复合载荷工况下特殊螺纹油套管接头三维有限元分析

DOI:10.3969/j.issn.2095-509X.2017.08.008

复合载荷工况下特殊螺纹油套管接头三维有限元分析

刘一源1,纪爱敏1,李一堑1,樊鑫业2,许才斌2

(1.河海大学机电工程学院,江苏常州一213022)

(2.江苏常宝钢管股份有限公司,江苏常州一213018)

摘要:考虑螺旋升角,应用SolidWorks 建立某特殊螺纹油套管接头的三维有限元模型并利用AN-SYS 软件进行有限元分析,分析不同复合载荷工况下油套管接头的应力分布情况三分析结果表明:在一定的内压范围内,管体的应力随内压的增大而增大,但对油套管接头的连接强度影响不大;在一定的轴向拉力范围内,轴向拉力的增大不会引起油套管接头螺纹牙两端的应力超过材料屈服强度,但可导致两端螺纹牙发生断裂失效,影响螺纹连接强度;复合载荷工况下,随着内压的增大,油套管管体和接箍出现向外扩张的趋势,密封面上的接触压力不断增大,可以起到提高油套管接头密封性能的效果三

关键词:ANSYS ;油套管接头;复合载荷;应力分布

中图分类号:TH131.3;TE319一一文献标识码:A一一文章编号:2095-509X (2017)08-0041-03一一油套管接头的作用是通过螺纹将多根油套管连接起来形成数千米的密封管柱,从而可以开采到贮藏在地表以下的石油三日益复杂的石油开采环境,对油套管接头的性能要求更加苛刻三为了提升油套管接头的性能,使特殊螺纹油套管接头能够在苛刻的环境下保证较好的密封性能与足够大的连接强度,模拟油套管接头的受力状态,对其进行性能分析是很有必要的[1-3]三对油套管接头施加不同工况下的复合载荷,通过ANSYS 有限元分析软件进行计算,然后根据计算所得的应力云图以及接触压力曲线图可以对油套管接头的性能进行合理的分析三目前,对油套管接头进行的分析研究,普遍采用二维轴对称模型进行有限元分析,由于忽略了螺纹升角[4-5],无法模拟准确的上扣过程,对螺纹二台肩和密封面处发生的塑性变形二粘扣现象也无法得到合理的控制三此外,油套管柱在井下工作时由于受到复杂载荷的作用,可能会导致管柱发生屈曲变形[6-7],在变形段会有弯曲载荷的存在,而弯曲载荷为非轴对称载荷,因此利用二维轴对称模型进行有限元分析就会产生较大的误差[8-9]三三维油套管接头模型是通过油套管与接箍间的螺纹

啮合形成复杂的空间螺旋曲面,因此采用三维油套管接头有限元模型进行计算得到的结果和实际情况比较相符三为了提升油套管接头的连接强度和密封性以及使用稳定性[10],本文建立了考虑螺纹升角的某特殊螺纹油套管接头的三维有限元模型,

通过施加复合载荷来模拟实际工况下的受力,对油套管接头进行有限元分析三

1　特殊螺纹油套管接头有限元模型的建立

本文以某钢管有限公司生产的?177.80?

9.19mm HQSC 特殊螺纹油套管接头为研究对象,利用三维设计软件SolidWorks 分别建立油套管二接箍几何模型,再装配为一体,如图1所示三该油套管接头采用改进的偏梯形螺纹,承载面角度为-3?,导向面角度为10?,螺纹锥度为1?16,密封

面采用锥面/锥面密封,扭矩台肩为逆向角15?,可以起到较好的辅助密封的效果,该特殊螺纹油套管接头的内二外螺距均为25.4mm /(5牙)三

特殊螺纹油套管接头有限元模型如图2所示,该模型采用八节点六面体单元,节点数为195835,单元数为169326三运用Hypermesh 软件划分好网格,

收稿日期:2017-07-03

作者简介:刘源(1991 ),男,河南商丘人,河海大学硕士研究生,主要从事数字化设计方面的研究三

四

14四2017年8月一一一一一一一一一一一一一一一一机械设计与制造工程一一一一一一一一一一一一一一一一一Aug.2017第46卷第8期一一一一一一一一一一Machine Design and Manufacturing Engineering一一一一一一一一一一一Vol.46No.8万方数据

各种螺纹尺寸与结构大全

螺纹 第一章国标螺纹的一般知识 一.螺纹的分类 1.螺纹分内螺纹和外螺纹两种； 2.按牙形分可分为：１）三角形螺纹２）梯形螺纹３）矩形螺纹４）锯齿形螺纹； 3.按线数分单头螺纹和多头螺纹； 4.按旋入方向分左旋螺纹和右旋螺纹两种, 右旋不标注，左旋加LH，如M24× 1.5LH； 5.按用途不同分有：米制普通螺纹、用螺纹密封的管螺纹、非螺纹密封的管螺纹、60°圆锥管螺纹、米制锥螺纹等 二.米制普通螺纹 1.米制普通螺纹用大写M表示，牙型角2α=60°（α表示牙型半角）； 2.米制普通螺纹按螺距分粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹两种； 2.1.粗牙普通螺纹标记一般不标明螺距，如M20表示粗牙螺纹；细牙螺纹标记必须标明螺距，如M30×1.5表示细牙螺纹、其中螺距为1.5。 2.2.普通螺纹用于机械零件之间的连接和紧固，一般螺纹连接多用粗牙螺纹，细牙螺纹比同一公称直径的粗牙螺纹强度略高，自锁性能较好。 3.米制普通螺纹的标记：M20-6H、M20×1.5LH-6g-40,其中M 表示米制普通螺纹，20表示螺纹的公称直径为20mm，1.5表示螺距，LH表示左旋，6H、6g表示螺纹精度等级，大写精度等级代号表示内螺纹，小写精度等级代号表示外螺纹，40表示旋合长度； 3.1.常用米制普通粗牙螺纹的螺距如下表(螺纹底孔直径：碳钢φ＝公称直径－P；铸铁φ＝公称直径－1.05~1.1P；加工外螺纹光杆直径取φ＝公称直径－0.13P)： 表1 常用米制普通粗牙螺纹的直径/螺距

