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第 48 卷 第 4 期 煤田地质与勘探 Vol. 48 No.4 2020 年 8 月 COAL GEOLOGY the current research status of thread stress distribution and failure analysis of thread are summarized. The research s of thread stress dis- tribution mainly include analytical , finite element and test . The main causes of thread fail- ure are fatigue failure, brittle fracture and thread gluing. At the same time, the problems in the design and produc- tion of drill pipe threads are analyzed, including the inadequate basic research, the lagging manufacturing technol- ogy and the higher demand of new drilling technology for thread structure. Combined with the technical status of API thread and premium connection of petroleum drill pipe, the development direction of drill pipe thread used coal mine is discussed, including research on large diameter drill pipe thread, development of special thread used in coal mine, optimizing the force distribution of screw thread and the study of the dynamic cyclic composite load test to uate the perance of drill pipe thread, etc. Keywords mining drill pipe; joint thread; API thread; special thread; thread structure 钻杆是煤层瓦斯抽采、探放水和地质勘探等钻 孔施工的主要装备之一。在钻孔施工过程中，钻杆 受拉、压、弯、扭等多种交变载荷的作用，且伴有 震动和冲击。除此之外，钻杆的外表面受孔壁的摩 擦而磨损，其内外表面受泥浆介质，尤其酸性泥浆 介质的腐蚀。当发生埋钻、卡钻等孔内异常事故时， 由于强力回转和起拔，导致因扭矩过大和起拔力过 大出现钻杆断裂失效等事故较为频繁。据统计，钻 ChaoXing 234 煤田地质与勘探 第 48 卷 杆发生失效主要有以下 3 种形式 ① 公接头螺纹大 端第 1 扣至第 2 扣处断裂； ② 母接头开裂或变形成 喇叭口；③ 公母扣磨损严重。上述 3 种类型的失效 都与钻杆螺纹紧密关联， 约占钻杆失效的 70以上， 因此，有效预防螺纹失效对减少钻孔孔内事故具有 十分重要的意义[1-3]。 近年来，随着我国煤矿井下近水平定向钻进技 术的不断发展， 一些超大扭矩的坑道钻机相继问世， 例 如ZDY15000LD 、 ZYWL-20000DS和ZDY- 30000LSD 定向钻机等。 由此衍生出新的钻进工艺与 技术，例如大直径顶板高位水平定向长钻进技术和 复杂地层近水平超长钻进技术等，上述技术能够低 成本、高效率抽采瓦斯，受到矿方的高度认可。但 是，同时使得在钻进过程中钻杆承受的扭矩、拉力 等载荷越来越大，因此，对钻杆的连接强度和密封 性能等提出了更高要求[4-5]。 目前，煤矿用钻杆螺纹主要采用 API 螺纹或改 进后的 API 螺纹，API 螺纹具有加工容易、可重复 上扣和良好的经济性等优点，但其抗拉强度不高、 且不具备气密封特点[6-8]。