雙級螺紋連接裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及螺紋連接結構技術領域，是一種雙級螺紋連接裝置，其包括公端和母端，公端由大徑段外螺紋和小徑段外螺紋組成，母端由小徑段內螺紋和大徑段內螺紋組成，大徑段外螺紋和小徑段內螺紋嚙合連接，小徑段外螺紋與大徑段內螺紋嚙合連接，大徑段外螺紋、小徑段外螺紋、大徑段內螺紋和小徑段內螺紋的錐度均為0°。本實用新型結構合理而緊湊，使用方便，雙級螺紋可以有效分擔負荷，有效解決了單級螺紋兩端齒牙負荷過大的問題；零錐度設置，可保證在壁厚較薄的情況，車制雙段螺紋結構，保證無磁鉆桿和定向接頭連接的穩固和有效；雙級螺紋入扣，使得螺紋連接時錯扣率降低，而且雙級螺紋一起旋緊，上扣的效率也大大提高。
【專利說明】
雙級螺紋連接裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及螺紋連接結構技術領域，是一種雙級螺紋連接裝置。
【背景技術】
[0002]隨著油田生產進入二次開發、重復開發的階段，為了保持油田產量“穩產增產”，并實現“降本增效”的目標，用工程手段在原油井的套管內開窗側鉆，以避開原直井形成新井目艮，從而開發邊際、底水等需要低成本二次開發的低效油藏。對于5 1/2〃套管開窗側鉆井，工程上選擇直徑為Φ 118mm小井眼鉆頭，而鉆桿為Φ 73mm普通斜坡鉆桿，在定向鉆井時選用下部動力鉆具進行定方位鉆進，其鉆具組合為:Φ 118mm鉆頭+ Φ 95mm單彎外殼螺桿+ Φ88.9mm定位接頭+ Φ 88.9mm無磁鉆桿+ Φ 73mm普通斜坡鉆桿。其中無磁鉆桿的作用是給放置在其中的MffD(LWD)隨鉆測斜儀提供無磁環境，以保證儀器測量數據的準確、有效。為使測斜儀器安全放置在無磁鉆桿內并不會造成鉆井液循環的過大循環壓耗，需要無磁鉆桿最小內徑為Φ 60mm。同時為了滿足底部鉆具抗扭、抗彎、抗震以及密封安全性等要求，需要鉆具連接螺紋在壁厚薄的前提下，具有良好的機械性能、抗脫扣能力、自鎖能力及密封性能。為了滿足以上要求，采用API標準螺紋結構進行連接時，往往需要對無磁鉆桿和定向接頭分別進行鐓粗，工藝復雜、成本過高。

【發明內容】

[0003]本實用新型提供了一種雙級螺紋連接裝置，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有側鉆用無磁鉆桿與定位接頭之間的螺紋連接結構存在的問題:即在壁厚較薄的情況下難以滿足對抗扭、抗彎、抗震以及密封等性能的要求。
[0004]本實用新型的技術方案是通過以下措施來實現的:一種雙級螺紋連接裝置，包括公端和母端，公端由大徑段外螺紋和小徑段外螺紋由上至下依次一體固定在一起，母端由小徑段內螺紋和大徑段內螺紋由上至下依次一體固定在一起，大徑段外螺紋和小徑段內螺紋嚙合連接，小徑段外螺紋與大徑段內螺紋嚙合連接，大徑段外螺紋、小徑段外螺紋、大徑段內螺紋和小徑段內螺紋的錐度均為0°。
[0005]下面是對上述實用新型技術方案的進一步優化或/和改進:
[0006]上述大徑段外螺紋、小徑段外螺紋、大徑段內螺紋和小徑段內螺紋可的牙型均為參數相同的偏梯形螺紋。
[0007]上述偏梯形螺紋的承載面傾角可在6.5°至8.5°之間，偏梯形螺紋的導入面傾角可在19° -21°之間。
[0008]上述偏梯形螺紋的承載面傾角可為7.5°，偏梯形螺紋的導入面傾角可為20°。
[0009]上述偏梯形螺紋的螺距可為6.35mm，齒牙高度為1.27mm，在中徑線處的齒牙厚度為2.82mm，齒頂兩端弧面半徑均為1.5mm，齒底與承載面的連接弧面半徑為1.5mm，齒底與導入面的連接弧面半徑為1.5mm。
