雙級(jí)螺紋連接裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及螺紋連接結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，是一種雙級(jí)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(nèi)螺紋和大徑段內(nèi)螺紋組成，大徑段外螺紋和小徑段內(nèi)螺紋嚙合連接，小徑段外螺紋與大徑段內(nèi)螺紋嚙合連接，大徑段外螺紋、小徑段外螺紋、大徑段內(nèi)螺紋和小徑段內(nèi)螺紋的錐度均為0°。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，雙級(jí)螺紋可以有效分擔(dān)負(fù)荷，有效解決了單級(jí)螺紋兩端齒牙負(fù)荷過大的問題；零錐度設(shè)置，可保證在壁厚較薄的情況，車制雙段螺紋結(jié)構(gòu)，保證無磁鉆桿和定向接頭連接的穩(wěn)固和有效；雙級(jí)螺紋入扣，使得螺紋連接時(shí)錯(cuò)扣率降低，而且雙級(jí)螺紋一起旋緊，上扣的效率也大大提高。
【專利說明】
雙級(jí)螺紋連接裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及螺紋連接結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，是一種雙級(jí)螺紋連接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油田生產(chǎn)進(jìn)入二次開發(fā)、重復(fù)開發(fā)的階段，為了保持油田產(chǎn)量“穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)”，并實(shí)現(xiàn)“降本增效”的目標(biāo)，用工程手段在原油井的套管內(nèi)開窗側(cè)鉆，以避開原直井形成新井目艮，從而開發(fā)邊際、底水等需要低成本二次開發(fā)的低效油藏。對(duì)于5 1/2〃套管開窗側(cè)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(shí)選用下部動(dòng)力鉆具進(jìn)行定方位鉆進(jìn)，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(huán)境，以保證儀器測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、有效。為使測斜儀器安全放置在無磁鉆桿內(nèi)并不會(huì)造成鉆井液循環(huán)的過大循環(huán)壓耗，需要無磁鉆桿最小內(nèi)徑為Φ 60mm。同時(shí)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)螺紋結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接時(shí)，往往需要對(duì)無磁鉆桿和定向接頭分別進(jìn)行鐓粗，工藝復(fù)雜、成本過高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供了一種雙級(jí)螺紋連接裝置，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有側(cè)鉆用無磁鉆桿與定位接頭之間的螺紋連接結(jié)構(gòu)存在的問題:即在壁厚較薄的情況下難以滿足對(duì)抗扭、抗彎、抗震以及密封等性能的要求。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的:一種雙級(jí)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(nèi)螺紋和大徑段內(nèi)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(nèi)螺紋嚙合連接，小徑段外螺紋與大徑段內(nèi)螺紋嚙合連接，大徑段外螺紋、小徑段外螺紋、大徑段內(nèi)螺紋和小徑段內(nèi)螺紋的錐度均為0°。
[0005]下面是對(duì)上述實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
[0006]上述大徑段外螺紋、小徑段外螺紋、大徑段內(nèi)螺紋和小徑段內(nèi)螺紋可的牙型均為參數(shù)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)入面的連接弧面半徑為1.5mm。
[0010]上述對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋上方的公端外側(cè)可設(shè)有上直角臺(tái)肩，母端頂端設(shè)有上水平密封面，上水平密封面抵緊在上直角臺(tái)肩上。
[0011]上述對(duì)應(yīng)大徑段內(nèi)螺紋下方的母端內(nèi)側(cè)可設(shè)有下直角臺(tái)肩，公端底端設(shè)有下水平密封面，下水平密封面抵緊在下直角臺(tái)肩上。
[0012]上述對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋與小徑段外螺紋之間的公端外側(cè)可設(shè)有上密封臺(tái)階，對(duì)應(yīng)小徑段內(nèi)螺紋與大徑段內(nèi)螺紋之間的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有下密封臺(tái)階，上密封臺(tái)階的下端面抵緊在上密封臺(tái)階的上端面上。
[0013]上述對(duì)應(yīng)小徑段外螺紋下方的公端外側(cè)可有外螺紋密封段，對(duì)應(yīng)大徑段內(nèi)螺紋上方的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋退刀區(qū)，外螺紋密封段的縱向長度大于內(nèi)螺紋退刀區(qū)的縱向長度。