随着超高压水射流钻进、 超高压水力压裂、空气潜孔锤钻进等新的施工工艺 涌现[9-12]，钻杆螺纹在连接强度和密封性能等方面 已难以满足在复杂地层长钻孔的施工要求。因此， 笔者总结当前煤矿用钻杆螺纹结构特点及研究现 状，分析钻杆螺纹在设计、生产及使用过程中存在 的问题，并结合石油钻杆特殊螺纹的技术特点等， 探讨煤矿用钻杆螺纹的发展方向。 1 钻杆螺纹结构特点 钻杆螺纹的结构形式直接决定了钻杆的连接强 度、使用寿命、加工难易程度及施工过程中的装卸 效率等，并影响用户和钻杆生产企业的经济效益。 因此，设计结构合理，适合加工生产、使用以及具 有经济效益的钻杆螺纹具有十分重要的意义[13]。 目前，煤矿用钻杆螺纹结构种类较多，按牙形 分为三角形螺纹、偏梯形螺纹和梯形螺纹。三角形 螺纹也称圆螺纹，牙形角为 60，圆顶圆底；圆螺 纹因其加工容易、密封性好、有一定的连接强度、 现场维护和使用简单、价格便宜等优点，被广泛使 用[14]。偏梯形螺纹具有 3承载牙侧面和 10引导牙 侧面，不同厂商生产的牙形角略有差别；偏梯形螺 纹能够承受足够大的拉伸或压缩载荷，但其密封性 较低， 尤其是在一定的弯曲应力和轴向拉力作用下， 密封性能进一步降低，因此，一般通过增加扭矩台 肩或密封面来提高其密封性能[15-16]；偏梯形螺纹主 要用于定向钻进类钻杆，如通缆钻杆。梯形螺纹的 牙型为等腰梯形，其牙型角为 30或 90等，具有牙 根强度高、对中性好、工艺性好、螺纹啮合后不易 松动等优点。 按台肩形式，煤矿用钻杆螺纹结构分为单台肩 结构和双台肩结构。双台肩结构的主要目的是控制 上扣扭矩，其抗扭、耐粘扣性、抗压缩和抗弯等性 能参数优于单台肩结构。 双台肩结构在工作过程中， 主台肩面和螺纹段为承受载荷主体，辅助台肩面承 受部分载荷，起一定的过载保护作用[17-18]。双台肩 结构主要应用于高扭矩、高钻压的钻进工况。双台 肩结构分为逆向台肩和直台肩，逆向台肩又细分为 辅助台肩为逆向台肩、主台肩为逆向台肩和主辅台 肩均为逆向台肩 3 种类型，如图 1 和图 2 所示。逆 向台肩能够改善接头接触应力分布，同时使得密封 特性得到改善。主台肩为逆向台肩的主要作用是缓 解母接头胀扣的发生，辅助台肩为逆向台肩的主要 目的是改善密封效果，同时对上扣定位起到很好的 作用。 图 1 双台肩和单台肩螺纹结构 Fig.1 Threaded structure of dual-shoulder and single-shoulder 图 2 辅助台肩为逆向台肩的螺纹结构 Fig.2 Threaded structure of the auxiliary and reverse shoulder 按密封形式，分为弹性密封O 型橡胶圈密封或 聚四氟乙烯的密封环等、金属对金属密封和复合密 封金属密封弹性密封。弹性密封结构比较简单， ChaoXing 第 4 期 田东庄等 煤矿用钻杆螺纹的研究现状及展望 235 即在螺纹端部加工一个或多个密封槽，通过密封环 堵塞螺纹间隙形成密封作用，其寿命有限，一般螺 纹连接 3～5 次后就需更换。金属对金属密封结构是 由光滑的金属表面弹性过盈配合而实现密封的，应 用于高温、高压工况[19-20]。复合密封是金属密封失 效后，靠软密封保证零泄漏。金属-金属密封分为柱 面对柱面密封、锥面对锥面密封和球面对锥面密封 等图 3，其中锥面-锥面密封结构密封效果好，且 比较容易进行高精度加工，被广泛使用。 螺纹紧密距是影响煤矿用钻杆螺纹能否正常拆 卸的最主要因素之一。 在处理钻孔孔内事故过程中， 强力回转和起拔钻杆常常引起螺纹变形严重，导致 钻杆无法正常拆卸[21]。为了便于拆卸，煤矿用钻杆 螺纹采用负紧密距。 若螺纹紧密距值的绝对值较大， 则导致公母螺纹预紧后， 螺纹的有效接触面积减小， 螺纹的连接强度降低，因此，煤矿用钻杆螺纹紧密 距值的绝对值不宜过大。一般地，螺纹紧密距的取 值为-0.8～-3 mm[22-23]。 图 3 密封结构 Fig.3 Sealing structure 2 研究现状 2.1 螺纹应力分布 研究钻杆螺纹应力分布情况主要是分析它在 拉、扭、弯等载荷作用下的受力和变形情况，为优 化螺纹结构提供指导。目前采用的研究方法主要有 解析法、有限元法和试验法。 