[0010]上述對應大徑段外螺紋上方的公端外側可設有上直角臺肩，母端頂端設有上水平密封面，上水平密封面抵緊在上直角臺肩上。
[0011]上述對應大徑段內螺紋下方的母端內側可設有下直角臺肩，公端底端設有下水平密封面，下水平密封面抵緊在下直角臺肩上。
[0012]上述對應大徑段外螺紋與小徑段外螺紋之間的公端外側可設有上密封臺階，對應小徑段內螺紋與大徑段內螺紋之間的母端內側設有下密封臺階，上密封臺階的下端面抵緊在上密封臺階的上端面上。
[0013]上述對應小徑段外螺紋下方的公端外側可有外螺紋密封段，對應大徑段內螺紋上方的母端內側設有內螺紋退刀區，外螺紋密封段的縱向長度大于內螺紋退刀區的縱向長度。
[0014]上述對應大徑段外螺紋上方的公端外側可有密封環槽，密封環槽內安裝有d型密封圈，對應小徑段內螺紋上方的母端內側有內螺紋密封段，內螺紋密封段內側壓緊在d型密封圈外側上。
[0015]本實用新型結構合理而緊湊，使用方便，雙級螺紋可以有效分擔負荷，有效解決了單級螺紋兩端齒牙負荷過大的問題;零錐度設置，可保證在壁厚較薄的情況，車制雙段螺紋結構，保證無磁鉆桿和定向接頭連接的穩固和有效;雙級螺紋入扣，使得螺紋連接時錯扣率降低，而且雙級螺紋一起旋緊，上扣的效率也大大提高。
【附圖說明】
[0016]附圖1為本實用新型最佳實施例的公端主視剖視結構示意圖。
[0017]附圖2為本實用新型最佳實施例的母端主視剖視結構示意圖。
[0018]附圖3為本實用新型最佳實施例的組裝主視剖視結構示意圖。
[0019]附圖4為附圖3的局部結構放大示意圖。
[0020]附圖中的編碼分別為:I為大徑段外螺紋，2為小徑段外螺紋，3為小徑段內螺紋，4為大徑段內螺紋，5為偏梯形螺紋，6為螺紋中徑線，7為上直角臺肩，8為上水平密封面，9為下直角臺肩，10為下水平密封面，11為上密封臺階，12為下密封臺階，13為外螺紋密封段，14為內螺紋退刀區，15為密封環槽，16為d型密封圈，17為內螺紋密封段，α為承載面傾角，β為導入面傾角，P為螺距，H為齒牙高度，L為在螺紋中徑線處的齒牙厚度，LI為外螺紋密封段的縱向長度，L2為內螺紋退刀區的縱向長度，R為弧面半徑。
【具體實施方式】
[0021]本實用新型不受下述實施例的限制，可根據本實用新型的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。
[0022]在本實用新型中，為了便于描述，各部件的相對位置關系的描述均是根據說明書附圖1的布圖方式來進行描述的，如:前、后、上、下、左、右等的位置關系是依據說明書附圖1的布圖方向來確定的。
[0023]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步描述:
[0024]如附圖1、2、3所示，該雙級螺紋連接裝置包括公端和母端，公端由大徑段外螺紋I和小徑段外螺紋2由上至下依次一體固定在一起，母端由小徑段內螺紋3和大徑段內螺紋4由上至下依次一體固定在一起，大徑段外螺紋I和小徑段內螺紋3嚙合連接，小徑段外螺紋2與大徑段內螺紋4嚙合連接，大徑段外螺紋1、小徑段外螺紋2、大徑段內螺紋4和小徑段內螺紋3的錐度均為0°。雙級螺紋相對與單級螺紋，各扣牙尤其是中間位置的扣牙均可以有效分擔負荷，解決了單級螺紋兩端扣牙負荷過大的問題;雙級螺紋連接裝置的大徑段外螺紋1、小徑段外螺紋2、大徑段內螺紋4和小徑段內螺紋3錐度均0°設置，可保證在無磁鉆桿壁厚較薄的情況，車制與定向接頭連接的雙段螺紋結構，保證無磁鉆桿和定向接頭穩固有效連接；雙級螺紋入扣，使得螺紋連接時錯扣率降低，而且雙級螺紋一起旋緊，上扣的效率也大大提升。
[0025]可根據實際需要，對上述雙級螺紋連接裝置作進一步優化或/和改進:
[0026]如附圖1、2、3所示，大徑段外螺紋1、小徑段外螺紋2、大徑段內螺紋4和小徑段內螺紋3的牙型均為參數相同的偏梯形螺紋5。與其它類型的螺紋相比，偏梯形螺紋5的傳動效率略低，但具有工藝性好、牙根強度高、抗扭拉性能好和對中性好的優點。
[0027]根據需要，偏梯形螺紋5的承載面傾角α在6.5°至8.5°之間，偏梯形螺紋5的導入面傾角β在19° -21°之間。承載面傾角α設置在6.5°至8.5°之間，可以使本實用新型耐受拉力更大;導入面傾角β設置在19°-21°之間，有利于螺紋快速安全旋入，可以降低本實用新型的錯扣率。
[0028]如附圖4所示，偏梯形螺紋5的承載面傾角α為7.5°，偏梯形螺紋5的導入面傾角β為20。。
[0029]如附圖4所示，偏梯形螺紋5的螺距P為6.35mm，齒牙高度H為1.27mm，在螺紋中徑線6處的齒牙厚度L為2.82mm，齒頂兩端弧面半徑R均為1.5mm，齒底與承載面的連接弧面半徑R為1.5mm，齒底與導入面的連接弧面半徑R為1.5mm。偏梯形螺紋5的齒牙和齒槽的過渡弧面半徑R均設置為1.5mm，便于生產，而且有利于螺紋快速安全旋入，可以降低本實用新型的錯扣率;偏梯形螺紋5的螺距P為6.35mm，齒牙高度H為1.27mm，在螺紋中徑線6處的齒牙厚度L為2.82mm，以上牙型參數的設置，適于外徑為88.9mm、壁厚為29mm的無磁承壓鉆桿下端和與其相連接的直徑為88.9mm的定向接頭穩固連接，且能夠保證在無磁鉆桿的最小內徑為60mm以上，保證所用鉆測量儀器測量數據的準確有效。
[0030]如附圖1、2、3所示，對應大徑段外螺紋I上方的公端外側設有上直角臺肩7，母端頂端設有上水平密封面8，上水平密封面8抵緊在上直角臺肩7上;或/和，對應大徑段內螺紋4下方的母端內側設有下直角臺肩9，公端底端設有下水平密封面10，下水平密封面10抵緊在下直角臺肩9上;或/和，對應大徑段外螺紋I與小徑段外螺紋2之間的公端外側設有上密封臺階11，對應小徑段內螺紋3與大徑段內螺紋4之間的母端內側設有下密封臺階12，上密封臺階11的下端面抵緊在上密封臺階11的上端面上。兩段螺紋之間設置的上密封臺階11和下密封臺階12，既是輔助扭矩臺肩，又是一道密封，與兩端的上直角臺肩7和下直角臺肩9一起形成金屬對金屬的三道密封，提高了本實用新型的機械密封性。
[0031]如附圖1、2、3所示，對應小徑段外螺紋2下方的公端外側有外螺紋密封段13，對應大徑段內螺紋4上方的母端內側設有內螺紋退刀區14，外螺紋密封段13的縱向長度LI大于內螺紋退刀區14的縱向長度L2;或/和，對應大徑段外螺紋I上方的公端外側有密封環槽15，密封環槽15內安裝有d型密封圈16，對應小徑段內螺紋3上方的母端內側有內螺紋密封段17，內螺紋密封段17內側壓緊在d型密封圈16外側上。外螺紋密封段13的縱向長度LI大于內螺紋退刀區14的縱向長度L2，這樣內外螺紋旋緊時下直角臺肩9和水平密封面10首先接觸，形成第一道金屬對金屬密封，再上扣扭矩繼續增大后中部的上密封臺階11和下密封臺階12接觸，形成第二道金屬對金屬密封，繼續上扣扭矩增大后，上方的上直角臺肩7和上水平密封面8接觸，形成第三道金屬對金屬密封，這樣不僅保證了連接結構的油氣密封性、提高了螺紋連接的機械性能，同時也方便了現場準確控制旋緊位置;d型密封圈16的設置，可以在雙級外端螺紋因臺肩制造公差造成密封不嚴的情況下，起到補充密封作用，并能夠避免流體在該處旋流對螺紋的沖蝕和損壞。
[0032]以上技術特征構成了本實用新型的最佳實施例，其具有較強的適應性和最佳實施效果，可根據實際需要增減非必要的技術特征，來滿足不同情況的需求。
【主權項】
