专利名称：气密封油管螺纹接头装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气密封油管螺纹接头装置，属于石油连接管技术领域。
背景技术：
石油油管是开采石油和天然气所必需的石油专用管材，上百根甚至几百 根油管通过螺纹接头连接起来，组成几千米长的管柱，油柱管不但承受较大 的自重载荷，而且往往也承受很高的内压力，接头部位是整个管柱的薄弱环 节。随着钻井技术的进步，油气井的开采压力越来越高， 一些高压油井、高 压天然气井陆续投入开采。有些油气井的压力达到上百兆帕，这种情况下如 果使用普通的油管，接头部位往往就会发生泄露，造成严重后果。因此，需 要密封性能更好的接头才能满足使用要求。
目前，油管采用的接头通常是API接头，该接头是一种标准接头，按照 API (美国石油协会)标准加工制造。其缺点是1)依靠内外螺纹之间的过 盈配合起连接和密封作用。由于结构设计的原因，即使在加工公差为零的情 况下，接头拧紧后，内外啮合螺纹之间存在空隙，造成密封性能差，尤其是 气密封性能更差，不能用于高压油井的开采，也不能用于天然气井的开采；2) 抗扭性能差，寿命短。螺纹既要承担密封功能，又要承担连接功能，螺纹拧 紧后应力集中比较严重，很容易发生粘扣失效。
经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为CN2575286Y,
公开日
为2003年9月24日，实用新型专利名称为"油、套管螺纹接头"，该专利对 上述API螺纹进行了改进。该实用新型为一种锥形螺纹接头，由外螺纹件和 内螺纹件通过螺纹连接而成其螺纹为改进的偏梯形螺纹，外螺纹件前端有 一个圆柱密封面，内螺纹件的螺纹以外有一个凸起球面密封面，柱面与球面 过盈配合构成主密封部分。外螺纹件前端倒成-9°或-15°角，与内螺纹件的-9° 或-15°台肩过盈配合构成副密封部分。
中国专利公开号为CN2278762Y,
公开日为1998年4月15日，实用新型 专利名称为"油井管螺纹接头"，该专利也对API螺纹进行了改进。该实用新 型为一种锥形螺纹接头，由外螺纹件和内螺纹件组成，螺纹部分具有过盈量 Ad，其螺纹牙形为偏梯形，外螺纹件管端面与内螺纹件底部台肩侧面对接构成副密封部分。外螺纹件前端有一个由端面圆弧倒角引导的圆柱密封面，内 螺纹件内面螺纹以外有一个由圆弧过渡面引导的圆柱孔密封面，两密封面过 盈配合构成主密封部分。
与API接头相比，上述专利由于设计了不同形式的金属/金属密封结构，
密封性能提高。其不足之处是1)密封结构一个是圆柱面/球面密封， 一个 是圆柱面/圆柱面密封，这种密封结构虽然受拉伸载荷的影响小，但接头拧紧 后密封面的接触面积很小，密封效果受到影响；2)没有设计螺纹脂存储槽， 多余的螺纹脂被挤压在密封面与扭矩台肩之间，影响密封面上的接触压力， 对密封不利。 发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种密封效果更 加、减少螺纹脂压力对主密封面接触压力的影响的气密封油管螺纹接头装置。
按照本实用新型提供的技术方案，所述气密封油管螺纹接头装置，包括 内管体与管状的接头体，内管体的外表面设有外螺纹，接头体的内表面设有 与外螺纹配合的内螺纹，外螺纹内端的内管体外表面为外圆柱面，且外圆柱 面处的内管体外径小于外螺纹处的内管体外径，内螺纹内端的接头体内表面 为内圆柱面，且内圆柱面处的接头体内径大于内螺纹处的接头体内径，且内 圆柱面处的接头体内径大于外圆柱面处的内管体外径，使得外圆柱面与内圆 柱面形成环状的螺纹脂存储腔，在外圆柱面内侧设有使内管体外径逐渐变小 的外楔形密封面，外楔形密封面与外圆柱面钝角相交，相应地，在内圆柱面 内侧设有使接头体内径逐渐变小的内楔形密封面，内楔形密封面与内圆柱面 钝角相交，且外楔形密封面与内楔形密封面锥度一致，在外楔形密封面内侧 为内管体的内端面，内管体的内端面设有向外的凹陷形成外扭矩台肩，在内 楔形密封面内侧为接头体的内端部，接头体的内端部设有向外的凸起形成内 扭矩台肩。
