(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210766275.0 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 练章华　万智勇　林铁军　张强　 于浩　赵朝阳　彭先波　 (74)专利代理 机构 四川北新 律师事务所 513 66 专利代理师 李琳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) E21B 17/042(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种钻柱双台肩接 头台肩优化设计方法 (57)摘要 本发明提供了一种钻柱双台肩接头台肩优 化设计方法， 包括： 首先确定所要计算的钻柱双 台肩接头， 记录该钻柱双台肩接头的材料力学参 数和结构参数； 然后确定钻柱双台肩接头中的钻 具类型； 根据不同的钻具类型使用对应的强度计 算方法， 根据力学参数和结构参数计算出钻具的 强度和内、 外台肩的变形量， 再通过双台肩法尔 公式计算出钻柱双台肩接头的上扣扭矩； 最后根 据计算的内、 外台肩的变形量和双台肩的上扣扭 矩， 得到内台肩的间隙设计尺 寸和上扣扭矩大小 的最优设计参数组合； 本发明有效解决了带扭矩 台肩的钻柱螺纹接头上、 卸扣过程中台肩塑形变 形难观察、 上扣扭矩难确定等问题， 实现了钻柱 螺纹接头上扣扭矩的高效和精确的设计 。 权利要求书4页 说明书11页 附图5页 CN 115114790 A 2022.09.27 CN 115114790 A 1.一种钻柱双台肩接 头台肩优化设计方法， 其特 征在于， 具体包括以下步骤： 步骤一： 确定所要计算的钻柱双台肩接头， 记录该钻柱双台肩接头的材料力学参数和 结构参数； 步骤二： 确定步骤一中钻柱双台肩接头中的钻具类型； 根据不同的钻具类型使用对应 的强度计算方法， 根据步骤一中的力学参数和结构参数计算出钻具螺纹强度； 步骤三： 根据步骤二计算出来的强度参数， 进行理论分析， 计算出双台肩的变形量， 所 述双台肩包括内 台肩和外台肩， 再通过双台肩法尔公式计算出双台肩的上扣扭矩； 步骤四： 根据步骤三计算的外台肩和内台肩的变形量和双台肩的上扣扭矩， 得到外台 肩和内台肩的间隙设计尺寸和上扣扭矩大小的最优设计参数组合。 2.根据权利要求1所述的一种 钻柱双台肩接头台肩优化设计方法， 其特征在于， 步骤一 中输入的钻柱双台肩接头的材料力学参数和结构参数包括螺纹类型、 内外台肩距离、 内台 肩角度、 内外径、 基面螺纹节圆直径、 母扣镗孔直径、 母扣至端面长度、 公扣长度、 公扣大小 端直径、 螺纹每英寸牙数、 螺纹锥度、 螺纹截底高度、 螺纹不截顶高度和牙型半角 角度。 3.根据权利要求1所述的一种 钻柱双台肩接头台肩优化设计方法， 其特征在于， 步骤二 中强度计算包括钻柱螺纹连接扭矩强度计算， 钻柱螺纹连接扭矩强度计算包括内台肩和外 台肩的抗扭强度， 所述 抗扭强度通过双台肩法尔公式计算。 4.根据权利要求3所述的一种 钻柱双台肩接头台肩优化设计方法， 其特征在于， 步骤二 中钻具确定为钻杆时， 需要进行钻杆螺纹处的抗拉强度计算、 抗内压强度计算和扭矩强度 计算。 5.根据权利要求3所述的一种 钻柱双台肩接头台肩优化设计方法， 其特征在于， 所述步 骤二中钻 具确定为钻铤时， 需要进 行钻铤弯曲强度比计算、 钻铤螺纹处的抗拉强度计算、 抗 内压强度计算和扭矩强度计算。 6.根据权利要求1所述的一种 钻柱双台肩接头台肩优化设计方法， 其特征在于， 步骤三 具体为： 根据步骤二中计算的强度数据， 设定公扣第一扣的应力S1的值， 先计算出双台肩的 变形量， 上扣至内台肩刚好接触时产生外台肩变形量ΔL， 此时内台肩还没有产生接触力， 所述外台肩附近变形量ΔL包括公扣根部产生的变形ΔL1、 公扣3P处外台肩处螺纹产生的 变形ΔL2、 母扣端部产生的变形ΔL3和母扣3P处外台肩处螺纹产生的变形ΔL4； 外台肩变形量计算公式如下： ΔL＝ΔL1+ΔL2+ΔL3+ΔL4 (5) 继续上扣后再产生内台肩变形量ΔL ′包括公扣鼻尖的变形ΔL5、 公扣3P处根部内台肩权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115114790 A 2处螺纹产生的变形ΔL6、 母扣根部产生的变形ΔL7和母扣3P处内台肩处螺纹产生的变形Δ L8； 内台肩变形量计算公式如下： ΔL′＝ΔL5+ΔL6+ΔL7+ΔL8 (10) 式中， E为材料弹性模量， 单位为psi； P为螺纹螺距， 单位为in； S1为公扣第一扣根处应 力， 单位为psi； S3为母扣应力， 单位为psi； S5为公扣鼻尖处应力， 单位为psi； S6为公扣3P处 根部应力， 单位为psi； S7为母扣根部应力， 单位为psi； S8为母扣3P处外台肩处应力， 单位为 psi； L1为公扣第一扣根处长度， 单位为in； L3为母扣处长度， 单位为in； L5为公扣鼻尖处长 度， 单位为in； L7为母扣根部 长度， 单位 为in； 具体计算公式如下： 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115114790 A 3