a. 解析法 应用解析法对钻杆螺纹进行分析 具有很多局限性。假定钻杆公母螺纹在螺纹预紧及 受力后，最大变形量在弹性范围内，通过弹性力学 的本构模型进行力学分析。螺纹啮合后，公母螺纹 的接触面是一个空间螺旋曲面，接触较为复杂。钻 进过程中，钻杆的受力为复合且无规律载荷，啮合 螺纹的局部应力往往超出材料的屈服极限，因此， 难以建立精确的数学模型。虽然传统的弹性力学理 论是在做了很多假设的基础上对钻杆螺纹进行理论 分析，其准确性较低，但这种方法力学概念清楚， 给人以完整的力学形象，具有重要的指导意义[24]。 目前，关于螺纹连接强度的理论研究成果较多，如 许红林[25]采用理论建模的方法系统地建立了一套特 殊螺纹连接强度和密封理论体系。 b. 有限元法 随着有限元技术的飞跃发展， 一 些大型商业有限元软件，如 ANSYS、ABAQUS 等 对钻杆螺纹的分析能力越来越强，这极大地推动了 钻杆螺纹的研究进程。 当前有限元法已经成为研究与 开发钻杆螺纹的主要手段之一。 钻杆螺纹的有限元分 析是一个综合材料非线性和边界条件非线性的弹塑 性接触问题，其中接触分析是重点，也是难点[26-27]。 目前国内外学者主要采用二维轴对称有限元模型研 究不同钻杆螺纹参数对其某一方面性能参数的影响 规律，这些研究对钻杆螺纹的研发具有积极的推动 作用。由于三维模型建模困难、计算复杂，钻杆螺 纹三维有限元分析的研究还没有很大的进展。一些 学者通过建立钻杆螺纹三维模型，在复合载荷下分 析接触应力分布规律，所得结果与螺纹实际受力特 征存在一定的差异[28]。 c. 试验法 试验法在钻杆螺纹性能研究和开 发中具有十分重要的作用。通过室内试验测试钻杆 螺纹在不同轴向力、不同扭矩或不同弯矩下的连接 强度和密封性能。目前煤矿用钻杆螺纹仍主要采用 单一纯静态载荷作为数值仿真的结果验证和评判螺 纹性能的标准[19, 29]。但试验法难以反映钻杆螺纹内 部真实的应力和应变情况。有学者采用光弹性法研 究螺纹连接内部的应变情况，由于螺纹在承受较大 轴向载荷时表面应变比较大，往往超出普通应变片 的测量范围，导致难以了解螺纹在屈服后各个部位 的应力和应变的发展趋势；同时螺纹的失效是在一 瞬间发生的， 如何捕捉瞬时的应变也是一个难题[30]。 2.2 螺纹失效 由于钻杆复杂的受力情况和使用环境，使得钻 杆失效事故屡见不鲜。通过对钻杆的失效分析，能 及时地分析、总结钻杆失效原因，并提出切实有效 的解决措施及预防手段。钻杆螺纹失效种类繁多， 大体分为以下几种类型疲劳破坏、脆断、粘扣、 胀扣、刺扣和密封失效、台肩面和螺纹表面擦伤等， 其中疲劳破坏和脆断占钻杆螺纹失效总量的 80以 上[2,31]。 由此可见， 有效预防钻杆螺纹失效的关键在 ChaoXing 236 煤田地质与勘探 第 48 卷 于预防螺纹疲劳破坏和脆断上。 a. 疲劳破坏 钻杆螺纹疲劳破坏的主要原因 是由于钻杆在弯曲钻孔轨迹中旋转时发生周期性交 变弯曲应力所致。钻杆螺纹的疲劳破坏主要有疲劳 断裂和螺纹牙的剪切失效 2 种形式[32-33]。由于螺纹 接头的刚性比钻杆管体的刚性大，所以应力集中主 要发生在螺纹接头上，大部分钻杆螺纹的断裂均发 生在公接头大端第 1 扣和第 2 扣之间。 b. 脆 断 钻杆螺纹在加工和使用过程中由于 各种原因，如锻造、热处理、车螺纹等，在钻杆接 头的内部或表面已经存在各种类型的裂纹。据研究 表明，钻杆螺纹连接处要承受相当高的局部应力， 致使这一部位的材料处于全面屈服状态。在高应变 的塑性区中，较小的裂纹也可能扩展，进而引起全 面屈服脆性断裂[29]。另外，疲劳破坏和脆断都与材 料冲击功有很大的关系。 c. 粘 扣 粘扣是指钻杆螺纹或主辅台肩面间 的金属粘接在一起，影响钻杆的密封性和结构完整 性，严重时会造成泄漏等事故。目前对螺纹粘扣的 失效机理并没有形成统一的认识，一种观点认为接 触应力过大是引起螺纹粘扣的根本原因，在上扣过 程中，上扣扭矩和几何过盈造成螺纹局部接触应力 过大，导致材料发生塑性变形，产生宏观粘扣现象。 另一种观点认为粘扣是由公母螺纹之间的粘着磨 损、磨料磨损和腐蚀磨损混合引起的一种失效现 象[34-35]。此外，研究表明，发生粘扣一方面与螺纹 自身抗粘扣性能差有关， 另一方面与操作不当有关， 如在螺纹旋合时存在偏斜对扣、高速上扣等。 