[0014]上述對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋上方的公端外側(cè)可有密封環(huán)槽，密封環(huán)槽內(nèi)安裝有d型密封圈，對(duì)應(yīng)小徑段內(nèi)螺紋上方的母端內(nèi)側(cè)有內(nèi)螺紋密封段，內(nèi)螺紋密封段內(nèi)側(cè)壓緊在d型密封圈外側(cè)上。
[0015]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，雙級(jí)螺紋可以有效分擔(dān)負(fù)荷，有效解決了單級(jí)螺紋兩端齒牙負(fù)荷過大的問題;零錐度設(shè)置，可保證在壁厚較薄的情況，車制雙段螺紋結(jié)構(gòu)，保證無磁鉆桿和定向接頭連接的穩(wěn)固和有效;雙級(jí)螺紋入扣，使得螺紋連接時(shí)錯(cuò)扣率降低，而且雙級(jí)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(shí)用新型最佳實(shí)施例的公端主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖2為本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的母端主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖3為本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的組裝主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖4為附圖3的局部結(jié)構(gòu)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(nèi)螺紋，4為大徑段內(nèi)螺紋，5為偏梯形螺紋，6為螺紋中徑線，7為上直角臺(tái)肩，8為上水平密封面，9為下直角臺(tái)肩，10為下水平密封面，11為上密封臺(tái)階，12為下密封臺(tái)階，13為外螺紋密封段，14為內(nèi)螺紋退刀區(qū)，15為密封環(huán)槽，16為d型密封圈，17為內(nèi)螺紋密封段，α為承載面傾角，β為導(dǎo)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(nèi)螺紋退刀區(qū)的縱向長度，R為弧面半徑。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。
[0022]在本實(shí)用新型中，為了便于描述，各部件的相對(duì)位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說明書附圖1的布圖方式來進(jìn)行描述的，如:前、后、上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說明書附圖1的布圖方向來確定的。
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0024]如附圖1、2、3所示，該雙級(jí)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(nèi)螺紋3和大徑段內(nèi)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(nèi)螺紋3嚙合連接，小徑段外螺紋2與大徑段內(nèi)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(nèi)螺紋4和小徑段內(nèi)螺紋3的錐度均為0°。雙級(jí)螺紋相對(duì)與單級(jí)螺紋，各扣牙尤其是中間位置的扣牙均可以有效分擔(dān)負(fù)荷，解決了單級(jí)螺紋兩端扣牙負(fù)荷過大的問題;雙級(jí)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(nèi)螺紋4和小徑段內(nèi)螺紋3錐度均0°設(shè)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(jié)構(gòu)，保證無磁鉆桿和定向接頭穩(wěn)固有效連接；雙級(jí)螺紋入扣，使得螺紋連接時(shí)錯(cuò)扣率降低，而且雙級(jí)螺紋一起旋緊，上扣的效率也大大提升。
[0025]可根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)上述雙級(jí)螺紋連接裝置作進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
[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(nèi)螺紋4和小徑段內(nèi)螺紋3的牙型均為參數(shù)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(dòng)效率略低，但具有工藝性好、牙根強(qiáng)度高、抗扭拉性能好和對(duì)中性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0027]根據(jù)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(dǎo)入面傾角β在19° -21°之間。