油套管螺纹接头的制作方法

本实用新型涉及管道设备技术领域，具体而言，涉及一种油套管螺纹接头。

背景技术：

传统偏梯齿型配合后经常会出现内外螺纹齿顶间相互刮擦，这样会降低螺纹齿的使用精度和使用寿命，在螺纹齿相互刮擦的过程中会产生内外螺纹齿的相互磨损，不但会产生噪音，还影响装配精度，使螺纹接头无法重复使用。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种油套管螺纹接头，以解决现有技术中的传统偏梯齿型配合后经常会出现内外螺纹齿顶间相互刮擦的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种油套管螺纹接头，包括螺纹结构，螺纹结构包括外螺纹和内螺纹，外螺纹包括多个外螺纹齿，内螺纹包括多个内螺纹齿；其中，外螺纹齿上设置有外导向斜面，内螺纹齿上设置有内导向斜面，外导向斜面处于齿顶位置，以防止外螺纹齿和内螺纹齿配合时齿顶间的相互刮擦。

进一步地，外螺纹齿包括：外齿底面；外承载面，外承载面与外齿底面呈角度设置；外齿顶面，外齿顶面设置在外承载面上方；外导向斜面，外导向斜面设置在外承载面与外齿顶面形成的角部；外导向面，外导向面设置在外齿顶面远离外承载面的一侧，外导向面与外承载面相对设置。

进一步地，外螺纹齿中相邻两个面之间均设置有过渡圆弧；外承载面与外齿底面之间的过渡圆弧半径为r1，且0.2mm≤r1≤0.5mm；外承载面与外导向斜面之间的过渡圆弧半径为r2，且0.2mm≤r1≤0.4mm；外导向斜面与外齿顶面之间的过渡圆弧半径为r3，且r3＝r2；外齿顶面与外导向面之间的过渡圆弧半径为r4，且0.4mm≤r4≤0.7mm；外导向面与外齿底面之间的过渡圆弧半径为r5，且0.3mm≤r5≤0.5mm。

进一步地，外螺纹齿的齿宽为l1，外螺纹齿的齿厚为l2，外螺纹齿的螺距为p，其中，l1＝l2＝p1/2。

进一步地，外导向面与外齿顶面的法线之间的夹角为α1，外承载面与外齿顶面的法线之间的夹角为α2，外导向斜面的夹角为α3，其中，8°≤α1≤15°，-3°≤α2≤-5°，30°≤α3≤60°。

进一步地，内螺纹齿包括：内齿底面；内承载面，内承载面与内齿底面呈角度设置；内齿顶面，内齿顶面设置在内承载面上方；内导向斜面，内导向斜面设置在内承载面与内齿顶面形成的角部；内导向面，内导向面(25)设置在内齿顶面远离内承载面的一侧，内导向面与内承载面相对设置。

进一步地，内螺纹齿中相邻两个面之间均设置有过渡圆弧；内承载面与内齿底面之间的过渡圆弧半径为r6，且0.3mm≤r6≤0.7mm；内承载面与内导向斜面之间的过渡圆弧半径为r7，且0.2mm≤r7≤0.4mm；内导向斜面与内齿顶面之间的过渡圆弧半径为r8，且0.3mm≤r6≤0.6mm；内齿顶面与内导向面之间的过渡圆弧半径为r9，且0.3mm≤r9≤0.5mm；内导向面与内齿底面之间的过渡圆弧半径为r10，r10＝r9。

进一步地，内螺纹齿的齿宽为l3，内螺纹齿的齿厚为l4，内螺纹齿的螺距为p，其中，l3＝l1+0.02mm，l4＝l2-0.02mm。

进一步地，内导向面与内齿顶面的法线之间的夹角为β1，β1＝α1；内承载面与内齿顶面的法线之间的夹角为β2，β2＝α2；内导向斜面的夹角为β3，45°≤β3≤75°。