d. 刺扣和密封失效 刺扣是指高压水或高压 泥浆将钻杆螺纹刺坏的一种破坏形式。根据位置不 同，刺扣可分为螺纹的母线方向刺扣和螺旋方向刺 扣。母线刺扣是由于台肩密封不严，从台肩的缝隙 中刺出，螺纹和台肩都被破坏。发生螺旋刺时，台 肩完好无损，而螺纹根部沿着螺旋方向被高压水刺 出一条通道，引起密封失效[36]。 总之，大量学者采用理论、仿真和试验等方法 对钻杆螺纹失效进行了大量研究，并采用宏观形貌 分析、金相检验、力学性能测试等方法对发生失效 的钻杆螺纹进行分析。如许志倩等[37]依据螺纹啮合 变形协调方程，建立了螺纹牙啮合简化的力学模型， 统计螺纹不同失效形式的概率及可靠度；陈守俊等[35] 对螺纹粘扣失效的过程进行试验，研究接触应力大 小对发生粘扣失效的影响规律；曾钟等[31]采用多种 方法对套管螺纹断裂失效进行分析并提出预防措 施。上述研究对预防螺纹失效、优化螺纹结构具有 十分重要的意义。 3 存在的问题 由于起步较晚，与石油钻杆螺纹相比，我国煤 矿用钻杆螺纹在研发和制造过程中还存在很多问 题，主要表现在以下几方面。 3.1 基础研究工作不到位 我国煤矿用钻杆螺纹的研发经历了从引进、模 仿到自主研发的过程，对螺纹的设计原理，如密封 设计、强度设计、防粘扣设计等方面还缺乏深层次 认识。具体表现为以下几个方面。 ① 密封可靠性低， 由于密封结构设计及公差选 择不当导致在使用过程中，钻杆易发生上扣不到位 或泄漏等，同时螺纹密封结构与接头材料性能之间 的关系研究不足。 ② 复合载荷下螺纹应力分布情况研究不足， 科 研人员采用有限元法在不同拉力、不同扭矩或不同 弯矩下分析了螺纹应力分布情况，但实际中，螺纹 往往受拉、弯、扭等多种载荷，缺乏复合载荷作用 下螺纹的应力分布研究。 ③ 缓解螺纹应力集中方法研究不足， 大量仿真 分析和应用实践表明钻杆公接头大端第 1 扣至第 2 扣处为应力集中区域，在复合载荷下，该处易发生 断裂失效。但针对这一问题，各科研院所及企业未 能提出合理的改进措施，缺乏相关研究[22]。 ④ 粘扣， 由于螺纹过盈量或金属密封面过盈量 选择不当，导致螺纹粘扣或主密封粘接。 ⑤ 上扣扭矩对螺纹连接强度的影响研究不足， 由于煤矿坑道钻机还未实现自动化钻进，上扣扭矩 无法精确控制，导致行业内还未大量开展不同上扣 扭矩对螺纹连接性能影响的研究。 3.2 制造技术滞后 ① 螺纹加工误差大， 目前钻杆螺纹制造企业普 遍采用数控车床批量加工钻杆螺纹，加工误差大， 误差可达 0.1mm，甚至更高。 ② 螺纹检测技术落后， 通过专用的塞规或环规 配合相应的紧密距判断加工的螺纹是否合格。虽然 通过通止规可以判断公母螺纹是否能够正常旋合， 但无法掌握螺纹牙的接触情况，而螺纹牙的接触情 况直接影响螺纹的连接强度和可靠性等。目前行业 内已实现了基于机器视觉的钻杆公螺纹高精度检 测，并建立了公螺纹加工及检测一体化、自动化生 产线[38]。但针对母螺纹高精度、高效、自动化检测 技术的研究仍主要停留在实验室研究阶段，未见商 业化应用的公开报道。 ChaoXing 第 4 期 田东庄等 煤矿用钻杆螺纹的研究现状及展望 237 3.3 钻探新技术对螺纹结构的要求 机械化自动加杆对螺纹结构提出更高的要求。 随着各大矿区大力推进“机械化换人、自动化减人、 智能化无人”绿色智慧矿山建设， 具备机械化自动加 杆功能的坑道钻机具有广阔的市场前景。机械化自 动加杆要求钻杆容易对扣、上扣，钻杆螺纹具有较 大的锥度， 一般建议锥度为 1︰6， 或者锥度比更大。 锥度比较大导致钻杆接头处的过水或过风面积减 少，不能满足大水流量或大风量的钻进工艺要求。 因此，机械化自动加杆对螺纹结构提出了新的较高 要求。 钻探新工艺对螺纹结构提出更高的要求。随着 新的钻孔施工工艺，如超高压水力压裂技术、超高 压水力割缝技术、超高压空气钻进技术等得到逐步 推广，上述施工工艺对钻杆的密封性能提出了较高 要求[39]。 4 展 望 a. 开展大直径钻杆螺纹的研究。随着“以孔代 巷”定向钻进技术和大直径潜孔锤反循环钻进技术 等在各大矿区逐步推广应用，对成孔直径和成孔深 度提出更高要求， 部分矿区要求成孔直径达 300 mm 以上。因此，需要开展大直径钻杆螺纹的研究。 b. 研究适用于机械化自动加杆的螺纹结构。