CN103899254B - 一种多头螺纹快速连接式钻井隔水（隔沙）管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多头螺纹快速连接式钻井隔水（隔沙）管，包括两只隔水（隔沙）管单元、一公接头、一母接头、多只定位块、多只螺钉、一密封圈，公接头焊接在一只隔水（隔沙）管单元上，母接头焊接在另一只隔水（隔沙）管单元上，公接头上设有多头锯齿形锥度外螺纹；母接头上设有与公接头头数、齿形相同的锥度内螺纹；公接头上的外螺纹旋合在母接头上的内螺纹中。本发明通过公、母接头之间具有大导程的多头内、外锥度螺纹连接，使公、母接头的装配距离及装配旋转圈数减少，提高了连接速度，因而具有连接稳定、装配速度快、刚度大、密封效果好、抗荷载能力强、施工安全、周期短、时效高、可重复使用等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋或沙漠地区石油勘探和石油开采中的钻井隔水（隔沙）管，特别是这种钻井隔水（隔沙）管中单元管与单元管之间的连接方式和结构，属于油田设备设计制造技术领域。
背景技术
目前在深海石油开发中所用的钻井隔水管多为带有快速接头的分节式隔水管。这种隔水管在深海水深莫测、海面风高浪急、地质条件复杂及每口井的井身结构各不相同的条件下，不能满足油井井口的稳定性要求，隔水管会在海浪的推力作用下频繁出现晃动，导致管汇刚度降低，管与管之间的密封性能下降，造成海水泄漏浸入，严重影响海上油井的安全生产。
在世界上面积广大的沙漠地区，由于许多油气田存在于沙漠的地下，需要在一望无际的沙漠地区进行石油勘探开发。但是，在沙漠地区钻井首先遇到的问题便是如何建立地面钻机与地下井眼的第一道泥浆通道。由于沙漠地区地层表面甚至地表以下较深的范围内都是松软的细沙，用常规的钻井方法很难建立稳定的井壁条件，经常出现首次钻井起钻后井壁随之坍塌使表层套管无法下入或下不到预定深度的问题。为了解决上述问题，人们利用隔水管的工作原理，将隔水管运用到沙漠地区的石油勘探开发中，形成隔沙管。
发明内容
为了解决海洋油田在钻井和勘探过程中钻井隔水管存在着连接速度慢、刚度低、晃动大、密封性能差以及在沙漠地区解决首次钻井起钻后井壁坍塌、表层套管无法快速下入或下不到预定深度等问题，本发明提供一种多头螺纹快速连接式钻井隔水（隔沙）管。
本发明实现上述目的所釆取的技术方案是：一种多头螺纹快速连接式钻井隔水（隔沙）管，包括两只隔水（隔沙）管单元、一公接头、一母接头、多只定位块、多只螺钉、一密封圈，所述公接头焊接在一只隔水（隔沙）管单元的一端上，所述母接头焊接在另一只隔水（隔沙）管单元的一端上，其特征在于所述公接头的中部外侧设有多头锯齿形锥度外螺纹，锥度外螺纹的大端和小端均连接一段圆柱，且小端圆柱位于公接头的另一端外侧，其圆柱端为密封端面；所述母接头的中部内侧设有与公接头头数相同、齿形相同的锥度内螺纹，锥度内螺纹的大端和小端均连接一段圆柱孔，且大端圆柱孔位于母接头的另一端内侧，小端圆柱孔内设有环形槽，小端圆柱孔底端为密封端面；所述公接头上的锥度外螺纹旋合在母接头的锥度内螺纹中，且公接头锥度外螺纹小端的连接圆柱与母接头锥度内螺纹小端的连接圆柱孔之间为间隙配合，公接头锥度外螺纹大端的连接圆柱与母接头锥度内螺纹大端的连接圆柱孔之间为过盈配合，公接头锥度外螺纹小端圆柱密封端面与母接头锥度内螺纹小端圆柱孔底的密封端面相贴合；所述密封圈置于母接头锥度内螺纹小端圆柱孔内的环形槽中；所述多头锯齿形锥度外螺纹和多头锯齿形锥度内螺纹工件面的牙形斜角为-2º～-4º、非工作面的牙形斜角为43º～47º；所述公接头与母接头之间各设有多个定位槽，且当旋紧内、外锥度螺纹使公接头锥度外螺纹小端圆柱密封端面与母接头锥度内螺纹小端圆柱孔底的密封端面相贴合时，各设有的多个定位槽中每相对的两定位槽的中心面相重合，形成完整的多个腰形槽；所述多个定位块通过螺钉固定在公接头上且每只定位块分别位于一个腰形槽中。
