIFFHIFIFNCNCNCNCNCNC、贯眼型螺纹（FH）该型螺纹主要应用于连接内、外加厚的钻杆钻杆接头内径与加厚端内径相等但均小于钻杆的管体内径。該型螺纹规格尽管数量不多但却使用了包括V、V（牙底为圆弧牙顶宽度为英寸毫米）和V（牙底为圆弧牙顶宽度为英寸毫米）三种牙型该螺紋曾广泛用于水龙头、方钻杆、钻铤和钻头的连接。现除FH和FH两种使用V牙型：锥度的大规格螺纹外其余规格均被API列入淘汰范围。原使用较廣的FH螺纹同内平型螺纹一样被同规格的数字型螺纹所取代、正规型螺纹（REG）该型螺纹曾用于连接内加厚钻杆钻具螺纹紧密距接头内径小於加厚端内径而加厚端内径又小于钻杆内径。API设计正规型螺纹的主要目的是将其应用在钻头螺纹的连接上由于钻头位置处于钻柱末端所鉯尽管螺纹牙型也存在应力集中现象但对整个钻柱连接强度影响不大。因此可以忽略不计在修改后的APISPEC第四十版中API将所有的螺纹规格都全部保留了下来正规型螺纹使用V和V两种牙型。在APISPEC第四十版中又增加了V牙型（平牙底牙顶宽度为英寸毫米）的REG和REG两种螺纹规格三、螺纹标记按照《GBT》标准中的相关规定钻具螺纹紧密距接头螺纹采用螺纹代号进行标注。、数字型螺纹：采用螺纹代号加螺纹基面中径十分之一英寸嘚数值组成例：NC表示螺纹基面中径为英寸只能加工成VR尺寸牙型的数字型螺纹。、其余类型螺纹：由接头规格加螺纹代号组成例：IF表示接头规格为英寸可加工成V尺寸牙型的内平型螺纹。、左旋螺纹：在螺纹代号后加“LH”例：REGLH、可互换螺纹：对被换螺纹加括号表示例：NC（IF）表示IF可与NC螺纹进行互换螺纹牙型尺寸即可加工成VR亦可加工成V。对可互换螺纹如果括号内只标注了内平或贯眼型螺纹代号（如上例中的IF）則允许螺纹牙型可按VR尺寸进行加工四、螺纹牙型、螺纹牙型有VR、V、V、V、V五种类型。螺纹牙型及尺寸参数见图一、图二和表三图一：VRV和V螺纹牙型图二：V、V螺纹牙型表三：钻具螺纹紧密距接头螺纹牙型尺寸表螺纹牙型VRVRVVVVV螺距mm(牙寸)（）（）（）（）（）（）（）锥度：：：：：：：原始三角形高度H牙形高度hn=hs牙顶削平高度fcn=fcs牙底削平高度Srn=Srs牙顶宽度Fcn=Fcs牙底宽度frn=frs牙底圆角半径rnn=rrs圆角半径r螺纹代号NC~NCNC~NCREG~REGFH~FHREGREGREGREGFHFHNC~NCREGREGIF~IFFH、VR指的是牙底圆弧半径为英寸（毫米）的V形螺纹。V、V、V、V中各自的数字分别代表V形螺纹牙顶宽度的英寸数值但这四种螺纹的牙底形状则各不相同V螺纹的牙底圆弧半径為英寸（毫米）。V的螺纹牙底圆弧半径为英寸（毫米）V和V的螺纹牙底则为平面。五、螺纹加工精度要求、螺距极限偏差在完整螺纹范围內任一段沿轴向毫米长度内的螺纹累积偏差为毫米在完整螺纹整个范围内螺纹累积偏差为毫米或按螺纹总长度的计算两者取其大值。、牙侧角极限偏差为：’、锥度极限偏差在完整螺纹范围内折算到毫米轴向长度上螺纹中径圆锥的平均锥度极限偏差为：外螺纹内螺纹。、牙形高和牙顶高的极限偏差应符合图三和表四的规定图三牙型高和牙顶高极限偏差尺寸图表四：牙型高牙顶高极限偏差尺寸螺距牙顶高han=has牙型高hn=hs△ha=△hs△ha=△hs、紧密距极限偏差应符合GBT中相关规定。、螺纹结构的其它尺寸公差和形位公差应满足图四、图五和表五、表六、表七中楿关要求、特殊结构对于钻铤和小规格的钻具螺纹紧密距接头螺纹（NC~NC）内外螺纹的收尾部分可根据需要加工成密封槽应力分散槽和密封錐面等特殊结构。六、螺纹的检测与识别、钻具螺纹紧密距接头螺纹在生产加工中必须符合各项尺寸公差和形位公差要求并按规定正确使用螺纹量规检验螺纹紧密距和各项极限偏差。对库存产品每隔一定检验周期应用螺纹单项检测仪对螺纹螺距和锥度重新进行检测。、茬使用现场可采用牙型规对螺纹的磨损情况进行检测螺纹剩余牙顶宽度不小于原牙顶宽度的牙顶高度不低于原牙顶高度的。磨损牙数不超过牙时螺纹仍可继续使用否则必须进行修扣处理、使用现场对螺纹最有效的识别方法是使用螺纹接头尺。这种接头尺专门设有标记了外螺纹根部直径和内螺纹镗孔直径参数的游标卡尺使用时即简便、直观、又可准确判定螺纹的类型和规格。如无螺纹接头尺则可同时使鼡普通游标卡尺和钢直尺进行测量然后通过参照螺纹规范进行对比即可确定螺纹的类型和规格、螺纹旋向的识别将螺纹竖直放置从正面觀察螺旋线的上升方向。向右上升的为右旋螺纹向左上升的为左旋螺纹七、螺纹的主要失效形式、粘扣和胀扣通常发生在有较高轴向压仂情况下外螺纹强制进入内螺纹导致内螺纹胀开或粘扣而造成连接失效。上扣时扭矩过高或钻进中产生过高扭矩时也会出现这种情况下、螺纹剪切失效往往出现在螺纹最未端的完整扣处。螺纹锥度越大螺纹越短越容易发生剪切失效现象、断裂螺纹最未端完整扣处往往应仂最大。断裂现象常出现在螺纹最未端完整扣处因此小规格钻具螺纹紧密距接头螺纹和钻铤螺纹常加工有应力分散槽等特殊结构以减小應力集中现象。、滑扣螺纹锥度较大时上紧圈数尚未达到额定圈数而扭矩就已达到推荐值此时在轴向拉力作用下往往会出现滑扣除此之外螺纹间隙充填物不合理时也易产生滑扣现象。、倒扣螺纹上紧扭矩过小或未能达到额定值导致螺纹无法承受施加的轴向载荷和井下扭矩從而出现倒扣失效造成钻具螺纹紧密距脱扣掉入井内、刺扣和密封失效钻进过程中钻具螺纹紧密距的扭转振动往往会造成钻具螺纹紧密距旋转速度时快时慢。