机 械化自动加杆的螺纹需具备较大的锥度比，一般建 议锥度比为 1︰6 或更大， 同时要求具备较大的过水 或过风面积和较好的密封性能。此外，随着煤矿坑 道钻机逐步实现自动化钻进，上扣扭矩能够精确控 制，因此，还需要研究不同型号螺纹结构的最佳上 扣扭矩，提高钻杆螺纹的使用性能。 c. 随着超长定向孔滑动钻进减阻工艺、超高压 水力割缝技术等得到逐步推广，超高强度、超高压 密封钻杆具有广阔的市场前景。研制超高强度、超 高压密封钻杆的关键在于开发具有超高连接强度、 耐超高水压的钻杆螺纹。 石油用特殊螺纹， 即非 API 螺纹具有超高连接强度、优质密封性能、容易上扣 等优点。因此，应结合石油用特殊螺纹开发煤矿用 特殊螺纹。 d. 优化螺纹牙受力分布研究。对煤矿用钻杆螺 纹进行改进或是开发煤矿用特殊螺纹，例如采用变 螺距螺纹、增加应力释放槽、公接头端部螺纹削平 等方式改善螺纹牙受力分布，减少钻杆从公接头大 端第 1 扣至第 2 扣处断裂事故的发生。 e. 研究动态循环复合载荷试验方法评判钻杆 螺纹的性能。由于在实际钻进过程中，钻杆受力状 态非常复杂，受力包括挤压、弯曲、扭转及内外流 体压力等。为模拟井下复杂工况，需研究动态循环 复合载荷试验方法，全方位评判钻杆螺纹的各项性 能指标。 f. 提高螺纹加工精度和检测精度，引进或研制 适合煤矿用钻杆螺纹加工的专用数控管螺纹加工机 床，提高螺纹加工质量；同时探索高精度、高效率 的母螺纹检测方法，如基于激光位移传感器的螺纹 检测、探针接触式螺纹检测、机器视觉螺纹检测等。 激光位移传感器具有量程大、精度高等特点，但对 于牙形角较大的牙形斜面，传感器能够收集反射回 光较少，导致测量困难。探针接触式螺纹检测具有 检测精度高等特点， 但其检测速度较慢。 机器视觉用 于母螺纹检测时，由于在内孔成像畸变严重，因此， 相比其他检测方法， 基于机器视觉技术实现高精度母 螺纹检测难度较大。 总之， 需通过研究先进的管螺纹 制造技术来进一步提高钻杆螺纹加工质量。 请听作者语音介绍创新技术成果 等信息，欢迎与作者进行交流 参考文献References OSID 码 [1] 管朝晖， 杨斌. 工程用钻杆螺纹断裂失效研究[J]. 机械设计与 制造，200912152-154. GUAN Zhaohui，YANG Bin. Fracture failure analysis of the drilling pipe thread used in engineering[J]. Machinery Design Manufacture，200912152-154. [2] 刘志超，冯爽，姚久红，等. 钻杆的失效分析和检测现状及其 研究进展[J]. 热加工工艺，2015，4468-11. LIU Zhichao，FENG Shuang，YAO Jiuhong，et al. Research progress and detection current status and progress of drill pipe failure[J]. Hot Working Technology，2015，4468-11. [3] 陈松林，万军，辛德忠. 钻杆螺纹失效分析及改进措施[J]. 煤 矿机械，2008，2912148-150. CHEN Songlin，WAN Jun，XIN Dezhong. Drill pipe thread failure analysis and measures to improve[J]. Coal Mine Machin- ery，2008，2912148-150. [4] 李泉新，石智军，许超，等. 2 311 m 顺煤层超长定向钻孔高 效钻进技术[J]. 煤炭科学技术，2018，46427-32. LI Quanxin，SHI Zhijun，XU Chao，et al. Efficient drilling technique of 2 311 m ultra-long directional borehole along coal seam[J]. Coal Science and Technology，2018，46427-32. [5] 石智军，姚克，田宏亮，等. 煤矿井下随钻测量定向钻进技术 与装备现状及展望[J]. 