特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭,包括公接頭以及母接頭本體，所述公接頭的外螺紋及母接頭的內螺紋為鋸齒形螺紋，所述螺紋包括承載面、非承載面、齒頂面以及齒根面；其中齒頂面、齒根面與螺紋中徑線相平行，其特征是：所述鋸齒形螺紋的承載面與接頭本體軸線垂直面的夾角為-5°+1°。有益效果：克服了現有的API偏梯形螺紋接頭連接強度低，密封能力差等缺陷，改良的帶有-5度角承載面螺紋提供了優良的抗拉強度和抗壓強度。倒鉤形密封面增加了油套管連接接頭的結構強度，提高了彎曲和耐壓縮性能，特別適用于高深井、超高深井的井況下使用。大螺距的設計，使得油套管連接接頭能夠實現迅速上扣，提高油田下井效率。
【專利說明】特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于石油工程鉆探用具，尤其涉及一種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭。
【背景技術】
[0002]當前地球上陸地淺層石油資源已經基本枯竭，沿海國家已轉向海洋石油鉆采，內陸國家通過提升鉆探能力尋求深層石油資源。隨著石油勘探技術和鉆采設備的改進，伴隨而來的是深井、超深井和強化鉆井對油套管的性能提出了更高的要求。
[0003]石油油套管是開采石油和天然氣的重要工具，在鉆井過程中，它是連接地面和地下的樞紐。油套管通過接頭連接起來，接頭上加工有內、外螺紋。近幾年，隨著我國石油工業的發展，油、氣鉆井環境日益苛刻，特別是深井、超深井、高壓氣井，水平井、大位移井、熱注采井的開發，對油、套管的使用性能提出了更高的要求。
[0004]API常規油套管密封及強度均通過螺紋副承擔，密封性能好的螺紋強度不高，強度高的螺紋密封性能又不好。因此其無法滿足高密封、高強度復雜井況的要求。這也是當前影響石油天然氣開采的最大障礙之一。 申請人:專利申請號(201220515363.5)公開了一種大口徑雙頭螺紋石油套管的螺紋結構，包括外螺紋以及內螺紋，其特征在于:所述螺紋為鋸齒形螺紋，包括承載面、非承載面、齒頂面以及齒根面；其中齒頂面、齒根面與螺紋中徑線相平行，螺紋中徑線的錐度為1:7.5。所述承載面與本體軸線垂直面的夾角為-3°。在高深井、超高深井的井況下，-3°的螺紋承載面已無法滿足其強度要求。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，經計算機有限元模擬分析，-5°的螺紋承載面其抗拉強度較-3°螺紋承載面有較大提高，能有效解決高深井、超高深井的井況下的強度要求。本實用新型改進了結構強度，還解決了油套管連接接頭在高深井、超高深井的井況下抗彎曲和耐壓縮性、抗擠毀的能力。
[0006]本實用新型為實現上述目的，采用以下技術方案:一種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，包括公接頭以及母接頭本體，公、母接頭本體通過外、母接頭螺紋相互配合連接，所述公接頭的外螺紋及母接頭的內螺紋為鋸齒形螺紋，所述螺紋包括承載面、非承載面、齒頂面以及齒根面；其中齒頂面、齒根面與螺紋中徑線相平行，其特征是:所述鋸齒形螺紋的承載面與接頭本體軸線垂直面的夾角為-5° +1°。
[0007]所述母接頭兩端內螺紋向內延伸的根部處設有增加抗扭強度的密封面，所述密封面橫截面形狀由第一斜線通過過渡斜邊與第二斜線連接呈倒鉤狀，所述第一斜線與接頭本體軸線的夾角為20° ±5° ;第二斜線與接頭本體軸線垂直面的夾角為15° +45，，所述公接頭的外螺紋兩端頭橫截面形狀與母接頭內螺紋的密封面橫截面形狀匹配。
[0008]所述第一斜線與第二斜線連接的過渡斜邊與接頭本體軸線的夾角為5° 42’ 38"，即，過渡斜邊錐度為1:5。
[0009]所述公接頭的外螺紋及母接頭的內螺紋螺距為4牙/吋。
[0010]有益效果:與現有技術相比，克服了現有的API (美國石油學會)偏梯形螺紋接頭連接強度低，密封能力差等缺陷，改良的帶有-5度角承載面螺紋提供了優良的抗拉強度和抗壓強度。倒鉤形密封面增加了油套管連接接頭的結構強度，提高了彎曲和耐壓縮性能，特別適用于高深井、超高深井的井況下使用。大螺距的設計，使得油套管連接接頭能夠實現迅速上扣，提高油田下井效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型母接頭的結構示意圖；
[0012]圖2是圖1中C局部放大圖；
[0013]圖3是本實用新型公接頭的結構示意圖；
