本实用新型涉及油井套管连接技术领域。
背景技术：
石油套管是一种大口径管材，起到固定石油和天然气油井壁或井孔的作用。套管是插入井孔里，用水泥固定，以防止井眼隔开岩层和井眼坍塌、并保证钻探泥浆循环流动，以便于钻探开采。
在井眼相对较小的井况中，如小井眼钻井、开窗侧钻井及在套损井进行旧井修复等井况， 由于井眼相对较小，并且井内壁表面不光滑，加之存在一定的狗腿度的情况下，由于普通API（美国石油学会标准）螺纹套管接箍外径较大，使带接箍的套管产品下井时相对困难，时常发生入井不到位、遇阻等现象，无法顺畅通过。在固井过程中，由于井眼与管柱外壁之间的间隙有限，水泥上返困难，给固井带来很大难度，不能满足小井眼钻井作业需求。
现有的直连油井套管一般设计应用于3km以上井深及地层条件复杂的工况，为了保证强度和后期使用时的稳定性，此种油井套管对管身材料、管体尺寸以及加工工艺都有较高要求，故其成本较高，当此种油管应用于井深较小的油井时会造成巨大浪费。
过盈配合是指具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合，此时孔的公差带在轴的公差带之下。孔的各个方向上的尺寸减去相配合的轴的的各个方向上的尺寸所得的代数差，此差为负时是过盈配合。
技术实现要素：
本实用新型针对上述问题提供了一种直连式油井套管接头，解决了现有技术无法应用于薄壁套管、打设浅井成本高、资源浪费的问题，具有适用薄壁套管、产品成本低、经济性强的特点。
本实用新型提供的一种直连式油井套管接头，包括套管公接头1和套管母接头2，所述套管公接头1从管体到接头端头依次包括公外台肩面11、公外柱面12、外螺纹13、公内柱面14、公内台肩面15；所述套管母接头2从接头端头到管体依次包括有母外台肩面21、母外柱面22、内螺纹23、母内柱面24、母内台肩面25；所述公外台肩面11与所述母外台肩面21接触，所述公外柱面12与所述母外柱面22接触，所述外螺纹13和所述内螺纹23接触，所述公内柱面14与所述母内柱面24接触，所述公内台肩面15与所述母内台肩面25接触。
所述外螺纹13和所述内螺纹23均为偏梯形锥螺纹，所述台肩面（包括所述公外台肩面11、所述公内台肩面15、所述母外台肩面21、所述母内台肩面25）均与管壁垂直；具有配套的所述套管公接头1和所述套管母接头2的套管的外径、内径相同；所述外螺纹13和所述内螺纹23为过盈配合。其中，所述的台肩面与管壁垂直是因为台肩面主要用于抵抗扭矩，不可设有正角，同时，负角加工较为困难且连接后两台肩面不容易贴合，加工成本较高。具有配套的所述套管公接头1和所述套管母接头2的套管的外径、内径相同是为了防止产生台肩，增大管体下井和灌注水泥的阻力。所述过盈配合是为了防止连接松脱，更保证了连接接头的密封性，再配合贴紧的台肩面，就可以起到良好的密封效果。
所述套管公接头1长度小于所述套管母接头2长度，但两者长度差值不大于0.1mm。由于材料在受力时会发生形变，所以此种结构可以使外台肩面贴合紧密的同时内台肩面也会贴合紧密，有利于减少加工和磨损对台肩面接触造成的影响，减小外侧摩擦力，也有利于套管外侧更好地封闭，但所述的长度差较大会导致内台肩面贴合不紧密。所述公外柱面12长度小于所述母外柱面22，所述公内柱面14长度大于所述母内柱面24。这样的结构有利于接头拧紧，保证过盈结构的密封效果。所述母外台肩面21与所述母外柱面22的夹角处设圆角，且该圆角半径和弧长均大于所述公外台肩面11与所述公外柱面12的夹角处所设的圆角；所述公内台肩面15与所述公内柱面14的夹角处设圆角，且该圆角半径和弧长均大于所述母内台肩面25与所述母内柱面24的夹角处所设的圆角。在此种结构保证了台肩面之间贴合紧密。