煤炭科学技术，2019，47522-28. SHI Zhijun，YAO Ke，TIAN Hongliang，et al. Present situation and prospect of directional drilling technology and equipment while drilling measurement in underground coal mine[J]. Coal Science and Technology，2019，47522-28. ChaoXing 238 煤田地质与勘探 第 48 卷 [6] 王志寰，李成兵，赵明建，等. 井眼弯曲段 API 油套管长 圆螺纹力学分析及仿真[J]. 塑性工程学报，2019，262 317-323. WANG Zhihuan，LI Chengbing，ZHAO Mingjian，et al. Me- chanical analysis and simulation for long-thread of API tubing and casing at the curved portion of borehole[J]. Journal of Plas- ticity Engineering，2019，262317-323. [7] 祝效华，董亮亮，童华，等. 拉弯复合载荷作用下的 API 短 圆套管螺纹力学行为[J]. 石油学报，2013，341157-163. ZHU Xiaohua， DONG Liangliang， TONG Hua， et al. Mechanical behavior of API short round casing thread under tension bending composite load[J]. Acta Petrolei Sinica，2013，341157-163 [8] 高连新， 史交齐. 油套管特殊螺纹接头连接技术的研究现状及 展望[J]. 石油矿场机械，2008，37215-19. GAO Lianxin，SHI Jiaoqi. Recent situation and future of pre- mium tubing/casing connections[J]. Oil Field Equipment，2008， 37215-19. [9] 闫波. 高瓦斯低透气性煤层超高压水力割缝强化增透技术研 究[D]. 徐州中国矿业大学，2019. YAN Bo. Study on permeability enhancement technology of hy- draulic cutting in high gas and low permeability coal seam[D]. XuzhouChina University of Mining Technology，2019. [10] 姜福兴，王博，翟明华，等. 煤层超高压定点水力压裂防冲试 验研究[J]. 岩土工程学报，2015，373526-531. JIANG Fuxing， WANG Bo， ZHAI Minghua， et al. Field tests on fixed-point hydraulic fracture with extra-high pressure in coal seam for rock burst prevention[J]. Chinese Journal of Geotech- nical Engineering，2015，373526-531. [11] 石智军， 李泉新. 煤矿区钻探技术装备新进展与展望[J]. 探矿 工程岩土钻掘工程，2016，4310150-153. SHI Zhijun，LI Quanxin. New progress and prospect of drilling technology and equipment in coal mine area[J]. Exploration En- gineeringRock Soil Drilling and Tunneling，2016，4310 150-153. [12] 李泉新，石智军，田宏亮，等. 我国煤矿区钻探技术装备研究 进展[J]. 