一种直连型双台阶螺纹接头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种螺纹接头，尤其涉及一种双台阶螺纹接头。
【背景技术】
[0002] 随着石油开采的不断发展，比较容易开采的油气田逐年减少，随之而来的是，向着 更深、更恶劣的油气田区域进行开采，开采技术也由原来的常规开采方式向非常规开采方 式转变。石油套管在井下通常要承受来自内压、外压、拉伸、压缩、弯曲和扭转等复合工况的 作用，为此，在送种情况下，石油套管的服役条件变得十分严苛。例如，在页岩气开采过程中 的长水平井与采用分段水力压裂工艺对石油套管的连接接头结构提出了更为苛刻的性能 要求，人们期望获得一种套管接头既能够满足工况严苛的油气田钻采的工艺需求，又能够 保证钻采过程的安全可靠。
[0003] 在长水平段下井操作时，带有接缠形式的螺纹连接接头容易遇阻，需要从井口进 行上下提压管柱的操作才能完成下套管作业。若井眼工况复杂，郝么该套管还有可能无法 入井。
[0004] 公布号为CN102224368A，公布日为2011年10月19日，名称为。油田用的带螺纹 的连接装置"的中国专利文献公开了一种油田用的带螺纹的管连接，其包括具有内螺纹的 母接头和具有用于与内螺纹配合的外螺纹的公接头。母接头力矩台肩和公接头力矩台肩中 的每一个可W是负角度的台肩，并且内螺纹和外螺纹上的螺纹侧面也可W是负角度的承载 侦师。
[000引公开号为CNlOl 180490A，公开日为2008年5月14日，名称为"带有密封的管道螺 纹接头"的中国专利文献涉及了一种管道螺纹接头。该螺纹接头包括至少一个布置在阴螺 纹外部的金属对金属干涉型密封，该螺纹接头远离密封具有阴螺纹的加长部分，该部分对 密封产生弹性紧固带的效果，从而密封上的过盈干涉没有必要，由此促成了正确的配合。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种直连型双台阶螺纹接头，其能够有效地防止螺纹接头 与井壁的磕碰损坏，从而保证套管的顺利下井。此外，在套管管柱承受拉、压、弯、扭等作用 力的情况下，该螺纹接头具有较高的连接强度、良好的抗扭性能和抗压缩性能W及超高的 密封性能，其能够满足了工况条件严苛的油气田区域的勘探钻采要求。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提出了一种直连型双台阶螺纹接头，其包括母接头和 公接头，此外，在直连型双台阶螺纹接头的轴向方向上，该母接头依次具有：第一螺纹段、母 接头台肩过渡段、母接头扭矩台肩、母接头密封面和第二螺纹段；在直连型双台阶螺纹接头 的轴向方向上，该公接头依次具有：第H螺纹段、公接头密封面、公接头扭矩台肩、公接头台 肩过渡段和第四螺纹段；其中，第一螺纹段和第二螺纹段为内螺纹段，第H螺纹段和第四螺 纹段为外螺纹段，第一螺纹段和第四螺纹段螺纹喃合，第二螺纹段和第H螺纹段螺纹喃合， 母接头密封面和公接头密封面过盈密封。
[0008] 在本发明的技术方案中，该直连型双台阶螺纹接头的密封面设计在中部可W更好 地防止接头在下入大弯曲井眼时接头弯曲，引起公接头密封面与母接头密封面相互脱离， 而导致的接头密封失效。而将密封面置于端部的接头，在大弯曲条件下，密封面更易于引起 相互脱离。
[0009] 另外，由于本发明的技术方案中，在母接头上设有母接头扭矩台肩，在公接头上设 有与母接头扭矩台肩匹配的公接头扭矩台肩，送样能够保证螺纹接头的抗扭矩能力和抗压 缩能力。
[0010] 在某些实施方式中，上述公接头扭矩台肩和母接头扭矩台肩为直角台肩。
[0011] 在另外一些实施方式中，上述公接头扭矩台肩为负角度台肩，并且母接头扭矩台 肩与公接头扭矩台肩相匹配。
[0012] 在本发明的技术方案中，负角度台肩是指该公接头扭矩台肩的根部较之于其端部 是内凹的。当公、母接头旋紧连接后，与公接头扭矩台肩相匹配的母接头扭矩台肩的端部嵌 入至公接头扭矩台肩内凹的根部，同时，母接头扭矩台肩的根部容纳公接头扭矩台肩外凸 的端部。
[0013] 更进一步地，在本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中，上述公接头扭矩台肩的 角度小于0且大于等于-15°。将扭矩台肩角度设计在此范围内既能保证良好的气密封能 力，又能提供良好的抗压缩承载能力。
[0014] 进一步地，在本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中，上述第一螺纹段、第二螺纹 段、第H螺纹段和第四螺纹段的螺纹均为偏梯形螺纹。
[0015] 进一步地，在本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中，上述偏梯形螺纹的导向面 为正角度导向面，所述偏梯形螺纹的承载面为负角度承载面。正角度导向面设计是为了方 便接头相互旋合，不易引起螺纹损坏；负角度承载面设计是为了防止旋合后的接头在大拉 伸力作用下而引起的脱扣危险。