承載面傾角α設(shè)置在6.5°至8.5°之間，可以使本實(shí)用新型耐受拉力更大;導(dǎo)入面傾角β設(shè)置在19°-21°之間，有利于螺紋快速安全旋入，可以降低本實(shí)用新型的錯(cuò)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(dǎo)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(dǎo)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(shè)置為1.5mm，便于生產(chǎn)，而且有利于螺紋快速安全旋入，可以降低本實(shí)用新型的錯(cuò)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(shù)的設(shè)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(wěn)固連接，且能夠保證在無磁鉆桿的最小內(nèi)徑為60mm以上，保證所用鉆測量儀器測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效。
[0030]如附圖1、2、3所示，對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋I上方的公端外側(cè)設(shè)有上直角臺(tái)肩7，母端頂端設(shè)有上水平密封面8，上水平密封面8抵緊在上直角臺(tái)肩7上;或/和，對(duì)應(yīng)大徑段內(nèi)螺紋4下方的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有下直角臺(tái)肩9，公端底端設(shè)有下水平密封面10，下水平密封面10抵緊在下直角臺(tái)肩9上;或/和，對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋I與小徑段外螺紋2之間的公端外側(cè)設(shè)有上密封臺(tái)階11，對(duì)應(yīng)小徑段內(nèi)螺紋3與大徑段內(nèi)螺紋4之間的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有下密封臺(tái)階12，上密封臺(tái)階11的下端面抵緊在上密封臺(tái)階11的上端面上。兩段螺紋之間設(shè)置的上密封臺(tái)階11和下密封臺(tái)階12，既是輔助扭矩臺(tái)肩，又是一道密封，與兩端的上直角臺(tái)肩7和下直角臺(tái)肩9一起形成金屬對(duì)金屬的三道密封，提高了本實(shí)用新型的機(jī)械密封性。
[0031]如附圖1、2、3所示，對(duì)應(yīng)小徑段外螺紋2下方的公端外側(cè)有外螺紋密封段13，對(duì)應(yīng)大徑段內(nèi)螺紋4上方的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋退刀區(qū)14，外螺紋密封段13的縱向長度LI大于內(nèi)螺紋退刀區(qū)14的縱向長度L2;或/和，對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋I上方的公端外側(cè)有密封環(huán)槽15，密封環(huán)槽15內(nèi)安裝有d型密封圈16，對(duì)應(yīng)小徑段內(nèi)螺紋3上方的母端內(nèi)側(cè)有內(nèi)螺紋密封段17，內(nèi)螺紋密封段17內(nèi)側(cè)壓緊在d型密封圈16外側(cè)上。外螺紋密封段13的縱向長度LI大于內(nèi)螺紋退刀區(qū)14的縱向長度L2，這樣內(nèi)外螺紋旋緊時(shí)下直角臺(tái)肩9和水平密封面10首先接觸，形成第一道金屬對(duì)金屬密封，再上扣扭矩繼續(xù)增大后中部的上密封臺(tái)階11和下密封臺(tái)階12接觸，形成第二道金屬對(duì)金屬密封，繼續(xù)上扣扭矩增大后，上方的上直角臺(tái)肩7和上水平密封面8接觸，形成第三道金屬對(duì)金屬密封，這樣不僅保證了連接結(jié)構(gòu)的油氣密封性、提高了螺紋連接的機(jī)械性能，同時(shí)也方便了現(xiàn)場準(zhǔn)確控制旋緊位置;d型密封圈16的設(shè)置，可以在雙級(jí)外端螺紋因臺(tái)肩制造公差造成密封不嚴(yán)的情況下，起到補(bǔ)充密封作用，并能夠避免流體在該處旋流對(duì)螺紋的沖蝕和損壞。
[0032]以上技術(shù)特征構(gòu)成了本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要的技術(shù)特征，來滿足不同情況的需求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙級(jí)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(nèi)螺紋和大徑段內(nèi)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(nèi)螺紋嚙合連接，小徑段外螺紋與大徑段內(nèi)螺紋嚙合連接，大徑段外螺紋、小徑段外螺紋、大徑段內(nèi)螺紋和小徑段內(nèi)螺紋的錐度均為0°。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙級(jí)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(nèi)螺紋和小徑段內(nèi)螺紋的牙型均為參數(shù)相同的偏梯形螺紋。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙級(jí)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(dǎo)入面傾角在19° -21°之間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙級(jí)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(dǎo)入面傾角為20°。