煤田地质与勘探，2019，4721-6. LI Quanxin， SHI Zhijun， TIAN Hongliang， et al. Progress in the research on drilling technology and equipment in coal mining areas of China[J]. Coal Geology Exploration，2019，47 2 1-6. [13] 田东庄，石智军，龚城，等. 煤矿井下近水平定向钻进配套钻 杆的研制[J]. 煤炭科学技术，2013，41324-27. TIAN dongzhuang，SHI Zhijun，GONG Cheng，et al. Research and development on drilling pipe matched for horizontal direc- tional drilling in underground mine[J]. Coal Science and Tech- nology，2013，41324-27. [14] 张永强，刘立，陆金福，等. 基于 API 圆螺纹的气密封螺纹 开发及评价[J]. 天然气工业，2017，37568-75. ZHANG Yongqiang，LIU Li，LU Jinfu，et al. Development of gas-tight threads based on API round threads and its ua- tion[J]. Natural Gas Industry，2017，37568-75. [15] 董昌乐. API 圆螺纹套管接头连接强度研究[D]. 西安西安石 油大学，2011. DONG Changle. Study on connection strength of API round thread casing joint[D]. XianXian Shiyou University，2011. [16] 董萌萌. 煤矿井下用 73 mm 高韧性高强度钻杆的研制及应 用[J]. 煤田地质与勘探，2017，452152-156. DONG Mengmeng. Development and application of 73 mm high toughness and high strength drilling pipe[J]. Coal Geology Exploration，2017，452152-156. [17] 狄勤丰， 陈锋， 王文昌， 等. 双台肩钻杆接头三维力学分析[J]. 石油学报，2012，335871-877. DI Qinfeng，CHEN Feng，WANG Wenchang，et al. Three- dimensional mechanical analysis of the double shouldered tool pipe joint[J]. Acta Petrolei Sinica，2012，335871-877. [18] 董昌乐，董萌萌，赵建国，等. 整体式螺旋钻杆的研制及 应用[J]. 煤田地质与勘探，2016，445164-167. DONG Changle，DONG Mengmeng，ZHAO Jianguo，et al. Development and application of integral spiral drill pipe[J]. Coal Geology Exploration，2016，445164-167. [19] 樊秀江. 不同条件下 API 套管螺纹接头密封性能的实验研 究[D]. 西安西安石油大学，2011. FAN Xiujiang. Experimental study on sealing perance of API casing thread joint under different conditions[D]. Xian Xian Shiyou University，2011. [20] 张颖，练章华，周谧，等. 油套管特殊螺纹密封面接触应力松 弛行为研究[J]. 应用力学学报，2019，3661355-1361. ZHANG Ying，LIAN Zhanghua，ZHOU Mi，et al. Study on contact stress relaxation behavior of special thread sealing sur- face of oil casing[J]. Chinese Journal of Applied Mechanics， 2019，36 61355-1361. [21] 吕拴录，康延军，孙德库，等. 