田东庄，陈彦宇，李 晴，董萌萌，牟培英

(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)

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]。……