内圆柱面处的接头体内径与外圆柱面处的内管体外径之差为 0.5 1.5mm。内圆柱面处的接头体内径与外圆柱面处的内管体外径之差为 0.5 1.5mm。内楔形密封面与接头体轴线的夹角A角度为25~35° ，外楔形密 封面与内管体轴线的夹角A'角度为25 35。，接头体轴线与内管体轴线重合。 内扭矩台肩与接头体轴线的夹角B角度为60~70°，外扭矩台肩与内管体轴线 的夹角B'角度为60 70。。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点-1) 将主密封结构设计为楔形，使主密封面上的接触压力分布均匀，密封
效果明显增强；
2) 在主密封结构与扭矩台肩之间设计了螺纹脂存储槽，可以存储多余的 螺纹脂，减少螺纹脂压力对密封面接触压力的不利影响；
3) 优化了楔形密封面及扭矩台肩面的角度，使得台肩的辅助密封效果增强。
图1是本实用新型的整体结构示意图。 图2是本实用新型中局部接头体的放大示意图。 图3是本实用新型中局部内管体的放大示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图所示它包括螺纹锥度为l: 16的内管体7与管状的接头体1，内 管体7的外表面设有外螺纹8，接头体1的内表面设有与外螺纹8配合的内 螺纹2，外螺纹8内端的内管体7外表面为外圆柱面9，且外圆柱面9处的内 管体7外径小于外螺纹8处的内管体7外径，内螺纹2内端的接头体1内表 面为内圆柱面3，且内圆柱面3处的接头体1内径大于内螺纹2处的接头体1 内径，且内圆柱面3处的接头体1内径D大于外圆柱面9处的内管体7外径 d，使得外圆柱面9与内圆柱面3形成环状的螺纹脂存储腔6，在外圆柱面9 内侧设有使内管体7外径逐渐变小的外楔形密封面10，外楔形密封面10与 外圆柱面9钝角相交，相应地，在内圆柱面3内侧设有使接头体1内径逐渐 变小的内楔形密封面4，内楔形密封面4与内圆柱面3钝角相交，且外楔形 密封面10与内楔形密封面4锥度一致，在外楔形密封面10内侧为内管体7 的内端面，内管体7的内端面设有向外的凹陷形成外扭矩台肩11，在内楔形 密封面4内侧为接头体1的内端部，接头体1的内端部设有向外的凸起形成 与外扭矩台肩11过盈配合的内扭矩台肩5。
内圆柱面3处的接头体1内径D与外圆柱面9处的内管体7外径d之差 为0.5~1.5mm。内楔形密封面4与接头体1轴线的夹角A角度为25~35° ，外 楔形密封面10与内管体7轴线的夹角A'角度为25 35°，接头体1轴线与内 管体7轴线重合。内扭矩台肩5与接头体1轴线的夹角B角度为60~70° ，外 扭矩台肩11与内管体7轴线的夹角B'角度为60 70。。
与API螺纹的内、外螺纹既要起连接功能又要起密封功能相比，本实用新型的内螺纹2与外螺纹8只起连接功能，密封功能由外楔形密封面IO、内 楔形密封面4和外扭矩台肩11、内扭矩台肩5承担，使得本实用新型的螺纹 应力集中程度小，连接效率高，寿命长。由于本实用新型的主密封结构为楔 形，这种密封结构容易加工，密封效果好。为了进一步提高主密封的密封效 果，在接头体1的内楔形密封面4与内螺纹2之间设置内圆柱面3，该圆柱 面的直径为D;在内管体7的外楔形密封面10与外螺纹8之间设置外圆柱面 9，该圆柱面的直径为d。 d与D之间满足关系D—d二0.5 1.5mm，从而在 内圆柱面3与外圆柱面9之间形成一个宽0.5 1.5mm的螺纹脂存储腔6。由 于在使用时，接头上的螺纹脂往往涂抹不太均匀，致使局部多余的螺纹脂被 挤压在主密封面和台肩之间的狭小范围内，形成一个螺纹脂存储腔6，可以 解决这一问题，克服了现有技术的缺陷。
研究表明，台肩密封不但可以起到良好的辅助密封效果，而且对主密封 也有很大的影响，为了最大限度地提高密封效果，使内螺纹楔形密封面(4) 及外螺纹楔形密封面(10)与油管轴线的夹角均为A， A=30°±5°;使内扭矩 台肩(5)及外扭矩台肩(11)与油管轴线的夹角均为B， B=65°±5°。这样可 以使台肩密封效果最好，具有与主密封同样的密封抗力。
所以本发明的结构，密封可靠性大大增加，使得本实用新型具有良好的 密封性能，气密封抗力可以达到管体内壁屈服压力。
实施例1