偏梯形螺纹套管紧密距检验粘 扣原因分析及上卸扣试验研究[J]. 石油矿场机械，2008， 371082-85. LYU Shuanlu，KANG Yanjun，SUN Deku，et al. Test of screw-on-off and analysis on screw thread splicing for BC[J]. Oil Field Equipment，2008，371082-85. [22] 李驰，曹阳，李金彪. 螺旋槽定向钻杆螺纹强度分析[J]. 煤矿 机械，2019，40569-71. LI Chi，CAO Yang，LI Jinbiao. Strength analysis of directional drill stem thread with spiral groove[J]. Coal Mine Machinery. 2019，40569-71. [23] 张俞， 梅安平. 煤矿用钻杆圆锥螺纹紧密距的优化研究[J]. 矿 山机械，2013，41818-20. ZHANG Yu，MEI Anping. Optimization study on stand-off thread of taper screw of drill pipe used in collieries[J]. Mining Processing Equipment，2013，41818-20. [24] 张颖，练章华，周谧，等. 油套管特殊螺纹密封面微观泄漏机 制研究[J]. 润滑与密封，2019，44893-98. ZHANG Ying，LIAN Zhanghua，ZHOU Mi，et al. Research on micro-leakage mechanism of premium connection sealing sur- ChaoXing 第 4 期 田东庄等 煤矿用钻杆螺纹的研究现状及展望 239 face of tubing and casing[J]. Lubrication Engineering，2019， 44893-98. [25] 许红林. 油套管特殊螺纹连接强度和密封理论研究[D]. 成 都西南石油大学，2015. XU Honglin. Study on joint strength and sealing theory for cas- ing and tubing premium connections[D]. ChengduSouthwest Petroleum University，2015. [26] 张幼振，石智军，田东庄，等. 高强度大通孔钻杆接头圆锥梯 形螺纹的有限元分析及改进设计[J]. 煤炭学报，2010，357 1219-1223. ZHANG Youzhen， SHI Zhijun， TIAN Dongzhuang， et al. Finite element analysis and improved design for taper trapezium joint threads of high-strength drilling rod with big hole[J]. Journal of China Coal Society，2010，3571219-1223. [27] 张晓帅，罗光强，刘狄磊，等. 金刚石绳索取心钻杆接头上扣 扭矩的有限元分析[J]. 煤田地质与勘探，2013，41590-92. ZHANG Xiaoshuai，LUO Guangqiang，LIU Dilei，et al. Finite element analysis about the make-up torque of the joint of dia- mond wireline coring drill pipe[J]. Coal Geology Exploration， 2013，41590-92. [28] 陈锋. 复杂载荷条件下钻具接头三维应力特征分析[D]. 上 海上海大学，2014. CH