[实用新型]一种油井管柱连接接头

说明书

本实用新型公开了一种油井管柱连接接头，包括公接头螺纹段和母接头螺纹段；公、母接头螺纹段具有沿螺纹母线依次交替连续设置的螺纹牙顶、螺纹牙承载面、螺纹牙底和螺纹牙导向面；公、母接头螺纹牙顶、螺纹牙承载面、螺纹牙底和螺纹牙导向面依次连接均为相切或平滑过渡；公接头螺纹牙承载面和母接头螺纹牙承载面都是两个相切弧组成的S型曲面轮廓形状，所述公接头螺纹牙导向面和母接头螺纹牙导向面为圆弧型曲面轮廓形状。与现有技术相比，接头螺纹配合后，螺纹牙接触面积更大，接头的临界截面积更增大，抗扭性能和抗拉性能得到提高，还有效改善螺纹连接的应力极值和应力分布情况，可大幅提高钻井效率和安全性。

技术领域

本实用新型涉及在石油天然气勘探开发过程中使用的油井管柱工具，尤其涉及一种适用于超深井、大位移井及海洋油气井等石油及天然气开采的油井管柱连接接头。

背景技术

本文所提到的油井管柱工具包括石油套管、油管及钻柱构件(方钻杆、钻杆、厚壁钻杆、钻铤、转换接头等钻具)。

石油和天然气钻采行业一直在突破现有的钻井极限，超深井、大位移延伸井及海洋油气井的钻井数量和深度记录不断被刷新。钻井极限的突破需要面对钻井工况环境恶劣、服役钻柱受力复杂、钻井作业效率低下等问题，需要的钻柱接头螺纹连接传输更多的拉力和扭矩不断增加。

在钻柱接头螺纹技术发展中，为了提高螺纹抗扭强度，设计人员已经将API的单台肩结构改变为双台肩结构，通过增加了一个台肩接触面来提高抗扭性能，但由于台肩表面的厚度仅为接头壁厚度的一小部分，当施加过高的上扣扭矩时，台肩表面很快就会达到塑性临界值。另一种解决方案是将更多的扭矩传递到螺纹牙中，以减轻台肩表面的压力，而目前石油钻柱螺纹连接采用的螺纹牙型大多数与API标准螺纹设计相同，即螺纹牙承载面和螺纹牙导向面均为平面的V型螺纹牙。这种螺纹牙型结构在上扣连接后，螺纹牙侧接触面积较小，螺纹牙应力集中较严重，导致钻柱连接的抗拉抗扭性能受到一定的限制。尤其对于钻井成本较高的超深井、大位移井及海洋油气井等石油及天然气开采难以提供有效扭矩要求，同时在拉伸载荷、弯曲载荷和较大扭矩载荷的共同作用下，螺纹连接存在安全隐患。

所以，有必要对现有钻柱接头螺纹进行技术升级，以实现更好的机械性能，获得更好的使用效果和更佳的实用性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种油井管柱连接接头，主要解决上述现有技术所存在的缺陷，与现有的V型螺纹牙型相比，接头螺纹配合后，螺纹牙接触面积更大，螺纹牙承载面受力方向发生改变，承载能力更高，同时，接头的临界截面积更增大，抗拉性能和抗扭性能大幅提高，还可有效改善螺纹连接的应力极值和应力分布情况，可大幅提高钻井效率和安全性，尤其适用于超深井、大位移井及海洋油气井等石油及天然气开采。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种油井管柱连接接头，其特征在于：所述连接接头包括公接头螺纹段和母接头螺纹段；所述公接头螺纹段具有沿公接头螺纹母线依次交替连续设置的公接头螺纹牙顶、公接头螺纹牙承载面、公接头螺纹牙底公接头螺纹牙导向面；所述母接头螺纹段具有沿母接头螺纹母线依次交替连续设置的母接头螺纹牙顶、母接头螺纹牙承载面、母接头螺纹牙底和母接头螺纹牙导向面；所述公接头螺纹牙顶、公接头螺纹牙承载面、公接头螺纹牙底和公接头螺纹牙导向面依次连接均为相切或平滑过渡；所述母接头螺纹牙顶、母接头螺纹牙承载面、母接头螺纹牙底和母接头螺纹牙导向面依次连接均为相切或平滑过渡；所述公接头螺纹牙承载面和母接头螺纹牙承载面都是两个相切弧组成的S型曲面轮廓形状，圆弧半径的第一圆角和第二圆角大于0.1mm，小于15.0mm，圆弧半径的第一圆角和第二圆角差值在0mm～1.25mm之间，圆弧半径的第三圆角和第四圆角大于0.05mm，小于10mm，圆弧半径的第三圆角和第四圆角差值在 0mm～1.0mm之间；所述公接头螺纹牙导向面和母接头螺纹牙导向面皆为圆弧型曲面轮廓形状，圆弧半径的第五圆角和第六圆角大于1.2mm，小于25.0mm，圆弧半径的第五圆角和第六圆角差值在0mm～2.54mm之间。