双级螺纹连接装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及螺纹连接结构技术领域，是一种双级螺纹连接装置，其包括公端和母端，公端由大径段外螺纹和小径段外螺纹组成，母端由小径段内螺纹和大径段内螺纹组成，大径段外螺纹和小径段内螺纹啮合连接，小径段外螺纹与大径段内螺纹啮合连接，大径段外螺纹、小径段外螺纹、大径段内螺纹和小径段内螺纹的锥度均为0°。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，双级螺纹可以有效分担负荷，有效解决了单级螺纹两端齿牙负荷过大的问题；零锥度设置，可保证在壁厚较薄的情况，车制双段螺纹结构，保证无磁钻杆和定向接头连接的稳固和有效；双级螺纹入扣，使得螺纹连接时错扣率降低，而且双级螺纹一起旋紧，上扣的效率也大大提高。
【专利说明】
双级螺纹连接装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及螺纹连接结构技术领域，是一种双级螺纹连接装置。
【背景技术】
[0002]随着油田生产进入二次开发、重复开发的阶段，为了保持油田产量“稳产增产”，并实现“降本增效”的目标，用工程手段在原油井的套管内开窗侧钻，以避开原直井形成新井目艮，从而开发边际、底水等需要低成本二次开发的低效油藏。对于5 1/2〃套管开窗侧钻井，工程上选择直径为Φ 118mm小井眼钻头，而钻杆为Φ 73mm普通斜坡钻杆，在定向钻井时选用下部动力钻具进行定方位钻进，其钻具组合为:Φ 118mm钻头+ Φ 95mm单弯外壳螺杆+ Φ88.9mm定位接头+ Φ 88.9mm无磁钻杆+ Φ 73mm普通斜坡钻杆。其中无磁钻杆的作用是给放置在其中的MffD(LWD)随钻测斜仪提供无磁环境，以保证仪器测量数据的准确、有效。为使测斜仪器安全放置在无磁钻杆内并不会造成钻井液循环的过大循环压耗，需要无磁钻杆最小内径为Φ 60mm。同时为了满足底部钻具抗扭、抗弯、抗震以及密封安全性等要求，需要钻具连接螺纹在壁厚薄的前提下，具有良好的机械性能、抗脱扣能力、自锁能力及密封性能。为了满足以上要求，采用API标准螺纹结构进行连接时，往往需要对无磁钻杆和定向接头分别进行镦粗，工艺复杂、成本过高。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供了一种双级螺纹连接装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有侧钻用无磁钻杆与定位接头之间的螺纹连接结构存在的问题:即在壁厚较薄的情况下难以满足对抗扭、抗弯、抗震以及密封等性能的要求。
[0004]本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的:一种双级螺纹连接装置，包括公端和母端，公端由大径段外螺纹和小径段外螺纹由上至下依次一体固定在一起，母端由小径段内螺纹和大径段内螺纹由上至下依次一体固定在一起，大径段外螺纹和小径段内螺纹啮合连接，小径段外螺纹与大径段内螺纹啮合连接，大径段外螺纹、小径段外螺纹、大径段内螺纹和小径段内螺纹的锥度均为0°。
[0005]下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进:
[0006]上述大径段外螺纹、小径段外螺纹、大径段内螺纹和小径段内螺纹可的牙型均为参数相同的偏梯形螺纹。
[0007]上述偏梯形螺纹的承载面倾角可在6.5°至8.5°之间，偏梯形螺纹的导入面倾角可在19° -21°之间。
[0008]上述偏梯形螺纹的承载面倾角可为7.5°，偏梯形螺纹的导入面倾角可为20°。