3.2.米制普通内螺纹的加工底孔直径可用下式作近似计算：d=D-1.0825P,其中Ｄ为公称直径，Ｐ为螺距。 三.用螺纹密封的管螺纹（GB 7306与ISO7/1相同） 1.用螺纹密封的管螺纹不加填料或密封质就能防止渗漏。用螺纹密封的管螺纹有圆柱内螺纹和圆锥外螺纹、圆锥内螺纹和圆锥外螺纹两种连接形式。压力在5×105Pa以下时，用前一种连接已足够紧密，后一种连接通常只在高温及高压下采用。 2.用螺纹密封的管螺纹内螺纹有圆锥、圆柱两种形式。外螺纹只有圆锥一种形式。牙型如下：锥度1：16，牙形角55°，旧螺纹标准示例：ZG3/8； 3.标记示例： 圆锥内螺纹Rc 3/8 圆柱内螺纹Rp3/8 圆锥外螺纹R3/8 当螺纹为左旋螺纹时Rc 3/8-LH（LH表示左旋螺纹） 常用螺纹(标记：Rc 3/8、Rp3/8、R3/8)的基本尺寸： 表2

常用螺纹详细尺寸参数

螺纹类型外圆刀具尺寸 攻(车)螺纹前外径(工序 卡标注用） 外螺纹6g(2A) 零件图标注用 内螺纹 6H(2B) 零件图标注用 内孔刀具尺寸 攻(车)螺纹前内径(工序 卡标注用) M3*0.5 Φ3(-0.05/-0.1)Φ3(-0.02/-0.126)Φ2.459(+0.14/0)Φ2.5(+0.08/0) M3*0.35 Φ3(-0.05/-0.1)Φ3(-0.019/-0.104)Φ2.621(+0.1/0)Φ2.6(+0.12/+0.04) M4*0.7 Φ4(-0.05/-0.15)Φ4(-0.022/-0.162)Φ3.242(+0.18/0)Φ3.3(+0.1/0) M4*0.5 Φ4(-0.05/-0.1)Φ4(-0.02/-0.126)Φ3.459(+0.14/0)Φ3.5(+0.1/0) M5*0.8 Φ5(-0.05/-0.15)Φ5(-0.024/-0.174)Φ4.134(+0.2/0)Φ4.2(+0.1/0) M5*0.5 Φ5(-0.05/-0.1)Φ5(-0.02/-0.126)Φ4.459(+0.14/0)Φ4.5(+0.1/0) M6*1 Φ6(-0.05/-0.15)Φ6(-0.026/-0.206)Φ4.917(+0.236/0)Φ5(+0.1/0) M6*0.75 Φ6(-0.05/-0.15)Φ6(-0.022/--0.162)Φ5.188(+0.19/0)Φ5.2(+0.1/0) M8*1.25 Φ8(-0.1/-0.2)Φ8(-0.028/--0.240)Φ6.647(+0.265/0)Φ6.8(+0.1/0) M8*1 Φ8(-0.1/-0.2)Φ8(-0.026/-0.206)Φ6.917(+0.236/0)Φ7(+0.1/0) M8*0.75 Φ8(-0.05/-0.15)Φ8(-0.022/-0.162)Φ7.188(+0.19/0)Φ7.2(+0.1/0) M10*1.5 Φ10(-0.1/-0.2)Φ10(-0.032/-0.268)Φ8.376(+0.3/0)Φ8.5(+0.1/0) M10*1.25 Φ10(-0.1/-0.2)Φ10(-0.028/-0.24)Φ8.647(+0.0.265/0)Φ8.8(+0.1/0) M10*0.75 Φ10(-0.05/-0.15)Φ10(-0.022/-0.162)Φ9.188(+0.19/0)Φ9.25(+0.1/0) M10*1 Φ10(-0.1/-0.2)Φ10(-0.026/-0.206)Φ8.917(+0.236/0)Φ9(+0.1/0) M12*1 Φ12(-0.1/-0.2)Φ12(-0.026/-0.206)Φ10.917(+0.236/0)Φ11(+0.1/0) M12*1.75 Φ12(-0.1/-0.2)Φ12(-0.034/-0.299)Φ10.106(+0.335/0)Φ10.3(+0.1/0) M12*1.25 Φ12(-0.1/-0.2)Φ12(-0.028/-0.24)Φ10.647(+0.265/0)Φ10.8(+0.1/0) M12*1.5 Φ12(-0.1/-0.2)Φ12(-0.032/-0.268)Φ10.376(+0.3/0)Φ10.5(+0.1/0) M14*2 Φ14(-0.15/-0.25)Φ14(-0.038/-0.318)Φ11.835(+0.375/0)Φ12.1(+0.1/0) M14*1.5 Φ14(-0.15/-0.25)Φ14(-0.032/-0.268)Φ12.376(+0.3/0)Φ12.5(+0.1/0) M14*1 Φ14(-0.05/-0.15)Φ14(-0.026/-0.206)Φ12.917(+0.236/0)Φ13(+0.1/0) M16*1 Φ16(-0.05/-0.15)Φ16(-0.026/-0.206)Φ14.917(+0.236/0)Φ15((+0.1/0) M16*2 Φ16(-0.15/-0.25)Φ16(-0.038/-0.318)Φ13.835(+0.375/0)Φ14.1(+0.1/0) M16*1.5 Φ16(-0.15/-0.25)Φ16(-0.032/-0.268)Φ14.376(+0.3/0)Φ14.5(+0.1/0) M18*1.5 Φ18(-0.15/-0.25)Φ18(-0.032/-0.268)Φ16.376(+0.3/0)Φ16.5(+0.1/0)