[0014]圖4是圖3的B局部放大圖；
[0015]圖5是鋸齒形螺紋的承載面的局部放大剖面圖。
[0016]圖中:1、公接頭本體，2、母接頭本體，3、鋸齒形螺紋，4、承載面，5、非承載面，6、齒頂面，7、齒根面，8、密封面，9、第一斜線，10、過渡斜邊，11、第二斜線。
【具體實施方式】
[0017]下面結合較佳實施例詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0018]實施例
[0019]詳見附圖，本實用新型提供一種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，包括公接頭本體I以及母接頭本體2，公、母接頭本體通過外、母接頭螺紋相互配合連接，所述公接頭的外螺紋及母接頭的內螺紋為鋸齒形螺紋3，所述螺紋包括承載面4、非承載面5、齒頂面6以及齒根面7 ;其中齒頂面、齒根面與螺紋中徑線相平行，所述鋸齒形螺紋的承載面與接頭本體軸線垂直面的夾角為-5° +1°。
[0020]詳見圖2，本實用新型的優選方案是，在母接頭兩端內螺紋向內延伸的根部(即通常的內螺紋的退刀槽處)設有增加抗扭強度的密封面8，所述密封面橫截面形狀由第一斜線9通過過渡斜邊10與第二斜線11連接呈倒鉤狀(石油行業的統稱)，所述第一斜線與接頭本體軸線的夾角為20° ±5° ;第二斜線與接頭本體軸線垂直面的夾角為15° +45，，所述公接頭的外螺紋兩端頭橫截面形狀與母接頭內螺紋的密封面橫截面形狀匹配。所述第一斜線與第二斜線連接的過渡斜邊與接頭本體軸線的夾角為5° 42’ 38"即，過渡斜邊錐度為1:5，且過渡斜邊的斜度為向上翹起，與第一斜線及第二斜線形成倒鉤狀。從而提高了抗彎曲和耐壓縮性、抗擠毀的能力。傳統的API標準油套管應力極值較大，應力集中現象比較嚴重，容易發生疲勞失效，為此設計的新型油套管結構。在準確測定摩擦因數的基礎上，利用有限元分析軟件MSCMarc對兩種結構的油套管在受扭矩、扭矩十拉伸載荷及扭矩十壓縮載荷作用下產生的不同變化進行了比較分析。結果表明，新型結構在保持與普通API油套管具有相當的連接強度時，還顯著提高了油套管的抗扭性能，而且其密封性能優于API標準接頭，不容易發生脹扣和刺漏等失效事故；與API油套管相比，新型結構更適用于大扭矩、彎曲載荷的聞壓及超聞壓等復雜的油氣井中。[0021]本實用新型的優選方案是，所述公接頭的外螺紋及母接頭的內螺紋螺距為4牙/吋，相對傳統接頭的5-8牙/吋，增大螺距近一倍，使得油套管連接接頭能夠實現迅速上扣，提聞油田下井效率。
[0022]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的結構作任何形式上的限制。凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型的技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，包括公接頭以及母接頭本體，公、母接頭本體通過外、母接頭螺紋相互配合連接，所述公接頭的外螺紋及母接頭的內螺紋為鋸齒形螺紋，所述螺紋包括承載面、非承載面、齒頂面以及齒根面；其中齒頂面、齒根面與螺紋中徑線相平行，其特征是:所述鋸齒形螺紋的承載面與接頭本體軸線垂直面的夾角為-5° +1。。
2.根據權利要求1所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是:所述母接頭兩端內螺紋向內延伸的根部處設有增加抗扭強度的密封面，所述密封面橫截面形狀由第一斜線通過過渡斜邊與第二斜線連接呈倒鉤狀，所述第一斜線與接頭本體軸線的夾角為20° ±5° ;第二斜線與接頭本體軸線垂直面的夾角為15° +45’，所述公接頭的外螺紋兩端頭橫截面形狀與母接頭內螺紋的密封面橫截面形狀匹配。
3.根據權利要求2所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是:所述第一斜線與第二斜線連接的過渡斜邊與接頭本體軸線的夾角為5° 42’ 38"，即，過渡斜邊錐度為1:5。
4.根據權利要求3所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是:所述公接頭的外螺紋及母接頭的內螺紋螺距為4牙/吋。
【文檔編號】E21B17/08GK203716871SQ201320711722
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】武磊, 張國輝 申請人:天津德華石油裝備制造有限公司