一种螺纹结构和螺纹接头系统技术方案

本发明专利技术公开了一种螺纹结构，包括：圆柱形构件，其沿长度方向包括第一段和第二段，所述第一段的外围径向向外延伸形成环形圆柱的凸起，所述凸起的外侧端面A1与所述圆柱形构件的轴线呈60

【技术实现步骤摘要】
一种螺纹结构和螺纹接头系统


[0001]本专利技术涉及螺纹接头领域。更具体地说，本专利技术涉及一种高强度薄壁的螺纹接头和螺纹接头系统。

技术介绍

[0002]在井下钻井过程中，包含钻井工具的钻井元件往往是通过螺纹结构连接在一起。在这些连接的钻井元件中，螺纹设计是关键的，螺纹接头同管柱一起在油气井中长期承受拉伸、压缩、弯曲、内压、外压及温度等产生的复合应力的考验，管柱中最薄弱的部分就是螺纹连接处，螺纹质量的好坏，直接影响油气井的寿命。经调查，国外管柱失效事故约64％发生在螺纹连接处，国内则高达86％。
[0003]目前全球正大力开发深井、超深井、高气压井、稠油热采井、定向井、水平井、重腐蚀井等，井下的工况越来越复杂，传统的API螺纹接头由于自身的缺陷无法满足使用要求：API螺纹台肩倾斜角度为90
°
，在上紧过程中到达一定的嗤合点后，公母螺纹保持完全紧密的结合，此时台肩互相挤压到一定的接触应力形成密封，由于外螺纹锥度偏差一般为正，内螺纹锥度偏差为负，所以上紧后螺纹啃合的前半部分较紧，而后半部分较松，受力很不均匀。再则，螺纹牙型的对称分布亦使螺纹牙齿受力状况不佳，使得钻具螺纹易发生疲劳引起破坏。
[0004]另外标准API螺纹接头的侧壁都是斜面状，这样随着接头旋紧，更佳牢固，但是这样会导致一个很大的问题，接头的侧壁的厚度不一致，若想保证整个接头的强度，那其较薄处的侧壁的厚度必然不能太低，这样其较厚出的侧壁的厚度将进一步加大，而在钻井接头领域，其厚度过厚，将导致其内部的安装空间大大被挤压，导致很多内部零部件无法正常安装，这不仅加大了井下工具的设计难度，还影响了井下工具的性能参数。

