反井钻机大直径钻杆锯齿形接头螺纹承载能力分析

来源 :煤炭科学研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a442697259
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钻杆是反井钻机的重要组成部分,其中接头螺纹联接质量对反井钻进安全施工有很大影响。目前采用API接头螺纹的钻杆,不能满足大直径反井钻井的需要。因此,煤炭科学研究总院建井研究分院结合科技部科研院所专项资金项目,研制了反井钻机用锯齿形钻杆接头螺纹。  本文对锯齿形钻杆接头螺纹承载能力进行了理论分析和实验研究。首先利用山本晃的螺纹模型对锯齿形钻杆接头螺纹进行力学分析,在此基础上建立锯齿形接头螺纹钻杆的上扣扭矩计算方法;然后利用Pro/E三维造型软件和ANSYS分析软件对钻杆接头螺纹进行建模和数值计算,分析了螺纹锥度、承载牙侧角、牙底圆弧半径等对接头承载能力的影响;为模拟钻杆接头螺纹在上扣扭矩、轴向拉力和拉扭组合作用下的受力状况,研制了钻杆接头拉扭实验台,并在实验台上研究钻杆接头螺纹在三种工况的应变分布规律。最后实验研究了钻杆接头螺纹紧密距间隙取值的合理范围。  研究结果表明,钻杆接头各扣螺纹受力非均匀分布,靠近台肩面三扣受力最大,远离台肩面各扣螺纹受力逐渐减小;上扣扭矩过低影响钻杆的承载能力;增大接头螺纹锥度、降低齿高可以使各扣螺纹受力趋于均匀,减小承载面牙侧角可以减小齿面的最大接触应力,能够提高钻杆的承载能力。为反井钻杆接头结构设计提供参考。
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