所述外螺纹13和内螺纹23锥度相同，且为1:20～1:30，且牙顶线和牙底线平行于圆锥母线，所述直连型套管外径范围为73.02 mm～177.8mm，壁厚范围7.01 mm～10.92mm，所述偏梯形螺纹的螺纹长度范围为30 mm～120mm。所述偏梯形螺纹的齿高为0.8 mm～1.0mm，螺距为4 mm～5mm，导向面角度为41°～47°，承载面角度为-12°～-16°。现有技术中均采用1:16的螺纹锥度，螺纹齿大，长度长，不能适用于薄壁的直连套管，此种螺纹的形状相比现有技术中的螺纹可适用于薄壁的直连套管，承载角设计为负角度的钩式螺纹，可以使螺纹上的径向力向内，台肩面较大，承载能力和抗扭矩能力较强，能有效防止螺纹失效和滑脱；导向角较大，不容易发生螺纹错扣，提高了认扣速度；螺距较小，增加了螺纹的密度，螺纹连接强度高。
具体地，所述偏梯形螺纹的螺纹长度范围为60 mm～65mm。
具体地，所述偏梯形螺纹的齿高为0.8mm，螺距为4mm，导向面角度为44°，承载面角度为-14°，锥度为1:25。
具体地，所述套管公接头1总长度70mm，所述套管母接头2总长度70.05mm。
进一步地，所述公外柱面长3mm，所述公内柱面长5.5mm，所述母外柱面长6.25mm，所述母内柱面长2.5mm。
本实用新型所述技术方案所产生的有益效果为：
应用本实用新型所提供的直连式油井套管接头套管相比于现有技术，本实用新型将台肩与螺纹的过渡部位改锥面为柱面，仅起到过渡和配合螺纹认扣的作用，极大程度上缩小了该部位尺寸，有效减小套管接头长度且不占用套管壁厚，间接地提高了套管的连接性能。同时在保证了密封性的前提下采用了小锥度小齿型，能适用于薄壁套管。由于本实用新型所应用的套管壁薄，单位长度重量小，原料用量少，加之生产工艺的简化，原料、运输、加工成本低，故产品成本低，经济性强。
附图说明
附图1是本实用新型的实施例示意图。
上述附图中标记对应关系为：1套管公接头；11公外台肩面；12公外柱面；13外螺纹；14公内柱面；15公内台肩面；2套管母接头；21母外台肩面；22母外柱面；23内螺纹；24母内柱面；25母内台肩面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型提供的一种直连式油井套管接头，包括套管公接头1和套管母接头2，所述套管公接头1从管体到接头端头依次包括公外台肩面11、公外柱面12、外螺纹13、公内柱面14、公内台肩面15；所述套管母接头2从接头端头到管体依次包括有母外台肩面21、母外柱面22、内螺纹23、母内柱面24、母内台肩面25；所述公外台肩面11与所述母外台肩面21接触，所述公外柱面12与所述母外柱面22接触，所述外螺纹13和所述内螺纹23接触，所述公内柱面14与所述母内柱面24接触，所述公内台肩面15与所述母内台肩面25接触。
所述外螺纹13和所述内螺纹23均为偏梯形锥螺纹，所述台肩面（包括所述公外台肩面11、所述公内台肩面15、所述母外台肩面21、所述母内台肩面25）均与管壁垂直；具有配套的所述套管公接头1和所述套管母接头2的套管的外径、内径相同；所述外螺纹13和所述内螺纹23为过盈配合。其中，所述的台肩面与管壁垂直是因为台肩面主要用于抵抗扭矩，不可设有正角，同时，负角加工较为困难且连接后两台肩面不容易贴合，加工成本较高。具有配套的所述套管公接头1和所述套管母接头2的套管的外径、内径相同是为了防止产生台肩，增大管体下井和灌注水泥的阻力。所述过盈配合是为了防止连接松脱，更保证了连接接头的密封性，再配合贴紧的台肩面，就可以起到良好的密封效果。