进一步地，外螺纹齿的两侧的外齿底面与外齿顶面的间距不同，外螺纹齿靠近外承载面一侧的齿高为h1，0.5mm≤h1≤1.8mm，外承载面的高度的为h3，0.41mm≤h3≤1.47mm，外螺纹齿远离外承载面一侧的齿高为h4，0.6mm≤h4≤2.0mm，h4-h1＝0.16mm；内螺纹齿的两侧的内齿底面与内齿顶面的间距不同，内螺纹齿内导向面一侧的齿高为h5，h1+0.1mm≤h5≤h1+0.3mm，内导向斜面的高度的为h6，0.25mm≤h6≤0.71mm，内螺纹齿靠近内导向面一侧的齿高为h7，h4+0.1mm≤h7≤h4+0.3mm。

应用本实用新型的技术方案，设置在齿顶上的外导向斜面可以有效的降低或消除内螺纹齿和外螺纹齿配合时的相互刮擦，进而提高螺纹齿的使用精度和使用寿命，在螺纹齿相互刮擦的过程中降低内外螺纹齿的相互磨损。本实用新型的技术方案有效地解决了现有技术中的传统偏梯齿型配合后经常会出现内外螺纹齿顶间相互刮擦的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的油套管螺纹接头的实施例的结构示意图；

图2示出了油套管螺纹接头部分螺纹齿配合后的结构示意图；

图3示出了外螺纹齿的结构示意图；

图4示出了内螺纹齿的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、外螺纹齿；11、外齿底面；12、外承载面；13、外导向斜面；14、外齿顶面；15、外导向面；20、内螺纹齿；21、内齿底面；22、内导向面；23、内导向斜面；24、内齿顶面；25、内承载面；30、接头轴线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图4所示，在本实施例中一种油套管螺纹接头，包括螺纹结构，螺纹结构包括外螺纹和内螺纹，外螺纹包括多个外螺纹齿10，内螺纹包括多个内螺纹齿20。其中，外螺纹齿10上设置有外导向斜面13，内螺纹齿20上设置有内导向斜面23，外导向斜面13和内导向斜面23处于齿顶位置，以防止外螺纹齿10和内螺纹齿20配合时齿顶间的相互刮擦。

应用本实施例的技术方案，设置在齿顶上的外导向斜面13和内导向斜面23可以有效的降低或消除内螺纹齿20和外螺纹齿10配合时的相互刮擦，进而提高螺纹齿的使用精度和使用寿命，在螺纹齿相互刮擦的过程中降低内外螺纹齿10的相互磨损。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的传统偏梯齿型配合后经常会出现内外螺纹齿顶间相互刮擦的问题。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，外螺纹齿10包括外齿底面11、外承载面12、外齿顶面14、外导向斜面13和外导向面15。外承载面12与外齿底面11呈角度设置。外齿顶面14设置在外承载面12上方。外导向斜面13设置在外承载面12与外齿顶面14形成的角部。外导向面15设置在外齿顶面14远离外承载面12的一侧，外导向面15与外承载面12相对设置。上述结构中外导向斜面13的设置用来避免外螺纹齿10与内螺纹齿20之间的刮擦，外导向斜面13同时可以降低外承载面12与外齿顶面14形成的角部位置的应力集中。可以根据需要在内螺纹齿20上设置类似的结构。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，外螺纹齿10中相邻两个面之间均设置有过渡圆弧。外承载面12与外齿底面11之间的过渡圆弧半径为r1，且0.2mm≤r1≤0.5mm。外承载面12与外导向斜面13之间的过渡圆弧半径为r2，且0.2mm≤r1≤0.4mm。外导向斜面13与外齿顶面14之间的过渡圆弧半径为r3，且r3＝r2。外齿顶面14与外导向面15之间的过渡圆弧半径为r4，且0.4mm≤r4≤0.7mm。外导向面15与外齿底面11之间的过渡圆弧半径为r5，且0.3mm≤r5≤0.5mm。上述结构可以降低或避免外螺纹齿10中相邻两个面之间的应力集中，提高外螺纹齿10的强度，增加外螺纹齿10的性能。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，外螺纹齿10的齿宽为l1，外螺纹齿10的齿厚为l2，外螺纹齿10的螺距为p，其中，l1＝l2＝p1/2。上述结构可以使外螺纹齿10的排布更加合理。螺距p为5～7牙/英寸；