油、套管、钻杆螺纹实用尺寸

油套管螺纹参数GB9553.1-1999 二○○三年四月

说明 1、手紧紧密距“A”是基本机紧上扣内的基本留量。 2、对于基本机紧上扣，接箍或内螺纹端面旋紧至消失点端面。 3、对于8牙/25.4mm圆螺纹套管，Lc=(L4-28.58)mm。对于偏梯形套管螺纹Lc=(L7-10.16)mm。 4、对于井下工具上的圆螺纹，消失锥角任选。 5、手紧面即基面。 6、完整螺纹 对于外螺纹，第1牙完整螺纹是靠近倒角的螺纹，对于内螺纹，是靠近端面的螺纹，且牙底两侧都是完整螺纹。 对于油管最后一牙完整螺纹的位置在距外螺纹端面（L4-g）处，对于偏梯形螺纹，在距外螺纹端面L7处；对于圆螺纹套管，在管端至螺纹消失点长度(L4-12.70)处。对于内螺纹，最后一牙完整螺纹的位置应距接箍中心或整体连接油管内螺纹小端J+1p。 7、偏梯形套管螺纹上的中径是大径和小径的中间值。 8、偏梯形外螺纹的完全螺纹长度L7即为管端至E7平面长度。 9、计算值说明： （1）圆螺纹内螺纹大端小径 8牙/25.4mm圆螺纹D6=E1+M/16-（H－2Scn）＝E1＋M/16-1.734； 10牙/25.4mm圆螺纹D6＝E1＋M/16-（H－2Scn）=E1+M/16-1.336; (2)圆螺纹外螺纹小端大径 8牙/25.4mm圆螺纹D5=(E1-L1/16)+(H-2S cs)=E1-L1/16+1.734 10牙/25.4mm圆螺纹D5=(E1-L1/16)+(H-2S cs)=E1-L1+1.336 (3)偏梯螺纹外螺纹小端大径 41/2-133/8 (锥度1:16) D5=E7-L7/16+1.575 16-20(锥度1:12) D5=E7-L7/12+1.575 (4) 偏梯螺纹内螺纹大端小径 41/2-133/8 (锥度1:16) D6=E7+M/16-1.575 16-20(锥度1:12) D6=E7-M/12-1.575

常用螺栓的标准及规格表

常用螺栓的标准及规格表 国家标准规定了螺纹规格为M3~M64,A和B级的六角头螺栓.A级用于D<=24和L<=10D或 L<=150mm(按较小值)的螺栓;B级用于D>24或L>10D或L>150(按较小值)的螺栓 外六角螺栓尺寸规格(如图) 钢结构连接用螺栓性能等级分、、、、、、、、等10余个等级，其中级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×=240MPa级 性能等级级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。

常用螺丝规格表

强度等级所谓级和级，是指螺栓的抗剪切应力等级为和，公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用""表示强度的，，X*100=此螺栓的抗拉强度，，X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度（因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10）。如级则此螺栓的抗拉强度为：400MPa 屈服强度为：400*8/10=320MPa 另：不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，意义另有解释 度量 当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），相当于我国旧制的市寸，在美国、英国等欧美国家使用较多。 1、公制计量：（10进制） 1m =100 cm=1000 mm 2、英制计量：（8进制） 1英寸=8英分 1英寸= mm 3/8¢¢× = 3、1/4¢¢以下的产品用番号来表示其称呼径，如：