本发明通过公、母接头之间的内、外锥度螺纹连接，使公、母接头在装配过程中最大限度地减少装配距离，并通过具有锁紧力和预紧力的大导程多头螺纹，最大程度地减少接头的装配旋转圈数（公、母接头预***后相对转动1/2～3/4圈即可上紧），提高了连接速度。在公、母接头螺纹连接的后端利用径向过盈配合形成第一次密封；在公、母接头的径向配合面上利用橡胶密封圈形成第二次软密封；在公、母接头的轴向连接面上利用两者之间密封端面的锁紧贴合形成第三次硬密封，使隔水（隔沙）管单元形成一个整体串，从而最大限度地减少隔水（隔沙）管单元之间因配合间隙而引起的晃动，最大限度地减少因晃动而产生的海水渗漏。
在海洋钻井过程中本发明中的隔水管具有连接稳定、装配速度快、刚度大、密封效果好、可重复使用等优点；在沙漠钻井过程中本发明中的隔沙管，又具有结构设计合理、抗荷载能力强、装配工艺简单、施工安全、周期短、时效高等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中I部分结构放大图；
图3为图1中的A向结构放大视图。
在图1、2、3中：1、6隔水（隔沙）管单元，2母接头，201密封端面，202、203圆柱孔配合面，3密封圈，4公接头，401密封端面，402、403圆柱配合面，5螺钉， 7定位块。
具体实施方式
如图1所示，公接头4的一端焊接在隔水（隔沙）管单元6的一端上，母接头2的一端焊接在隔水（隔沙）管单元1的一端上，公接头4的中部外侧设有四头锯齿形锥度外螺纹，锥度外螺纹的大端和小端均连接一段圆柱配合面402和403，且圆柱配合面402位于公接头4的另一端外侧，其圆柱端为密封端面401；母接头2的中部内侧设有与公接头头数相同、齿形相同的锥度内螺纹，锥度内螺纹的大端和小端均连接一段圆柱孔配合面202和203，且圆柱孔配合面203位于母接头2的另一端内侧，圆柱孔配合面202内设有环形槽，圆柱孔配合面202的底端为密封端面201；公接头4上的锥度外螺纹旋合在母接头2的锥度内螺纹中，且公接头4锥度外螺纹小端的圆柱配合面402与母接头2锥度内螺纹小端的圆柱孔配合面202之间为间隙配合，公接头4锥度外螺纹大端的圆柱配合面403与母接头2锥度内螺纹大端的圆柱孔配合面203之间为过盈配合，公接头4锥度外螺纹小端圆柱密封端面401与母接头2锥度内螺纹小端圆柱孔底的密封端面201相贴合；密封圈3置于母接头2锥度内螺纹小端圆柱孔配合面202内的环形槽中。如图2所示，多头锯齿形锥度外螺纹和多头锯齿形锥度内螺纹工件面的牙形斜角为-3º、非工作面的牙形斜角为45º；公接头4与母接头2之间各设有四个定位槽，当旋紧内外锥度螺纹并使公接头4锥度外螺纹小端圆柱密封端面401与母接头2锥度内螺纹小端圆柱孔底的密封端面201相贴合时各设有的4个定位槽中每相对的两定位槽的中心面相重合，形成如图3所示的完整的四个腰形槽，定位块7为四只，四只定位块7分别通过螺钉固定在公接头4上，且每只定位块7分别位于一个腰形槽中。