1.一種雙級螺紋連接裝置，其特征在于包括公端和母端，公端由大徑段外螺紋和小徑段外螺紋由上至下依次一體固定在一起，母端由小徑段內螺紋和大徑段內螺紋由上至下依次一體固定在一起，大徑段外螺紋和小徑段內螺紋嚙合連接，小徑段外螺紋與大徑段內螺紋嚙合連接，大徑段外螺紋、小徑段外螺紋、大徑段內螺紋和小徑段內螺紋的錐度均為0°。2.根據權利要求1所述的雙級螺紋連接裝置，其特征在于大徑段外螺紋、小徑段外螺紋、大徑段內螺紋和小徑段內螺紋的牙型均為參數相同的偏梯形螺紋。3.根據權利要求2所述的雙級螺紋連接裝置，其特征在于偏梯形螺紋的承載面傾角在6.5°至8.5°之間，偏梯形螺紋的導入面傾角在19° -21°之間。4.根據權利要求3所述的雙級螺紋連接裝置，其特征在于偏梯形螺紋的承載面傾角為7.5。，偏梯形螺紋的導入面傾角為20°。5.根據權利要求1或2或3或4所述的雙級螺紋連接裝置，其特征在于偏梯形螺紋的螺距為6.35mm，齒牙高度為1.27mm，在中徑線處的齒牙厚度為2.82mm，齒頂兩端弧面半徑均為1.5mm，齒底與承載面的連接弧面半徑為1.5mm，齒底與導入面的連接弧面半徑為1.5mm。6.根據權利要求1或2或3或4所述的雙級螺紋連接裝置，其特征在于對應大徑段外螺紋上方的公端外側設有上直角臺肩，母端頂端設有上水平密封面，上水平密封面抵緊在上直角臺肩上;或/和，對應大徑段內螺紋下方的母端內側設有下直角臺肩，公端底端設有下水平密封面，下水平密封面抵緊在下直角臺肩上;或/和，對應大徑段外螺紋與小徑段外螺紋之間的公端外側設有上密封臺階，對應小徑段內螺紋與大徑段內螺紋之間的母端內側設有下密封臺階，上密封臺階的下端面抵緊在上密封臺階的上端面上。7.根據權利要求5所述的雙級螺紋連接裝置，其特征在于對應大徑段外螺紋上方的公端外側設有上直角臺肩，母端頂端設有上水平密封面，上水平密封面抵緊在上直角臺肩上；或/和，對應大徑段內螺紋下方的母端內側設有下直角臺肩，公端底端設有下水平密封面，下水平密封面抵緊在下直角臺肩上;或/和，對應大徑段外螺紋與小徑段外螺紋之間的公端外側設有上密封臺階，對應小徑段內螺紋與大徑段內螺紋之間的母端內側設有下密封臺階，上密封臺階的下端面抵緊在上密封臺階的上端面上。8.根據權利要求1或2或3或4或7所述的雙級螺紋連接裝置，其特征在于對應小徑段外螺紋下方的公端外側有外螺紋密封段，對應大徑段內螺紋上方的母端內側設有內螺紋退刀區，外螺紋密封段的縱向長度大于內螺紋退刀區的縱向長度;或/和，對應大徑段外螺紋上方的公端外側有密封環槽，密封環槽內安裝有d型密封圈，對應小徑段內螺紋上方的母端內側有內螺紋密封段，內螺紋密封段內側壓緊在d型密封圈外側上。9.根據權利要求5所述的雙級螺紋連接裝置，其特征在于對應小徑段外螺紋下方的公端外側有外螺紋密封段，對應大徑段內螺紋上方的母端內側設有內螺紋退刀區，外螺紋密封段的縱向長度大于內螺紋退刀區的縱向長度;或/和，對應大徑段外螺紋上方的公端外側有密封環槽，密封環槽內安裝有d型密封圈，對應小徑段內螺紋上方的母端內側有內螺紋密封段，內螺紋密封段內側壓緊在d型密封圈外側上。10.根據權利要求6所述的雙級螺紋連接裝置，其特征在于對應小徑段外螺紋下方的公端外側有外螺紋密封段，對應大徑段內螺紋上方的母端內側設有內螺紋退刀區，外螺紋密封段的縱向長度大于內螺紋退刀區的縱向長度;或/和，對應大徑段外螺紋上方的公端外側有密封環槽，密封環槽內安裝有d型密封圈，對應小徑段內螺紋上方的母端內側有內螺紋密封段，內螺紋密封段內側壓緊在d型密封圈外側上。
【文檔編號】E21B17/042GK205577875SQ201620352207
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月25日
【發明人】荊江錄, 胡忠民, 張藝瀚, 馬永貴, 盛志民
【申請人】中國石油集團西部鉆探工程有限公司