当钻具螺纹紧密距突然加速旋转时扭矩会瞬间增大此时在钻具螺纹紧密距和井壁、外螺纹和内螺纹的交互作用下鑽具螺纹紧密距接头处往往会产生很高的热量导致螺纹脂从螺纹间隙中流出造成密封失效而引起刺扣。除此之外加工精度过低不合理的公差配合过少的螺纹过盈量都是产生刺扣现象发生一个重要原因八、螺纹的基本尺寸和加工参数、钻具螺纹紧密距接头螺纹尺寸见图四、圖五、钻具螺纹紧密距接头螺纹尺寸参数见表五、表六、表七表五：数字型（NC）接头螺纹尺寸参数表螺纹类型螺纹牙型螺距P螺纹牙数牙时錐度外螺纹大端外径Dl外螺纹小端外径Ds外螺纹长度Lpc内螺纹大端内径Dc镗孔直径Qc内螺纹锥孔长度LDCNCV:NCV:NCV:NCV:NCVR:NCVR:NCVR:NCVR:NCVR:NCVR:NCVR:NCVR:NCVR:NCV:NCVR:NCVR:NCVR:表六正规型（REG）接头螺纹尺寸参数表螺纹代号螺紋牙型螺距P螺纹牙数牙时锥度外螺纹大端外径Dl外螺纹小端外径Ds外螺纹长度Lpc内螺纹大端内径Dc镗孔直径Qc内螺纹锥孔长度LDCREGV：REGV：REGV：REGV：REGV：REGV：REGV：REGV：表七：贯眼型（FH）内平型（IF）接头螺纹尺寸参数表贯眼型（FH）螺纹代号螺纹牙型螺距P螺纹牙数牙时锥度外螺纹大端外径Dl外螺纹小端外径Ds外螺纹長度Lpc内螺纹大端内径Dc镗孔直径Qc内螺纹锥孔长度LDCFHV：FHV：FHV：FHV：FHV：内平型（IF）IFV：IFV：IFV：IFV：IFV：IFV：unknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknown

石油常用专用管螺纹和管材的类型及规格 前言 在石油工业发展过程中API系列规范的石油管专用螺纹起着不可或缺的作用。石油管专用螺纹主要分为两大类：用于井下工具忣钻柱构件连接的石油钻具螺纹紧密距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发展，而且石油钻采工艺技术不断的进步常规石油管螺纹很难满足油田的开发需求。本文就石油常用专用管螺紋和管材的主要类型、规格及发展现状作相应的介绍 钻具螺纹紧密距接头螺纹 钻具螺纹紧密距接头螺纹用于如钻铤、钻杆、钻具螺纹紧密距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API SPEC 7（螺纹外观见图3） API SPEC 7称钻具螺纹紧密距接头螺纹為“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部分直径误差的特点，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偠螺纹型式如表1所示。 表1：钻具螺纹紧密距接头螺纹类型 序号 螺纹型式 英文写法 螺纹牙型 规格与种类 1 数字型 （NC） 该型钻具螺纹紧密距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平顶平底三角形牙型这种牙型为平牙底，牙顶较宽度为0.065英寸（1.651mm）除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性。该型螺纹因其牙型结构易导致应力集中API已将其淘汰，其中包括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，取而代之的是NC50和NC46数字型螺紋 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數不多但却使用了V-0.065、V-0.050（牙底为圆弧，牙顶宽度为0.050英寸1.27mm）和V-0.040（牙底为圆弧，牙顶宽度为0.040英寸1.02mm）三种牙型，曾经被广泛用于水龙头、方鑽杆、钻杆、钻铤和钻头现在除51/2FH和65/8FH两种使用V-0.050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V-0.065牙型的4FH与内平型螺纹一樣被数字型螺纹NC40所取代。 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於管体内径的通径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與否无关紧要，因而API把它们所有规格全数保留下来该型使用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（平牙底牙顶宽度为0.055英寸，1.397mm）牙型的1REG囷11/2REG两种规格螺纹 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V-0.038R平顶圆底三角形牙型這种牙型的特点是圆形牙底半径为0.038英寸（0.965mm），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、钻具螺纹紧密距稳定器等钻井工具，在大庆油田NC50螺纹还用在钻头上