[0009]上述偏梯形螺纹的螺距可为6.35mm，齿牙高度为1.27mm，在中径线处的齿牙厚度为2.82mm，齿顶两端弧面半径均为1.5mm，齿底与承载面的连接弧面半径为1.5mm，齿底与导入面的连接弧面半径为1.5mm。
[0010]上述对应大径段外螺纹上方的公端外侧可设有上直角台肩，母端顶端设有上水平密封面，上水平密封面抵紧在上直角台肩上。
[0011]上述对应大径段内螺纹下方的母端内侧可设有下直角台肩，公端底端设有下水平密封面，下水平密封面抵紧在下直角台肩上。
[0012]上述对应大径段外螺纹与小径段外螺纹之间的公端外侧可设有上密封台阶，对应小径段内螺纹与大径段内螺纹之间的母端内侧设有下密封台阶，上密封台阶的下端面抵紧在上密封台阶的上端面上。
[0013]上述对应小径段外螺纹下方的公端外侧可有外螺纹密封段，对应大径段内螺纹上方的母端内侧设有内螺纹退刀区，外螺纹密封段的纵向长度大于内螺纹退刀区的纵向长度。
[0014]上述对应大径段外螺纹上方的公端外侧可有密封环槽，密封环槽内安装有d型密封圈，对应小径段内螺纹上方的母端内侧有内螺纹密封段，内螺纹密封段内侧压紧在d型密封圈外侧上。
[0015]本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，双级螺纹可以有效分担负荷，有效解决了单级螺纹两端齿牙负荷过大的问题;零锥度设置，可保证在壁厚较薄的情况，车制双段螺纹结构，保证无磁钻杆和定向接头连接的稳固和有效;双级螺纹入扣，使得螺纹连接时错扣率降低，而且双级螺纹一起旋紧，上扣的效率也大大提高。
【附图说明】
[0016]附图1为本实用新型最佳实施例的公端主视剖视结构示意图。
[0017]附图2为本实用新型最佳实施例的母端主视剖视结构示意图。
[0018]附图3为本实用新型最佳实施例的组装主视剖视结构示意图。
[0019]附图4为附图3的局部结构放大示意图。
[0020]附图中的编码分别为:I为大径段外螺纹，2为小径段外螺纹，3为小径段内螺纹，4为大径段内螺纹，5为偏梯形螺纹，6为螺纹中径线，7为上直角台肩，8为上水平密封面，9为下直角台肩，10为下水平密封面，11为上密封台阶，12为下密封台阶，13为外螺纹密封段，14为内螺纹退刀区，15为密封环槽，16为d型密封圈，17为内螺纹密封段，α为承载面倾角，β为导入面倾角，P为螺距，H为齿牙高度，L为在螺纹中径线处的齿牙厚度，LI为外螺纹密封段的纵向长度，L2为内螺纹退刀区的纵向长度，R为弧面半径。
【具体实施方式】
[0021]本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0022]在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。
[0023]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述:
[0024]如附图1、2、3所示，该双级螺纹连接装置包括公端和母端，公端由大径段外螺纹I和小径段外螺纹2由上至下依次一体固定在一起，母端由小径段内螺纹3和大径段内螺纹4由上至下依次一体固定在一起，大径段外螺纹I和小径段内螺纹3啮合连接，小径段外螺纹2与大径段内螺纹4啮合连接，大径段外螺纹1、小径段外螺纹2、大径段内螺纹4和小径段内螺纹3的锥度均为0°。双级螺纹相对与单级螺纹，各扣牙尤其是中间位置的扣牙均可以有效分担负荷，解决了单级螺纹两端扣牙负荷过大的问题;双级螺纹连接装置的大径段外螺纹1、小径段外螺纹2、大径段内螺纹4和小径段内螺纹3锥度均0°设置，可保证在无磁钻杆壁厚较薄的情况，车制与定向接头连接的双段螺纹结构，保证无磁钻杆和定向接头稳固有效连接；双级螺纹入扣，使得螺纹连接时错扣率降低，而且双级螺纹一起旋紧，上扣的效率也大大提升。