用于O73.0x7.01mm的油管，钢级为N80。油管管体的几何尺寸包括外 径、壁厚等均采用API标准规定值。套管材料满足API标准对N80钢级油管 材料的要求，其内螺纹2的齿高为1.211mm，外螺纹7的齿高均为1.016mm， 导向面角10°，承载面角3。，椎度l: 16。内楔形密封面4与接头体1轴线的 夹角A角度为30° ，外楔形密封面10与内管体7轴线的夹角A'角度为30°; 内扭矩台肩5与接头体1轴线的夹角B角度为70° ，外扭矩台肩11与内管体 7轴线的夹角B'角度为70° 。扭矩台肩与楔形主密封之间螺纹脂存储腔6的 宽度0.6mm。该接头的气密封抗力可达92.7MPa以上。
实施例2
用于088.9x9.52mm的油管，钢级为PllO。油管管体的几何尺寸包括外 径、壁厚等均采用API标准规定值。套管材料满足API标准对平P110钢级 油管材料的要求，其内螺纹2的齿高为1.211mm，外螺纹7的齿高均为 1.016mm，导向面角10°，承载面角3°，椎度1: 16。内楔形密封面4与接头体1轴线的夹角A角度为29° ，外楔形密封面10与内管体7轴线的夹角A' 角度为29。；内扭矩台肩5与接头体1轴线的夹角B角度为60°，外扭矩台 肩11与内管体7轴线的夹角B'角度为60°。扭矩台肩与楔形主密封之间螺 纹脂存储槽6的宽度l.Omm。该接头的气密封抗力可达142.2MPa以上。
权利要求1、一种气密封油管螺纹接头装置，包括内管体(7)与管状的接头体(1)，内管体(7)的外表面设有外螺纹(8)，接头体(1)的内表面设有与外螺纹(8)配合的内螺纹(2)，其特征是外螺纹(8)内端的内管体(7)外表面为外圆柱面(9)，且外圆柱面(9)处的内管体(7)外径小于外螺纹(8)处的内管体(7)外径，内螺纹(2)内端的接头体(1)内表面为内圆柱面(3)，且内圆柱面(3)处的接头体(1)内径大于内螺纹(2)处的接头体(1)内径，且内圆柱面(3)处的接头体(1)内径D大于外圆柱面(9)处的内管体(7)外径d，使得外圆柱面(9)与内圆柱面(3)形成环状的螺纹脂存储腔(6)，在外圆柱面(9)内侧设有使内管体(7)外径逐渐变小的外楔形密封面(10)，外楔形密封面(10)与外圆柱面(9)钝角相交，相应地，在内圆柱面(3)内侧设有使接头体(1)内径逐渐变小的内楔形密封面(4)，内楔形密封面(4)与内圆柱面(3)钝角相交，且外楔形密封面(10)与内楔形密封面(4)锥度一致，在外楔形密封面(10)内侧为内管体(7)的内端面，内管体(7)的内端面设有向外的凹陷形成外扭矩台肩(11)，在内楔形密封面(4)内侧为接头体(1)的内端部，接头体(1)的内端部设有向外的凸起形成过盈配合的内扭矩台肩(5)。
2、 如权利要求l所述的气密封油管螺纹接头装置，其特征是内圆柱面 (3)处的接头体(1)内径D与外圆柱面(9)处的内管体(7)外径d之差为0.5 1.5mm。
3、 如权利要求l所述的气密封油管螺纹接头装置，其特征是内楔形密 封面(4)与接头体(1)轴线的夹角A角度为25 35。，外楔形密封面(10) 与内管体(7)轴线的夹角A'角度为25~35°，接头体(1)轴线与内管体(7) 轴线重合。
4、 如权利要求1所述的气密封油管螺纹接头装置，其特征是内扭矩台 肩(5)与接头体(1)轴线的夹角B角度为60 7041，外扭矩台肩(11)与内 管体(7)轴线的夹角B'角度为60~70°。
专利摘要本实用新型涉及气密封油管螺纹接头装置，内管体的外表面设有外螺纹，接头体的内表面设有内螺纹，外螺纹内端的内管体外表面为外圆柱面，内螺纹内端的接头体内表面为内圆柱面，外圆柱面与内圆柱面形成环状的螺纹脂存储腔，在外圆柱面内侧设有使内管体外径逐渐变小的外楔形密封面，在内圆柱面内侧设有使接头体内径逐渐变小的内楔形密封面，内楔形密封面与内圆柱面钝角相交，在外楔形密封面内侧为内管体的内端面，内管体的内端面设有向外的凹陷形成外扭矩台肩，在内楔形密封面内侧为接头体的内端部，接头体的内端部设有向外的凸起形成内扭矩台肩。它密封效果更加、减少螺纹脂压力对主密封面接触压力的影响。
文档编号E21B17/042GK201377293SQ20082004132
公开日2010年1月6日 申请日期2008年8月7日 优先权日2008年8月7日
发明者周基夏, 龚育才 申请人:无锡法斯特能源开发科技有限公司