常用钻头、钻杆接头、钻铤螺纹尺寸表

常用钻头、钻杆接头、钻铤螺纹尺寸表 序号钻头、钻杆、 钻铤规格 螺纹 代号 螺纹 牙型 螺 距 (mm) 锥 度 倾 斜 角 外螺纹 锥体大 端大径 (mm) 外螺纹 锥体 长度 (mm) 内螺纹有 效螺纹最 小长度 （mm） 内螺纹 锥体 长度 (mm) 内螺纹 镗孔大 端直径 (mm) 内螺纹锥 体在端面 小径 (mm) 1 φ89钻铤 2 3/8IF/NC26 V0.065 6.35 1:6 4°45′48″73.050 76.2 79.4 92.1 74.6 67.78 2 φ73钻杆/ φ105钻铤2 7/8IF-NC31 -211/210 6.35 1:6 4°45′48″86.131 88.9 92.1 104.8 87.7 80.86 3 φ89钻杆/ φ121钻铤/ φ127钻铤3 1/2IF-NC38 -311/310 6.35 1:6 4°45′48″102.006 101.6 104.8 117.5 103.6 96.74 4 φ146钻铤 4 1/2FH-421V0.040 5.08 1:4 7°7′30″121.717 101.6 104.8 117. 5 123.8 116.45 5 φ146钻铤 φ152钻铤/ φ159钻铤 4IF-NC46 4A11/4A10 V0.065 6.35 1:6 4°45′48″122.784 114.3 11 7.5 130.2 124.6 117.51 6 φ127钻杆/ φ165钻铤/ φ178钻铤4 1/2IF-NC50 411/410 6.35 1:6 4°45′48″133.350 114.3 117.5 130.2 134.9 128.07 7 φ203钻铤 5 1/2IF 6.35 1:6 4°45′48″162.484 127 130.2 142.9 163.9 157.21 8 φ152钻头 3 1/2REG/331V0.040 5.08 1:4 7°7′30″88.900 95.2 98.4 111.1 90.5 83.63 9 φ190钻头 φ216钻头 4 1/2REG/431V0.040 5.08 1:4 7°7′30″117.475 107.9 111.1 123.8 119.1 112.21 10 φ244.5钻头 φ311钻头 6 5/8REG/631V0.050 6.35 1:6 4°45′48″152.197 127.0 130.2 142.9 154.0 145.60 11 φ444.5钻头7 5/8REG V0.050 6.35 1:4 7°7′30″177.800 133.3 136.5 149.2 180.2 171.24 12 φ108立轴外加厚φ89钻杆细扣 3.175 1:16 1°47′24″93.724/88.9 77.184 67 80 100.3 90.230

螺纹基本尺寸对照表

英制锥管螺纹基本尺寸及公差（牙形角55o）BSPT

公制螺纹基本尺寸及公差(牙形角60o) M 55°圆锥管螺纹基本尺寸对照表最新下载-汇兴达

55°圆锥管螺纹基本尺寸对照表最新下载-汇兴达55°圆锥管螺纹(BSPT)

聊城市鑫茂祥管业有限公司专业经营钢管规格：5mm*1mm—1020mm*200mm合金钢管、外径22mm-127mm冷轧无缝钢管、外径 127mm-600mm，壁厚16mm-100mm，外径精度±%,壁厚精度±5%热轧中厚壁无缝钢管、16Mn外径400—1600mm、壁厚20—60mm 的大口径厚壁卷管，可定尺到16米及各种规格的无缝方管、异型无缝钢管等.常备钢管种类有:构造用无缝钢管、流体用无 缝钢管、液压无缝钢管、电力用无缝钢管、石油输送用无缝钢管、化肥设备用无缝钢管、煤矿用无缝钢管、不锈钢无缝钢管、化工用无缝钢管、纺织机械用无缝钢管、汽车；水利用无缝钢管，精密无缝钢管、光亮无缝钢管、军工医疗用无缝钢管、管道用无缝钢管、支柱用无缝钢管、合金无缝管、高压无缝管、大口径直缝焊管等。适用于工程、煤矿、纺织、电力、锅炉、机械、军工等各个领域。公司以良好的信用、优质的产品、雄厚的实力、低廉的价钱享誉全国30多个省、市、自治区、直 辖市及国外，产品深得用户依赖。 公司常年销售成都钢铁集团、冶钢集团、包头钢厂、宝钢集团、鞍钢集团、天津大无缝、西宁特钢厂、无锡钢厂、衡阳钢厂等各大钢厂生产的各种无缝钢管及合金管。主营材质：20#、35#、45#、20G、20A、40Mn2、45Mn2、27SiMn、40MnB、20MnVB、20Cr、30Cr、35Cr、40Cr、45Cr、50Cr、 38CrSi、12CrMo 、20CrMo、35CrMo、42CrMo、12CrMoV、12Cr1MoV、38CrMoAL、50CrV、20CrMnSi、30CrMnSi、35CrMnSi、 20CrMnTi、30CrMnTi、12CrNi2、 12CrNi3、12Cr2Ni4、40CrNiMoA、45CrNiMoVA、20G、20MnG、25MnG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12Cr1MoVG、12Cr2MoWVTiB、 12Cr3MoVSiTiB等实行标准：GB/T8162-99构造管、GB/T8163-99流体管、GB/T3087-99中低压锅炉管、GB/T5310-95高压锅炉管、GB/T6479-2000化肥专用管、27SiMn 液压支架管、高压合金管、GB/T9948-85石油裂化管GB9948-88、地质钻探用管YB235-70、汽车半轴套管YB/T5035-96。 现我公司有大量合金管、高压管、无缝方管、异型无缝钢管现货，将以优惠的价钱，批零兼营的方式，为您提供快捷优质的服务，欢迎新老客户前来洽谈、电议。 管螺纹的基本尺寸表 (2010-10-25 15:57:35) 转载▼ 标签： 杂谈 表（1）螺纹基本尺寸G1/2 、ZG1/2 (单位:mm)

石油常用专用管螺纹和管材的类型及规格

石油常用专用管螺纹和管材的类型及规格 一、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纹和管材的主要类型、规格及发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API SPEC 7。（螺纹外观见图3） API SPEC 7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） Number style connection theads V-0.038R NC23-NC77 共计13种 2 内平型 （IF） Internal-flush style connection threads V-0.065 23/8in-51/2in 共计6种 3 贯眼型 （FH） Full-hole style connection threads V-0.065 V-0.050 V-0.040 31/2in-65/8in 共计5种 4 正规型 （REG） Regular style connection threads V-0.050 V-0.040 23/8in-85/8in 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数字型螺纹。