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的雙級(jí)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(dǎo)入面的連接弧面半徑為1.5mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的雙級(jí)螺紋連接裝置，其特征在于對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋上方的公端外側(cè)設(shè)有上直角臺(tái)肩，母端頂端設(shè)有上水平密封面，上水平密封面抵緊在上直角臺(tái)肩上;或/和，對(duì)應(yīng)大徑段內(nèi)螺紋下方的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有下直角臺(tái)肩，公端底端設(shè)有下水平密封面，下水平密封面抵緊在下直角臺(tái)肩上;或/和，對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋與小徑段外螺紋之間的公端外側(cè)設(shè)有上密封臺(tái)階，對(duì)應(yīng)小徑段內(nèi)螺紋與大徑段內(nèi)螺紋之間的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有下密封臺(tái)階，上密封臺(tái)階的下端面抵緊在上密封臺(tái)階的上端面上。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙級(jí)螺紋連接裝置，其特征在于對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋上方的公端外側(cè)設(shè)有上直角臺(tái)肩，母端頂端設(shè)有上水平密封面，上水平密封面抵緊在上直角臺(tái)肩上；或/和，對(duì)應(yīng)大徑段內(nèi)螺紋下方的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有下直角臺(tái)肩，公端底端設(shè)有下水平密封面，下水平密封面抵緊在下直角臺(tái)肩上;或/和，對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋與小徑段外螺紋之間的公端外側(cè)設(shè)有上密封臺(tái)階，對(duì)應(yīng)小徑段內(nèi)螺紋與大徑段內(nèi)螺紋之間的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有下密封臺(tái)階，上密封臺(tái)階的下端面抵緊在上密封臺(tái)階的上端面上。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的雙級(jí)螺紋連接裝置，其特征在于對(duì)應(yīng)小徑段外螺紋下方的公端外側(cè)有外螺紋密封段，對(duì)應(yīng)大徑段內(nèi)螺紋上方的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋退刀區(qū)，外螺紋密封段的縱向長度大于內(nèi)螺紋退刀區(qū)的縱向長度;或/和，對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋上方的公端外側(cè)有密封環(huán)槽，密封環(huán)槽內(nèi)安裝有d型密封圈，對(duì)應(yīng)小徑段內(nèi)螺紋上方的母端內(nèi)側(cè)有內(nèi)螺紋密封段，內(nèi)螺紋密封段內(nèi)側(cè)壓緊在d型密封圈外側(cè)上。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙級(jí)螺紋連接裝置，其特征在于對(duì)應(yīng)小徑段外螺紋下方的公端外側(cè)有外螺紋密封段，對(duì)應(yīng)大徑段內(nèi)螺紋上方的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋退刀區(qū)，外螺紋密封段的縱向長度大于內(nèi)螺紋退刀區(qū)的縱向長度;或/和，對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋上方的公端外側(cè)有密封環(huán)槽，密封環(huán)槽內(nèi)安裝有d型密封圈，對(duì)應(yīng)小徑段內(nèi)螺紋上方的母端內(nèi)側(cè)有內(nèi)螺紋密封段，內(nèi)螺紋密封段內(nèi)側(cè)壓緊在d型密封圈外側(cè)上。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙級(jí)螺紋連接裝置，其特征在于對(duì)應(yīng)小徑段外螺紋下方的公端外側(cè)有外螺紋密封段，對(duì)應(yīng)大徑段內(nèi)螺紋上方的母端內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋退刀區(qū)，外螺紋密封段的縱向長度大于內(nèi)螺紋退刀區(qū)的縱向長度;或/和，對(duì)應(yīng)大徑段外螺紋上方的公端外側(cè)有密封環(huán)槽，密封環(huán)槽內(nèi)安裝有d型密封圈，對(duì)應(yīng)小徑段內(nèi)螺紋上方的母端內(nèi)側(cè)有內(nèi)螺紋密封段，內(nèi)螺紋密封段內(nèi)側(cè)壓緊在d型密封圈外側(cè)上。
【文檔編號(hào)】E21B17/042GK205577875SQ201620352207
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)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(tuán)西部鉆探工程有限公司