[0025]可根据实际需要，对上述双级螺纹连接装置作进一步优化或/和改进:
[0026]如附图1、2、3所示，大径段外螺纹1、小径段外螺纹2、大径段内螺纹4和小径段内螺纹3的牙型均为参数相同的偏梯形螺纹5。与其它类型的螺纹相比，偏梯形螺纹5的传动效率略低，但具有工艺性好、牙根强度高、抗扭拉性能好和对中性好的优点。
[0027]根据需要，偏梯形螺纹5的承载面倾角α在6.5°至8.5°之间，偏梯形螺纹5的导入面倾角β在19° -21°之间。承载面倾角α设置在6.5°至8.5°之间，可以使本实用新型耐受拉力更大;导入面倾角β设置在19°-21°之间，有利于螺纹快速安全旋入，可以降低本实用新型的错扣率。
[0028]如附图4所示，偏梯形螺纹5的承载面倾角α为7.5°，偏梯形螺纹5的导入面倾角β为20。。
[0029]如附图4所示，偏梯形螺纹5的螺距P为6.35mm，齿牙高度H为1.27mm，在螺纹中径线6处的齿牙厚度L为2.82mm，齿顶两端弧面半径R均为1.5mm，齿底与承载面的连接弧面半径R为1.5mm，齿底与导入面的连接弧面半径R为1.5mm。偏梯形螺纹5的齿牙和齿槽的过渡弧面半径R均设置为1.5mm，便于生产，而且有利于螺纹快速安全旋入，可以降低本实用新型的错扣率;偏梯形螺纹5的螺距P为6.35mm，齿牙高度H为1.27mm，在螺纹中径线6处的齿牙厚度L为2.82mm，以上牙型参数的设置，适于外径为88.9mm、壁厚为29mm的无磁承压钻杆下端和与其相连接的直径为88.9mm的定向接头稳固连接，且能够保证在无磁钻杆的最小内径为60mm以上，保证所用钻测量仪器测量数据的准确有效。
[0030]如附图1、2、3所示，对应大径段外螺纹I上方的公端外侧设有上直角台肩7，母端顶端设有上水平密封面8，上水平密封面8抵紧在上直角台肩7上;或/和，对应大径段内螺纹4下方的母端内侧设有下直角台肩9，公端底端设有下水平密封面10，下水平密封面10抵紧在下直角台肩9上;或/和，对应大径段外螺纹I与小径段外螺纹2之间的公端外侧设有上密封台阶11，对应小径段内螺纹3与大径段内螺纹4之间的母端内侧设有下密封台阶12，上密封台阶11的下端面抵紧在上密封台阶11的上端面上。两段螺纹之间设置的上密封台阶11和下密封台阶12，既是辅助扭矩台肩，又是一道密封，与两端的上直角台肩7和下直角台肩9一起形成金属对金属的三道密封，提高了本实用新型的机械密封性。
[0031]如附图1、2、3所示，对应小径段外螺纹2下方的公端外侧有外螺纹密封段13，对应大径段内螺纹4上方的母端内侧设有内螺纹退刀区14，外螺纹密封段13的纵向长度LI大于内螺纹退刀区14的纵向长度L2;或/和，对应大径段外螺纹I上方的公端外侧有密封环槽15，密封环槽15内安装有d型密封圈16，对应小径段内螺纹3上方的母端内侧有内螺纹密封段17，内螺纹密封段17内侧压紧在d型密封圈16外侧上。外螺纹密封段13的纵向长度LI大于内螺纹退刀区14的纵向长度L2，这样内外螺纹旋紧时下直角台肩9和水平密封面10首先接触，形成第一道金属对金属密封，再上扣扭矩继续增大后中部的上密封台阶11和下密封台阶12接触，形成第二道金属对金属密封，继续上扣扭矩增大后，上方的上直角台肩7和上水平密封面8接触，形成第三道金属对金属密封，这样不仅保证了连接结构的油气密封性、提高了螺纹连接的机械性能，同时也方便了现场准确控制旋紧位置;d型密封圈16的设置，可以在双级外端螺纹因台肩制造公差造成密封不严的情况下，起到补充密封作用，并能够避免流体在该处旋流对螺纹的冲蚀和损坏。
[0032]以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
【主权项】