螺纹基本尺寸对照表97187

螺纹基本尺寸对照表 （以及螺纹底孔相关尺寸） 参照机械设计师首册编制 OPMSM 2005年7月

螺纹代号Thread code

一、英制螺纹（螺纹牙型角55度） BSW——英国标准惠氏螺纹（粗牙） BSF——英国标准惠氏螺纹（细牙） G——直管螺纹(外螺纹分A、B两级即在螺纹中径公差有所区别，丝锥分G、G-D)非密封性螺纹 R——锥管外螺纹（旧代号ZG；KG） RC——锥管内螺纹（旧代号ZG；KG） 二、美制螺纹（螺纹牙型角60度） UNC——统一制粗牙螺纹（代替NC） UNF——统一制细牙螺纹（代替NF） UNEF——统一制超细牙螺纹 UN——统一制不变螺距螺纹 UNS——统一制特殊螺纹 三、美制螺纹（螺纹牙型角60度） NPT——一般用途锥管螺纹（旧代号Z、K）（斜角为1°47'即1：16）NPSC——管接头直管内螺纹 NPSM——设备上自由配合，机械连接用直管螺纹 NPTF——干密封锥管螺纹 NPSF——干密封燃料内螺纹 NGT——气瓶用螺纹 四、米制螺纹（螺纹牙型角60度，斜角为1°47'24"即1：16） ZM——米制锥管螺纹

五、其它螺纹 SM——缝纫机螺纹（螺纹牙型角60度，平顶、螺纹底部为园弧形）PZ——气瓶螺纹 5V1至20V1——气门芯螺纹（螺纹牙型角60度，平顶、螺纹底部为园弧形） 六、管螺纹（螺纹牙型角55度，螺纹顶、底部为园弧形约） RC——圆锥内螺纹（螺纹牙型角55度，斜角为1°47'即1：16） RP——圆柱内螺纹（螺纹牙型角55度） R——圆锥外螺纹（螺纹牙型角55度，斜角为1°47'即1：16）七、普通螺纹（螺纹牙型角60度） M——普通螺纹代号 八、特殊螺纹 Tr——梯形螺纹（螺纹牙型角30度） B——锯齿形螺纹（牙型角30×30度）

油管、套管等规格对照表

API油管规格及尺寸 公称尺寸（in）不加厚外径 （mm） 不加厚内径 （mm） 加厚外径 （mm） 加厚内径 （mm） 不加厚接箍 外径（mm） 加厚接箍 外径（mm） 1 1/ 2 48.3 40.3 53.2 40.3 55 63.5 2 3/ 8 60.3 50.3 65.9 50.3 73 78 2 7/ 8 73.0 62.0 78.6 62.0 89.5 93 3 1/ 2 88.9 75.9 95.25 75.9 107 114.5 4 101.6 88.6 107.95 88.6 121 127 4 1/ 2 114.3 100.3 120.65 100.3 132.5 141.5 －1－

石油油管螺纹代号对照表 平式油管螺纹外加厚油管螺纹 GB9253.3 YB239-63 GB9253.3 YB239-63 1.900TBG 1 1/ 2 " 平式扣 1.900UPTBG 1 1/ 2 " 外加厚扣 2 3/ 8 TBG 2" 平式扣 2 3/ 8 UPTBG 2" 外加厚扣 2 7/ 8 TBG 2 1/ 2 " 平式扣 2 7/ 8 UPTBG 2 1/ 2 " 外加厚扣 3 1/ 2 TBG 3" 平式扣 3 1/ 2 UPTBG 3" 外加厚扣 4 TBG 3 1/ 2" 平式扣4UPTBG 3 1/ 2 " 外加厚扣 4 1/ 2 TBG 4" 平式扣 4 1/ 2 UPTBG 4" 外加厚扣 －2－

套管规格及尺寸 外径mm（in）接箍外径 （mm） 内径 （mm） 通径 （mm） 外径 mm（in） 接箍外径 （mm） 内径 （mm） 通径 （mm） 114.3 （4 1/ 2） 127.0 103.9 100.7 177.8 （7） 194.5 166.1 162.9 102.9 99.7 164.0 160.8 101.6 98.4 161.7 158.5 99.6 96.4 159.4 156.2 127 （5）141.3 115.8 112.6 193.7 （7 5/ 8 ） 215.9 178.5 175.3 114.1 111.0 177.0 173.8 112.0 108.8 174.6 171.5 108.6 105.4 171.8 168.7 139.7 （5 1/ 2） 153.7 127.3 124.1 219.1 （8 5/ 8 ） 244.5 205.7 202.5 125.7 122.6 203.7 200.5 124.3 121.1 201.2 198.0 121.4 118.2 198.8 195.6 －3－