所述套管公接头1长度小于所述套管母接头2长度，但两者长度差值不大于0.1mm。由于材料在受力时会发生形变，所以此种结构可以使外台肩面贴合紧密的同时内台肩面也会贴合紧密，有利于减少加工和磨损对台肩面接触造成的影响，减小外侧摩擦力，也有利于套管外侧更好地封闭，但所述的长度差较大会导致内台肩面贴合不紧密。所述公外柱面12长度小于所述母外柱面22，所述公内柱面14长度大于所述母内柱面24。这样的结构有利于接头拧紧，保证过盈结构的密封效果。所述母外台肩面21与所述母外柱面22的夹角处设圆角，且该圆角半径和弧长均大于所述公外台肩面11与所述公外柱面12的夹角处所设的圆角；所述公内台肩面15与所述公内柱面14的夹角处设圆角，且该圆角半径和弧长均大于所述母内台肩面25与所述母内柱面24的夹角处所设的圆角。在此种结构保证了台肩面之间贴合紧密。
所述外螺纹13和内螺纹23锥度相同，且为1:20～1:30，且牙顶线和牙底线平行于圆锥母线，所述直连型套管外径范围为73.02 mm～177.8mm，壁厚范围7.01 mm～10.92mm，所述偏梯形螺纹的螺纹长度范围为30 mm～120mm。所述偏梯形螺纹的齿高为0.8 mm～1.0mm，螺距为4 mm～5mm，导向面角度为41°～47°，承载面角度为-12°～-16°。现有技术中均采用1:16的螺纹锥度，螺纹齿大，长度长，不能适用于薄壁的直连套管，此种螺纹的形状相比现有技术中的螺纹可适用于薄壁的直连套管，承载角设计为负角度的钩式螺纹, 可以使螺纹上的径向力向内，台肩面较大，承载能力和抗扭矩能力较强,有效防止螺纹失效和滑脱；导向角较大，不容易发生螺纹错扣，提高了认扣速度；螺距较小，增加了螺纹的密度，螺纹连接强度高。
具体地，所述偏梯形螺纹的螺纹长度范围为60 mm～65mm。
具体地，所述偏梯形螺纹的齿高为0.8mm，螺距为4mm，导向面角度为44°，承载面角度为-14°，锥度为1:25。
具体地，所述套管公接头1总长度70mm，所述套管母接头2总长度70.05mm。
进一步地，所述公外柱面长3mm，所述公内柱面长5.5mm，所述母外柱面长6.25mm，所述母内柱面长2.5mm。
实施例：
参考附图1，本发明实施例提供的直连型套管接头结构，包括套管公接头1和套管母接头2，套管公接头1的外表面设置有锥度为1:25的外螺纹，套管母接头2的内表面设置有与套管公接头1外表面的外螺纹13配合的内螺纹23，外螺纹13和内螺纹23为过盈配合。所述套管公接头1从管体到接头端头依次包括公外台肩面11、公外柱面12、外螺纹13、公内柱面14、公内台肩面15；所述套管母接头2从接头端头到管体依次包括有母外台肩面21、母外柱面22、内螺纹23、母内柱面24、母内台肩面25。外螺纹1.2和内螺纹2.2均为偏梯形螺纹，偏梯形螺纹的齿高为0.8mm、螺距为4mm、锥度为1:25,导向面角度为44°、承载面角度为-14°。螺纹齿高为0.8mm利用有限的壁厚，实现直连型套管接头较高的连接强度，经济性强。
本发明实施例提供的直连型套管接头结构使用时，通过外力作用，使套管公接头1的外螺纹13与套管母接头2的内螺纹23相互旋合，旋合后公外台肩面11与母外台肩面21形成配合，公内台肩面15与母内台肩面25形成配合，可以提高内外螺纹的抗扭能力,并可以起到辅助密封的作用。
综上所述，本实用新型实施例提供的直连型套管接头将台肩与螺纹的过渡部位改锥面为柱面，同时在保证了密封性的前提下采用了小锥度小齿型，利用有限壁厚，实现螺纹接头较高的连接强度高，经济性强，该套管结构采用内外平齐设计，并最大化消除了接头缝隙，使套管下井作业更加顺畅，同时能增大井眼与管柱外壁之间的间隙，有利于提高固井质量和操作性能。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。