技术实现思路

[0005]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种螺纹结构，包括：
[0006]圆柱形构件，其沿长度方向包括第一段和第二段，所述第一段的外围径向向外延伸形成环形圆柱的凸起，
[0007]所述凸起的外侧端面A1与所述圆柱形构件的轴线呈60
‑
80
°
倾斜设置，所述圆柱形构件的外侧端面A2与所述圆柱形构件的轴线5呈90
°
垂直设置，所述外侧端面A1与所述外侧端面A2之间的夹角为60
‑
80
°
，
[0008]螺纹，其沿着所述第二段以间隔开的螺纹圈螺旋的延伸。
[0009]根据本专利技术的一优选实施方案，
[0010]所述第二段包括M1段和M2段，所述M1段相邻于所述第一段，且所述M1段的外侧面与所述凸起的外侧端面A1呈60
‑
80
°
倾斜设置，所述M2段的外表面沿其长度方向设置有所述螺纹；
[0011]且，所述凸起的外侧端面A1和所述M1段的外侧面的连接处呈弧形过渡。
[0012]根据本专利技术的一优选实施方案，所述M1段的外侧面与所述凸起的外侧端面A1呈70
°
倾斜设置。
[0013]根据本专利技术的一优选实施方案，所述螺纹上具有若干个间隔设置的螺纹凸起，所述螺纹凸起的截面呈四方形，相邻两个所述螺纹凸起之间形成凹陷区域，
[0014]所述凹陷区域的底部为螺纹根部401，所述螺纹凸起的顶模为螺纹冠部402，所述凹陷区域的两个侧边中，一个为入扣侧面404，另一个为承载侧面403，
[0015]所述螺纹冠部402与所述入扣侧面404之间的过渡区域为斜角，
[0016]所述螺纹冠部402与所述承载侧面403之间的过渡区域为斜角，
[0017]所述螺纹根部与所述入扣侧面、所述承载侧面的过渡区域为圆弧。
[0018]根据本专利技术的一优选实施方案，
[0019]所述螺纹冠部402与所述入扣侧面404之间的过渡区域的斜角为45
°
，
[0020]所述螺纹冠部402与所述承载侧面403之间的过渡区域的斜角为45
°
。
[0021]根据本专利技术的一优选实施方案，
[0022]所述螺纹冠部402、所述螺纹根部401均与所述圆柱形构件的轴线5平行。
[0023]根据本专利技术的一优选实施方案，所述螺纹凸起的高度等于所述螺纹冠部402和所述螺纹根部401之间的高度差H，其满足以下方式：
[0024][0025]其中，所述TPI为螺纹的螺距每英寸的牙数，单位为1/英寸，TPI的值为3
‑
5，H的单位为英寸。
[0026]本专利技术的另一优选实施方案还提供一种螺纹接头系统，包括公接头和母接头，
[0027]其中所述公接头采用权利要求1
‑
7任一所述的螺纹结构，
[0028]所述母接头内具有螺孔，其一端敞口设置，以供所述公接头插入，所述母接头敞开供公接头插入的一端的端面B呈倾斜状，且其倾斜角度与所述凸起的外侧端面A1和所述M1段的外侧面的连接处的角度形状相适配；
[0029]所述母接头的螺孔内具有内螺纹，其与所述公接头上的外螺纹相适配。
[0030]根据本专利技术的一优选实施方案，
[0031]所述公接头插入所述母接头后，二者的外周侧面呈平面状连接。
[0032]根据本专利技术的一优选实施方案，
[0033]所述母接头为圆柱状结构。
[0034]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0035](1)本专利技术的螺纹接头自锁性能好，内外螺纹不易产生相对轴向移动，不会使公接头和母接头产生相对运动，在扭矩及压力作用下，此石油钻杆接头可以缓解应力带来的应变，缓解应力集中对接头螺纹台肩以及螺纹表面造成的擦伤、弯曲折断；
[0036](2)具有高抗扭矩效果，可以增强钻杆接头的作业安全，延长其使用寿命，提高钻杆强度效果，经济实用；
[0037](3)接头本身的占用的空间小，提供较大的通径，对其他零部件的尺寸要求更低，提升工具的整体性能；
[0038](4)采用平衡算法，能保证接头挤压强度和剪切强度基本相等，提高一致性。
[0039]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本
专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0040]图1为本专利技术中螺纹结构的结构示意图；
[0041]图2为图1中K处的局部示意图。
[0042]图3为本专利技术中母接头的结构示意图。
[0043]图4为本专利技术中螺纹接头系统的结构示意图。
具体实施方式
[0044]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0045]以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本专利技术的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本专利技术的精神和范围的其他技术方案。
[0046]本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺纹结构，其特征在于，包括：圆柱形构件，其沿长度方向包括第一段和第二段，所述第一段的外围径向向外延伸形成环形圆柱的凸起，所述凸起的外侧端面A1与所述圆柱形构件的轴线呈60
‑
80
°
倾斜设置，所述圆柱形构件的外侧端面A2与所述圆柱形构件的轴线呈90
°
垂直设置，所述外侧端面A1与所述外侧端面A2之间的夹角为60
‑
80
°
，螺纹，其沿着所述第二段以间隔开的螺纹圈螺旋的延伸。2.根据权利要求1所述的螺纹结构，其特征在于，所述第二段包括M1段和M2段，所述M1段相邻于所述第一段，且所述M1段的外侧面与所述凸起的外侧端面A1呈60
‑
80
°
倾斜设置，所述M2段的外表面沿其长度方向设置有所述螺纹；且，所述凸起的外侧端面A1和所述M1段的外侧面的连接处呈弧形过渡。3.根据权利要求2所述的螺纹结构，其特征在于，所述M1段的外侧面与所述凸起的外侧端面A1呈70
°
倾斜设置。4.根据权利要求2所述的螺纹结构，其特征在于，所述螺纹上具有若干个间隔设置的螺纹凸起，所述螺纹凸起的截面呈四方形，相邻两个所述螺纹凸起之间形成凹陷区域，所述凹陷区域的底部为螺纹根部，所述螺纹凸起的顶模为螺纹冠部，所述凹陷区域的两个侧边中，一个为入扣侧面，另一个为承载侧面，所述螺纹冠部与所述入扣侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱伟强，宋满华，吴刚，李红，许剑，涂辉，李超，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：