API钻具接头螺纹特点1

API钻具接头螺纹的特点、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得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API SPEC7、GB/T9253. 1—1999、SY/T5144—2007及GB/T4749—2003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系列钻具接头螺纹的生产加工和操作使用。 一、螺纹特点 API系列钻具接头螺纹主要用于钻杆、钻铤、钻具稳定器和转换器等钻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：API SPEC 7《旋转钻柱构件规范》（2001年11月第40版）和GB/T9253.1—1999《石油钻杆接头螺纹》。 API SPEC 7将钻具接头螺纹称为“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系列钻具接头螺纹按螺纹形式分为四大类，分类情况见表一。 表一钻具接头螺纹类型 序号螺纹形式英文写法螺纹牙型规格与种类 1 数字型（NC）Number Style Connection Threads V-0.038R NC23~NC77 共计13种 2 内平型（IF）Internal Flush Style Connection Threads V-0.0658 5 2in~ 2 1 5in 共计6种 3 贯眼型（FH）Full Holo Style Connection Threads V-0.065 V-0.050 V-0.040 3 2 1 in~6 8 5 in 共计5种 4 正规型（REG）Regular Style Connection Threads V-0.050 V-0.040 2 8 3 in~8 8 5 in 共计8种 二、螺纹类型 1、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V-0.038R 平顶圆底三角形牙型。牙型特点为：圆形牙底，牙底半径为0.038英寸（0.965毫米）。 数字形螺纹（NC）是API推荐优先使用的螺纹类型。该螺纹有1：6和1：4两种锥度标准，主要应用于钻杆、钻铤、钻具稳定器等钻柱构件的连接，NC50还可应用于在钻头螺纹的连接上。 2、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的通径。所有规格螺纹均采用V-0.065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0.065英寸（1.651毫米）。

常用普通螺纹基本尺寸对照表

常用普通螺纹基本尺寸对照表 标记示例： M24（公称直径为24mm的粗牙普通螺纹）； M24X1.5（公称直径为24mm，螺距为1.5mm的细牙普通螺纹）； M24X1.5左（公称直径为24mm，螺距为1.5mm，方向为左旋的细牙普通螺纹）. 公称直径D，d 螺距 P 中径 D2或d2 小径 D1或d1 第一系列第二系列 1 0.250.838 0.729 0.2 0.870 0.783 1.1 0.25 0.938 0.829 0.2 0.970 0.883 1.2 0.25 1.038 0.929 0.2 1.070 0.983 1.4 0.3 1.205 1.075 0.2 1.270 1.183 1.6 0.35 1.373 1.221 0.2 1.470 1.383 1.8 0.35 1.573 1.421 0.2 1.670 1.583 2 0.4 1.740 1.567 0.25 1.838 1.729 2.2 0.45 1.908 1.713 0.25 2.038 1.929 0.45 2.208 2.013

P D2或d2 D1或d1 第一系列第二系列 3 0.5 2.675 2.459 0.35 2.773 2.621 3.5 （0.6） 3.110 2.850 0.35 3.273 3.121 4 0.7 3.545 3.242 0.5 3.675 3.459 4.5 （0.75） 4.013 3.688 0.5 4.175 3.959 5 0.8 4.480 4.134 0.5 4.675 4.459 6 1 5.350 4.917 0.75 5.513 5.188 （0.5） 5.675 5.459 8 1.25 7.188 6.647 1 7.350 6.917 0.75 7.513 7.188 （0.5）7.675 7.459 10 1.5 9.026 8.376 1.25 9.188 8.647 1 9.350 8.917 0.75 9.513 9.188 （0.5）9.675 9.459 12 1.75 10.863 10.106 1.5 11.026 10.376 1.25 11.188 10.647 1 11.350 10.917 0.75 11.513 11.188 （0.5）11.675 11.459 14 2 12.701 11.835 1.5 13.026 1 2.376 （1.25）13.188 12.647 1 13.350 12.917 （0.75）13.513 13.138

石油钻杆接头螺纹量规

石油钻杆接头螺纹量规 标签： 杂谈石油钻杆接头量规是检验石油钻杆接头螺纹的一种综合量具，根据钻杆接头形式的不同，量规可分为正规型、贯眼型、内平型和数字型四种，每种又有一系列的规格。是石油钻杆接头、水龙头、方钻杆、钻铤等钻杆构件的连接螺纹的检验量具。 石油专用螺纹量规的特点在于：控制塞规和环规的螺纹单项要素（锥度、螺距、半角和塞规中径）；用校对塞规作为检验基准，与它配对的校对环规作为传递基准，把校对环规与校对塞规的配对紧密距，传递给工作规得到互换紧密距，再传递给产品螺纹。 石油螺纹用于石油行业，根据使用需要细分成直的和有锥度的、不同的牙型，其品种、规格较多，主要分为四大类： 1、石油钻具接头螺纹量规，是检验石油钻杆接头、方钻杆和钻铤等钻杆结构件的连接螺纹的检验量具。根据钻具接头形式的不同，量规可分为正规型(REG)、贯眼型(FH)、数字型(NC)三种；而内平型（IF）则在逐步淘汰。 石油钻具接头螺纹量规正规型（REG）规格有23/8REG、 27/8REG、31/2REG、41/2REG、51/2REG、65/8REG、75/8REG、 85/8REG。 贯眼型（FH）规格有31/2FH、41/2FH、51/2FH、65/8FH。

