石油钻杆是开采石油和天然气的重要工具,在钻井过程中,它是连接地面和地下的枢纽。钻杆通过接头连接起来,接头上加工有内、外螺纹,用以连接各单根钻杆。在钻井过程中,钻杆接头受力复杂、工作环境非常苛刻,它往往是钻井设备与工具中的薄弱环节。API钻杆的脱扣、刺漏及扭断事故是常见的钻井事故,对钻杆接头的结构改进是目前研究的重点。有限元法是研究钻杆接头的重要工具,本文根据钻杆接头的特点,建立了钻杆接头的有限元模型,同时利用摩擦试验机测定了钻杆接头的摩擦系数,作为分析的依据,保证了有限元计算结果的可靠性。利用建立的有限元模型,分析了钻杆接头螺纹牙上载荷的分布规律,同时,对API结构进行了详细分析后,给出了几种应力减轻结构,可以有效地改善API接头的应力分布情况。在API接头的基础上,设计了一种新型双台肩钻杆接头,并获得了专利,对该结构和API接头结构进行了对比分析,结果表明,该结构大大提高了接头的抗扭能力,很好的改善了钻杆接头的应力分布情况。该接头已经投入生产,获得了较好的使用效果。为了进一步提高接头的密封能力,设计了一种斜面台肩结构来改善钻杆接头的密封性能,与API结构相比有效的提高了密封性能。以上改进过程首先经过详细的有限元计算,并且在工厂进行了试验验证,与实际情况相符合。