[发明专利]一种低应力螺纹连接结构

说明书

本发明公开了一种低应力螺纹连接结构，包括外螺纹件和内螺纹件，外螺纹件具有外螺纹，内螺纹件具有内螺纹，拧紧状态下外螺纹与内螺纹互相啮合；所述内螺纹的导向面由上半段斜面和下半段斜面组成，所述上半段斜面的倾角为β，所述下半段斜面的倾角为γ，并且，β＜γ；与所述内螺纹的导向面相对应的外螺纹的导向面为倾角为β的斜面。本发明的内螺纹的导向面的下半段斜面设置得很平缓，方便对扣，而上半段斜面较陡，使螺纹具有较好的抗压缩能力，而与之对应的外螺纹的导向面只有一段，倾角为β，使得上扣时便于对扣、不易错扣，导向面上不容易发生应力集中，从而避免导向面粘扣。

技术领域

本发明涉及一种低应力螺纹连接结构，属于油套管螺纹连接技术领域。

背景技术

随着国家经济的发展，对石油、天然气的需求越来越大，钻探的油气井深度越来越深，遇到的地层结构越来越复杂，对于其中的开采工具(主要包括：油管、套管和钻杆等)要求越来越高，集中体现在对开采工具的材料性能和螺纹连接的质量要求：对材料来说，主要是研发高强度、耐腐蚀、抗高温材料，对连接螺纹来说，则是需要不断开发连接效率高、密封性能好、抗扭能力强、可反复上卸的优质接头。

对于井深超过5000米以上的深井、超深井，对于水平位移超过1000米的水平井、大位移井，以及对于井下压力超过80MPm和/或温度变化超过150℃的高温高压井，上述井况，由于管柱承受了很大的拉伸、压缩、内压、温度等，若采用一般的API螺纹，使用风险很大，必须对于螺纹结构的细节、密封结构的细节进行整体优化设计，才能够满足要求。因此，需要开发相应的特殊螺纹接头。

API螺纹没有金属/金属密封结构，螺纹既要承担连接功能，又要承担密封功能。而对于特殊螺纹接头，其结构锥管螺纹、金属/金属密封和扭矩台肩三部分组成，螺纹只需要承担连接功能，密封功能由专门的结构承担，这就为优化螺纹设计提供了更广阔的空间。

中国专利CN 2886276Y公布了一种抗压缩及弯曲的构形齿螺纹连接结构，它包括一个两端带有内螺纹及锥形密封面与扭矩台肩的接箍，还有两支分别带有外螺纹和锥形密封面及扭矩台肩的套管连接组成。所述内螺纹及外螺纹均由钩形齿螺纹构成。所述钩形齿螺纹的牙型为钩形齿齿形，其导入面角度为20°，承载面角度为-4°，牙形角为16°。所述内螺纹的齿高为1.675mm，外螺纹的齿高为1.575mm，内、外螺纹的半齿高设置为非对称式。该专利改进了螺纹形状，提高了整个接头的抗弯曲能力，抗压缩能力也因扭矩台肩的设置而增强。但其缺点是并没有考虑优化螺纹部分的应力集中，螺纹的抗粘扣能力不足。

美国专利US 6698802 B2公布了一种钢管接头，本发明在API偏梯形螺纹的基础上，将导向面角设置为15～60°(API偏梯形螺纹的导向面角为10°)，平缓的导向面角易于对扣、且不易发生错扣，导向面角的过渡圆弧半径增大到1.0～1.25mm(API偏梯形螺纹的半径为0.76mm)，同时将螺纹的齿顶、齿底均设置成平行于管子轴线，这些结构的改变也是为了对扣更容易。其缺点是导向面过于平缓，虽然提高了接头的抗粘扣能力，但会导致接头的抗压缩性能下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种低应力螺纹连接结构，即能保证外螺纹件与内螺纹件具备一定的抗压缩能力，又不易错扣。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种低应力螺纹连接结构，包括外螺纹件和内螺纹件，外螺纹件具有外螺纹，内螺纹件具有内螺纹，拧紧状态下外螺纹与内螺纹互相啮合；

所述内螺纹的导向面由上半段斜面和下半段斜面组成，所述上半段斜面的倾角为β，所述下半段斜面的倾角为γ，并且，β＜γ；

与所述内螺纹的导向面相对应的外螺纹的导向面为倾角为β的斜面。

进一步，所述上半段斜面的倾角，以及外螺纹的导向面的倾角β＝10°～15°，所述下半段斜面的倾角γ＝30°～45°。