数字型（NC）较常用规格有NC 23、NC 26、NC 31、NC 35、NC 38、NC 40、NC 44、NC 46、NC 50、NC 56、NC 61、NC 70、NC77等等。 2、石油套管螺纹量规， CSG（短圆螺纹套管，螺纹为圆螺纹，齿顶、齿底为圆弧状；锥度为1：16；牙型角为60，牙侧角 为30；螺距为3、175和2、54，牙型高度:1、8 10、1、412，每英寸8牙、10牙时），长圆螺纹套管代号（LCSG）。B CSG（偏梯形螺纹套管，133/8″以下锥度为1：16，16″以上锥度为1：12，螺距为5、08(5牙/寸);牙型高为1、575;牙侧角为3和13,牙型角为13。 注：133/8″以下，螺纹齿顶、齿底与母线平行；16″以上，螺纹齿顶、齿底与轴线平行。C SG常用规格有41/2CSG、5CSG、

钻杆接头扣型介绍

石油专用管螺纹管材的类型及规格之一 ---------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API SPEC 7。 API SPEC 7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 序号螺纹型式螺纹牙型规格与种类 1 数字型（NC） V-0.038R NC23-NC77共计13种 2 内平型（IF） V-0.065 23/8in-51/2in共计6 种 3 贯眼型（FH） V-0.065V-0.050V-0.040 31/2in-65/8in共计5种 4 正规型（REG） V-0.050V-0.040 23/8in-85/8in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数字型螺纹。 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-0.065、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）

中外螺纹尺寸表对照表

螺纹的一般知识 第一章国标螺纹的一般知识 一. 螺纹的分类 1. 螺纹分内螺纹和外螺纹两种； 2. 按牙形分可分为：1）三角形螺纹2）梯形螺纹3）矩形螺纹4）锯齿形螺纹； 3. 按线数分单头螺纹和多头螺纹； 4. 按旋入方向分左旋螺纹和右旋螺纹两种, 右旋不标注，左旋加LH，如M24×1.5LH； 5. 按用途不同分有：米制普通螺纹、用螺纹密封的管螺纹、非螺纹密封的管螺纹、60°圆锥管螺纹、米制 锥螺纹等 二. 米制普通螺纹 1. 米制普通螺纹用大写M表示，牙型角2α=60°（α表示牙型半角）； 2. 米制普通螺纹按螺距分粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹两种； 2.1. 粗牙普通螺纹标记一般不标明螺距，如M20表示粗牙螺纹；细牙螺纹标记必须标明螺距，如M30×1.5 表示细牙螺纹、其中螺距为1.5。 2.2. 普通螺纹用于机械零件之间的连接和紧固，一般螺纹连接多用粗牙螺纹，细牙螺纹比同一公称直径的 粗牙螺纹强度略高，自锁性能较好。 3. 米制普通螺纹的标记：M20-6H、M20×1.5LH-6g-40,其中M 表示米制普通螺纹，20表示螺纹的公称直径为20mm，1.5表示螺距，LH表示左旋，6H、6g表示螺纹精度等级，大写精度等级代号表示内螺纹， 小写精度等级代号表示外螺纹，40表示旋合长度； 3.1. 常用米制普通粗牙螺纹的螺距如下表(螺纹底孔直径：碳钢φ＝公称直径－P；铸铁φ＝公称直径－ 1.05~1.1P；加工外螺纹光杆直径取φ＝公称直径－0.13P)： 表1 常用米制普通粗牙螺纹的直径/螺距 公称螺距P 铸铁底孔碳钢底孔光杆直径公称螺距P 铸铁底孔碳钢底孔光 杆直径 M5 0.8 4.1 4.2 4.9 M24 3 20.8 21 23 .7 M6 1 4.9 5 5.9 M27 3 23.8 24 26 .7 M8 1.25 6.6 6.7 7.9 M30 3.5 26.3 26.5 2 9.6 M10 1.5 8.3 8.5 9.8 M33 3.5 29.3 29.5 3 2.6 M12 1.75 10.3 10.4 11.8 M36 4 31.7 32 35.5 M14 2 11.7 12 13.7 M42 4.5 37.2 37.5 4 1.5 M16 2 13.8 14 15.7 M48 5 42.5 43 47 .5 M18 2.5 15.3 15.5 17.7 M56 5.5 50 50.5 5 5.5 M20 2.5 17.3 17.5 19.7 M64 6 57.5 58 6 3.5

常用普通螺纹基本尺寸

标记示例： M24（公称直径为24mm的粗牙普通螺纹）； M24X1.5（公称直径为24mm，螺距为1.5mm的细牙普通螺纹）； M24X1.5左（公称直径为24mm，螺距为1.5mm，方向为左旋的细牙普通螺纹）. 公称直径D，d 螺距 P 中径 D2或d2 小径 D1或d1 第一系列第二系列 1 0.250.838 0.729 0.2 0.870 0.783 1.1 0.25 0.938 0.829 0.2 0.970 0.883 1.2 0.25 1.038 0.929 0.2 1.070 0.983 1.4 0.3 1.205 1.075 0.2 1.270 1.183 1.6 0.35 1.373 1.221 0.2 1.470 1.383 1.8 0.35 1.573 1.421 0.2 1.670 1.583 2 0.4 1.740 1.567 0.25 1.838 1.729 2.2 0.45 1.908 1.713 0.25 2.038 1.929 0.45 2.208 2.013

