第１５卷 第９期２０２０年９月中国科技论文
ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＰＡＰＥＲ
Ｖｏｌ．１５Ｎｏ．９
Ｓｅｐ
高定祥１，曾德智２，康红兵１，刘 冰２，丁 雯１，罗 江２
（１．中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院，乌鲁木齐８３００１１
；２．西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都６１０５００
）摘 要：随着油气井钻探难度和深度的增加，钻杆接头所需的抗扭强度、疲劳寿命和传递水力效率要求越来越高。通过增加接
头内径提高水力效率，通过减小锥度提高抗扭强度，通过加大磨损余量增加使用寿命，优化了新型Ｖ ５０Ｒ螺纹牙型结构， 计费系统并设计了一种新型双台肩钻杆接头。结果表明：在复合载荷作用下，相较于ＮＣ５０接头和ＧＰＤＳ５０接头，
所设计的新型双台肩接头最大ｖｏｎＭｉｓｅｓ应力分别减小１６．２６％和１９．０４％，减缓应力集中效果更佳；抗扭强度分别增加７６．４％和２７．７％，
抗扭强度更高；水眼直径分别增加１１．６７％和２１．７３％，
水力效率更大。优化设计的双台肩钻杆接头可应用于深井超深井钻具中，车顶横杆
也可为钻杆接头及相关油井管接头改进设计提供参考。关键词：钻杆接头；双台肩；有限元分析；抗扭强度 中图分类号：ＴＥ９２１ 文献标志码：Ａ文章编号：２０９５２７８３（２０２０）０９１０４４０６开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）油田水处理
半导体除湿机
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２
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基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１７７４２４９）；中国石化科技重大专项（ＺＤＰ１７００４）第一作者：高定祥（１９８６—），男，工程师，主要研究方向为机械采油工艺与开发通信作者：曾德智，教授，主要研究方向为石油管工程，ｚｅｎｇ
ｄｅｚｈｉ１９８０＠１６３．ｃｏｍ 钻杆接头是位于钻杆一端连接另一钻杆的配合
接头，可使连接钻杆柱整体长度达到上千米甚至上万米，从而将地面钻机与井底钻磨设备相连进行作业。据中国石油集团石油管工程技术研究院统计，
２００６年３２项钻具失效项目中，钻杆失效占１７项，
高达失效总数的５３．１％［１］
。在钻井过程中，钻杆接头作为钻杆连接的薄弱环节，其所承受的预紧、拉压、扭转等多种载荷的大小决定了钻杆的力学强度，所拥
有的疲劳寿命和水眼直径决定了钻杆的工作性能［２ ４
］。因此，钻杆接头的优化应考虑抗扭强度、应力集中和水力效率等因素的影响，以满足井下苛刻工况的需求。
近年来，国内外学者针对钻杆失效问题已进行
了许多研究，Ａｋｙｉｌｄｉｚ等［５］
通过实验确定了切削力、径向进给、工具磨损和２种螺纹切削方法对螺纹接
头疲劳强度的影响；Ｚｅｎｇ等［６］
证明了在缺口、
温度、腐蚀介质和交变应力等多种因素作用下，Ｓ１３５钻杆
更易发生疲劳失效；Ｌｉｎ等［７］
借助开发的弹塑性有限元分析软件来优化ＡＰＩ（ＡｍｅｒｉｃａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｓｔｉ
ｔｕｔｅ
）标准中用于螺纹的更宽的公差范围，包括长度、螺距、锥度和螺纹角度公差；祝效华等［８
］为解决大位移井钻杆接头剪切失效的问题，根据钻杆接头受扭时的变形协调关系，设计了一种高抗扭双台肩钻杆
接头；李皓等［９
］为提高钻杆的安全疲劳寿命，采用扫描电镜观察Ｓ１３５钻杆断口形貌，
板栗开口机
研究了应力集中对Ｓ１３５钻杆疲劳性能的影响；
高连新等［１０
］采用特别设计的螺纹和双台肩结构，设计了一种新型定向钻杆
接头ＨＬＢＴ ８Ａ；
任辉等［１１
］通过增加外螺纹接头和内螺纹接头圆柱孔部分的长度，设计了一种新型双
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