本发明装配时，利用公接头4和母接头2上的锥度螺纹对中，将公接头4***母接头2内，完成隔水（隔沙）管单元6和隔水（隔沙）管单元1的对接；固定住母接头2，通过动力钳口卡住公接头4并顺时针旋转公接头4（旋转1/4～3/4圈），与此同时下放公接头4，通过动力钳的扭力和螺纹的锁紧力使公接头4与母接头2完全对接，并使密封端面401、201紧密贴合，由此同时实现圆柱配合面403与圆柱孔配合面203之间过盈面的第一次密封；密封圈3与圆柱配合面402之间的第二次软密封；密封端面401与密封端面201之间的第三次硬密封。公接头4与母接头2完全连接后，在四个对接完整的腰形槽中置入四只定位块7，并通过螺钉5紧固，从而使公接头4与母接头2之间不能产生相对转动，以防止公、母接头在使用中发生螺纹松动脱开现象。在本发明中，螺纹工作面牙型斜角设置为45º、非工作面牙型设置为-3º，能够最大限度地减少螺纹负载面的接触，从而大大降低接触面的磨损，有效提高重复使用寿命。
在海洋钻井施工中，如需拆卸本发明中的隔水（隔沙）管单元6，只须将公接头4与母接头2之间的腰形槽中四只定位块7卸下，固定母接头2用动力钳钳口咬住并逆时针转动公接头4（1/4～3/4圈）后，上提公接头4即可使公接头4与母接头2完全脱开，卸下隔水（隔沙）管单元6。
在沙漠现场施工中，将多根隔水（隔沙）管单元1与多根隔水（隔沙管）单元6在钻台的转盘上连接成串，选择井架提升高度，选择击打能量充足的打桩锤，在不损毁接头的前提下将隔水（隔沙）管单元串快速打入沙漠地层，再在隔水（隔沙）管单元串中下入钻杆启钻钻井，使本发明起到防止井壁坍塌和表层隔沙的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种多头螺纹快速连接式钻井隔水/隔沙管，包括两只隔水/隔沙管单元、一公接头、一母接头、多只定位块、多只螺钉、一密封圏，所述公接头焊接在一只隔水/隔沙管单元的一端上，所述母接头焊接在另一只隔水/隔沙管单元的一端上，其特征在于：
所述公接头的中部外侧设有多头锯齿形锥度外螺纹，锥度外螺纹的大端和小端均连接一段圆柱，且小端圆柱位于公接头的另一端外侧，其圆柱端为密封端面；
所述母接头的中部内侧设有与公接头头数相同、齿形相同的锥度内螺纹，锥度内螺纹的大端和小端均连接一段圆柱孔，且大端圆柱孔位于母接头的另ー端内侧，小端圆柱孔内设有环形槽，母接头锥度内螺纹小端圆柱孔底端为密封端面；
所述公接头上的锥度外螺纹旋合在母接头的锥度内螺纹中，且公接头锥度外螺纹小端的连接圆柱与母接头锥度内螺纹小端的连接圆柱孔之间为间隙配合，公接头锥度外螺纹大端的连接圆柱与母接头锥度内螺纹大端的连接圆柱孔之间为过盈配合，公接头锥度外螺纹小端圆柱密封端面与母接头锥度内螺纹小端圆柱孔底的密封端面相贴合，公接头锥度外螺纹小端圆柱密封端面与母接头锥度内螺纹小端圆柱孔底端的密封端面贯穿了整个隔水/隔沙管，端面间锁紧贴合，垂直分布；
所述公接头与母接头之间各设有多个定位槽，且当旋紧内、外锥度螺纹使公接头锥度外螺纹小端圆柱密封端面与母接头锥度内螺纹小端圆柱孔底的密封端面相贴合时，各设有的多个定位槽中每相对的两定位槽的中心面相重合，形成完整的多个腰形槽；
所述密封圈置于母接头锥度内螺纹小端圆柱孔内的环形槽中。
2.根据权利要求1所述的一种多头螺纹快速连接式钻井隔水/隔沙管，其特征在于所述多头锯齿形锥度外螺纹和多头锯齿形锥度内螺纹工件面的牙形斜角为－2°～－4°、非工作面的牙形斜角为43°～47°。
3.根据权利要求1所述的一种多头螺纹快速连接式钻井隔水/隔沙管，其特征在于多个定位块通过螺钉固定在公接头上且每只定位块分别位于一个腰形槽中。
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