P D2或d2 D1或d1 第一系列第二系列 3 0.5 2.675 2.459 0.35 2.773 2.621 3.5 （0.6） 3.110 2.850 0.35 3.273 3.121 4 0.7 3.545 3.242 0.5 3.675 3.459 4.5 （0.75） 4.013 3.688 0.5 4.175 3.959 5 0.8 4.480 4.134 0.5 4.675 4.459 6 1 5.350 4.917 0.75 5.513 5.188 （0.5） 5.675 5.459 8 1.25 7.188 6.647 1 7.350 6.917 0.75 7.513 7.188 （0.5）7.675 7.459 10 1.5 9.026 8.376 1.25 9.188 8.647 1 9.350 8.917 0.75 9.513 9.188 （0.5）9.675 9.459 12 1.75 10.863 10.106 1.5 11.026 10.376 1.25 11.188 10.647 1 11.350 10.917 0.75 11.513 11.188 （0.5）11.675 11.459 14 2 12.701 11.835 1.5 13.026 1 2.376 （1.25）13.188 12.647 1 13.350 12.917 （0.75）13.513 13.138

石油钻杆接头螺纹

GB/T 9253.1－1999 石油钻杆接头螺纹 代替GB/T 9253.1－1988 Threads on rotary shouldered connections for petroleum industry 1 范围 本标准规定了数字型(NC)、内平型(LF)、贯眼型(FH)和正规型(REG)石油钻杆接头螺纹(即带台肩连接螺纹，简称螺纹)的牙型、基本尺寸、公差和标记。 由于数字型螺纹的牙型和锥度较内平型、贯眼型和正规型螺纹更合理。在新产品设计时推荐选用数字型螺纹。 本标准适用于井下工具和钻柱结构件的连接。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 4749－1993 石油钻杆接头螺纹量规。 3定义和符号 本标准采用下列定义。 3.1术语 3.1.1数字型螺纹number (NC) style connection threads 采用V-0.038R螺纹牙型，并以螺纹基面中径的英寸数和十分之一英寸数表示的螺纹。

注：NC10-NC16采用V-0.055牙型 3.1.2内平型螺纹internal-flush(IF)style connection threads 采用V-0.065螺纹牙型，内平型钻杆接头采用的螺纹。 3.1.3贯眼型螺纹full-hole(FH) style connection threads 采用V-0.040、V-0.050或V0.065螺纹牙型，贯眼型钻杆接头采用的螺纹。 3.1.4正规型螺纹regular (REG) style connection threads 采用V-0.040或V-0.050螺纹牙型，正规型钻杆接头采用的螺纹。3.1.5紧密距standoff 在规定的条件下，旋合的内外锥螺纹其规定测量点或面之间的轴向距离。 3.2符号 V-0.038R——牙底圆弧半径为0.038in的牙型代号 V-0.040——牙底为圆弧，牙顶宽度为0.040in的牙型代号 V-0.050——牙底为圆弧，牙顶宽度为0.050in的牙型代号 V-0.055——平牙底，牙顶宽度0.055in的牙型代号 V-0.065——平牙底，牙顶宽度为0.065in的牙型代号 P——螺距 H——原始三角形高度 h n(h s)——内(外)螺纹牙型高度 h an(h as)——内(外)螺纹牙顶高度 Δh an(Δh as)——内(外)螺纹牙顶高偏差

油管、套管规格尺寸对照表

A P I油管规格及尺寸 公称尺寸（in）不加厚外径 （mm） 不加厚内径 （mm） 加厚外径 （mm） 加厚内径 （mm） 不加厚接箍 外径（mm） 加厚接箍 外径（mm） 1 1/ 2 48.3 40.3 53.2 40.3 55 63.5 2 3/ 8 60.3 50.3 65.9 50.3 73 78 2 7/ 8 73.0 62.0 78.6 62.0 89.5 93 3 1/ 2 88.9 75.9 95.25 75.9 107 114.5 4 101.6 88.6 107.95 88.6 121 127 4 1/ 2 114.3 100.3 120.65 100.3 132.5 141.5 －1－

石油油管螺纹代号对照表 平式油管螺纹外加厚油管螺纹 GB9253.3 YB239-63 GB9253.3 YB239-63 1.900TBG 1 1/ 2 " 平式扣 1.900UPTBG 1 1/ 2 " 外加厚扣 2 3/ 8 TBG 2" 平式扣 2 3/ 8 UPTBG 2" 外加厚扣 2 7/ 8 TBG 2 1/ 2 " 平式扣 2 7/ 8 UPTBG 2 1/ 2 " 外加厚扣 3 1/ 2 TBG 3" 平式扣 3 1/ 2 UPTBG 3" 外加厚扣 4 TBG 3 1/ 2" 平式扣4UPTBG 3 1/ 2 " 外加厚扣 4 1/ 2 TBG 4" 平式扣 4 1/ 2 UPTBG 4" 外加厚扣 －2－

套管规格及尺寸 外径mm（in）接箍外径 （mm） 内径 （mm） 通径 （mm） 外径 mm（in） 接箍外径 （mm） 内径 （mm） 通径 （mm） 114.3 （4 1/ 2） 127.0 103.9 100.7 177.8 （7） 194.5 166.1 162.9 102.9 99.7 164.0 160.8 101.6 98.4 161.7 158.5 99.6 96.4 159.4 156.2 127 （5）141.3 115.8 112.6 193.7 （7 5/ 8 ） 215.9 178.5 175.3 114.1 111.0 177.0 173.8 112.0 108.8 174.6 171.5 108.6 105.4 171.8 168.7 139.7 （5 1/ 2） 153.7 127.3 124.1 219.1 （8 5/ 8 ） 244.5 205.7 202.5 125.7 122.6 203.7 200.5 124.3 121.1 201.2 198.0 121.4 118.2 198.8 195.6 －3－