[0016] 更进一步地，在本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中，上述正角度导向面的角 度为15~45°。本案发明人通过大量实验发现，导向面角度在此范围内，螺纹对扣与抗粘 扣性能最优。
[0017] 更进一步地，在本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中，上述负角度承载面的角 度为-1~-15°。承载面负角度越大越有利于螺纹抗拉伸划脱，但同时其不利于螺纹加工， 且易于引起应力集中，因此在本技术方案中，-1~-15°是一个优选范围。
[0018] 进一步地，在本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中，上述第一螺纹段和/或第 二螺纹段的长度为30~70mm。该长度单位是针对不同外径与壁厚的钢管，在保证拉伸条件 下，发明人通过大量实验获得的优选数值。
[0019] 更进一步地，在本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中，上述第一螺纹段和/或 第二螺纹段的锥度为1:16。
[0020] 进一步地，在本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中，上述公接头扭矩台肩和母 接头扭矩台肩的厚度为2~5mm。针对不同外径与壁厚的钢管，在该厚度范围内，扭矩台肩 设计成相应数值，可W进一步保证接头的抗压缩和抗扭转性能。
[0021] 进一步地，在本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中，上述母接头密封面和公接 头密封面的锥度为1:4~1:10。发明人通过大量实验发现，将锥度控制在上述范围内，可W 达到预期的密封效果。
[0022] 进一步地，在本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中，上述母接头台肩过渡段和 公接头台肩过渡段均为水平段。
[0023] 本发明所述的直连型双台阶螺纹接头通过密封面+扭矩台肩的设置，使得该接头 具有良好的抗压缩能力和抗扭矩能力W及优良的气密封性能。
[0024] 本发明所述的直连型双台阶螺纹接头在公、母接头上分别均设置了两段螺纹段， W使得该接头具有优异的连接强度。
[00巧]本发明所述的直连型双台阶螺纹接头能够在工作条件严苛的油气田中服役，完全 可W承受拉、压、弯、扭等高强度荷载作用下的钻探工作。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明所述的直连型双台阶螺纹接头在一种实施方式下的结构示意图。
[0027] 图2为图1所示的直连型双台阶螺纹接头中的公、母接头旋紧连接后的结构示意 图。
[0028] 图3为本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中的公接头在一种实施方式下的结 构示意图。
[0029] 图4为本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中的母接头在一种实施方式下的结 构示意图。
[0030] 图5为本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中的公接头扭矩台肩和母接头扭矩 台肩在一种实施方式下的结构示意图。
[0031] 图6为图5所示的公接头扭矩台肩和母接头扭矩台肩在公、母接头旋紧连接状态 下的结构示意图。
[0032] 图7为本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中的公接头扭矩台肩和母接头扭矩 台肩在另一种实施方式下的结构示意图。
[0033] 图8为图7所示的公接头扭矩台肩和母接头扭矩台肩在公、母接头旋紧连接状态 下的结构示意图。
[0034] 图9为本发明所述的直连型双台阶螺纹接头中的偏梯形螺纹的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035] 下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的直连型双台阶螺纹接头 做进一步的解释和说明，然而，该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
[0036] 图1和图2分别显示了本发明所述的直连型双台阶螺纹接头在一种实施方式下的 结构。
[0037] 如图1和图2所示，在该种实施方式下的直连型双台阶螺纹接头T包括套母接头1 和公接头2。在直连型双台阶螺纹接头的轴向方