1.一种双级螺纹连接装置，其特征在于包括公端和母端，公端由大径段外螺纹和小径段外螺纹由上至下依次一体固定在一起，母端由小径段内螺纹和大径段内螺纹由上至下依次一体固定在一起，大径段外螺纹和小径段内螺纹啮合连接，小径段外螺纹与大径段内螺纹啮合连接，大径段外螺纹、小径段外螺纹、大径段内螺纹和小径段内螺纹的锥度均为0°。2.根据权利要求1所述的双级螺纹连接装置，其特征在于大径段外螺纹、小径段外螺纹、大径段内螺纹和小径段内螺纹的牙型均为参数相同的偏梯形螺纹。3.根据权利要求2所述的双级螺纹连接装置，其特征在于偏梯形螺纹的承载面倾角在6.5°至8.5°之间，偏梯形螺纹的导入面倾角在19° -21°之间。4.根据权利要求3所述的双级螺纹连接装置，其特征在于偏梯形螺纹的承载面倾角为7.5。，偏梯形螺纹的导入面倾角为20°。5.根据权利要求1或2或3或4所述的双级螺纹连接装置，其特征在于偏梯形螺纹的螺距为6.35mm，齿牙高度为1.27mm，在中径线处的齿牙厚度为2.82mm，齿顶两端弧面半径均为1.5mm，齿底与承载面的连接弧面半径为1.5mm，齿底与导入面的连接弧面半径为1.5mm。6.根据权利要求1或2或3或4所述的双级螺纹连接装置，其特征在于对应大径段外螺纹上方的公端外侧设有上直角台肩，母端顶端设有上水平密封面，上水平密封面抵紧在上直角台肩上;或/和，对应大径段内螺纹下方的母端内侧设有下直角台肩，公端底端设有下水平密封面，下水平密封面抵紧在下直角台肩上;或/和，对应大径段外螺纹与小径段外螺纹之间的公端外侧设有上密封台阶，对应小径段内螺纹与大径段内螺纹之间的母端内侧设有下密封台阶，上密封台阶的下端面抵紧在上密封台阶的上端面上。7.根据权利要求5所述的双级螺纹连接装置，其特征在于对应大径段外螺纹上方的公端外侧设有上直角台肩，母端顶端设有上水平密封面，上水平密封面抵紧在上直角台肩上；或/和，对应大径段内螺纹下方的母端内侧设有下直角台肩，公端底端设有下水平密封面，下水平密封面抵紧在下直角台肩上;或/和，对应大径段外螺纹与小径段外螺纹之间的公端外侧设有上密封台阶，对应小径段内螺纹与大径段内螺纹之间的母端内侧设有下密封台阶，上密封台阶的下端面抵紧在上密封台阶的上端面上。8.根据权利要求1或2或3或4或7所述的双级螺纹连接装置，其特征在于对应小径段外螺纹下方的公端外侧有外螺纹密封段，对应大径段内螺纹上方的母端内侧设有内螺纹退刀区，外螺纹密封段的纵向长度大于内螺纹退刀区的纵向长度;或/和，对应大径段外螺纹上方的公端外侧有密封环槽，密封环槽内安装有d型密封圈，对应小径段内螺纹上方的母端内侧有内螺纹密封段，内螺纹密封段内侧压紧在d型密封圈外侧上。9.根据权利要求5所述的双级螺纹连接装置，其特征在于对应小径段外螺纹下方的公端外侧有外螺纹密封段，对应大径段内螺纹上方的母端内侧设有内螺纹退刀区，外螺纹密封段的纵向长度大于内螺纹退刀区的纵向长度;或/和，对应大径段外螺纹上方的公端外侧有密封环槽，密封环槽内安装有d型密封圈，对应小径段内螺纹上方的母端内侧有内螺纹密封段，内螺纹密封段内侧压紧在d型密封圈外侧上。10.根据权利要求6所述的双级螺纹连接装置，其特征在于对应小径段外螺纹下方的公端外侧有外螺纹密封段，对应大径段内螺纹上方的母端内侧设有内螺纹退刀区，外螺纹密封段的纵向长度大于内螺纹退刀区的纵向长度;或/和，对应大径段外螺纹上方的公端外侧有密封环槽，密封环槽内安装有d型密封圈，对应小径段内螺纹上方的母端内侧有内螺纹密封段，内螺纹密封段内侧压紧在d型密封圈外侧上。
【文档编号】E21B17/042GK205577875SQ201620352207
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】荆江录, 胡忠民, 张艺瀚, 马永贵, 盛志民
【申请人】中国石油集团西部钻探工程有限公司