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，外导向面15与外齿顶面14的法线之间的夹角为α1，外承载面12与外齿顶面14的法线之间的夹角为α2，外导向斜面13的夹角为α3，其中，8°≤α1≤15°，-3°≤α2≤-5°，30°≤α3≤60°。上述结构可以根据需要对这些夹角进行选用，以满足不同工况下的作业需求。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，内螺纹齿20包括内齿底面21、内导向面22、内齿顶面24、内导向斜面23和内承载面25。内导向面22与内齿底面21呈角度设置。内齿顶面24设置在内导向面22上方。内导向斜面23设置在内导向面22与内齿顶面24形成的角部。内导向面22设置在内齿顶面24远离内承载面25的一侧。内导向面22与内承载面25相对设置。上述结构中内导向斜面23与外螺纹齿10中外导向斜面13的结构和作用类似。优选的，在内螺纹齿20和外螺纹齿配合后，内导向斜面23和外导向斜面13相互错开。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，内螺纹齿20中相邻两个面之间均设置有过渡圆弧。内导向面22与内齿底面21之间的过渡圆弧半径为r6，且0.3mm≤r6≤0.7mm。内导向面22与内导向斜面23之间的过渡圆弧半径为r7，且0.2mm≤r7≤0.4mm。内导向斜面23与内齿顶面24之间的过渡圆弧半径为r8，且0.3mm≤r6≤0.6mm。内齿顶面24与内承载面25之间的过渡圆弧半径为r9，且0.3mm≤r9≤0.5mm。内承载面25与内齿底面21之间的过渡圆弧半径为r10，r10＝r9。上述结构可以提高内螺纹齿20的性能，降低内螺纹齿20的应力集中。过渡圆弧的尺寸根据实际需求进行选用，或者根据内螺纹齿20的规格进行选用。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，内螺纹齿20的齿宽为l3，齿厚为l4，螺距为p，其中，l3＝l1+0.02mm，l4＝l2-0.02mm。上述结构可以使外螺纹齿10的排布更加合理。优选螺距p为5～7牙/英寸；

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，内导向面22与内齿顶面24的法线之间的夹角为β1，β1＝α1。内承载面25与内齿顶面24之间的夹角为β2，β2＝α2。内导向斜面23的夹角为β3，45°≤β3≤75°。上述结构可以根据需要对这些夹角进行选用，以满足不同工况下的作业需求。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，外螺纹齿10的两侧的外齿底面11与外齿顶面14的间距不同，外螺纹齿10靠近外承载面12一侧的齿高为h1，0.5mm≤h1≤1.8mm，外承载面12的高度的为h3，0.41mm≤h3≤1.47mm，外螺纹齿10远离外承载面12一侧的齿高为h4，0.6mm≤h4≤2.0mm，h4-h1＝0.16mm。内螺纹齿20的两侧的内齿底面21与内齿顶面24的间距不同，内螺纹齿20远离内导向面22一侧的齿高为h5，h1+0.1mm≤h5≤h1+0.3mm，内导向斜的高度的为h6，0.25mm≤h6≤0.71mm，内螺纹齿20靠近内导向面22一侧的齿高为h7，h4+0.1mm≤h7≤h4+0.3mm。上述结构为内外螺纹齿的最佳大小，可以根据需要选用适当的尺寸以使螺纹接头的性能更加优越。

本实施例中的h2为h1的一半，h8＝h2。螺纹结构的齿顶和齿底均平行于螺纹轴线，螺纹结构的螺纹锥度为1:16。

具体实施例：

1、本设计的第一实施例管体采用177.8×11.51mm规格套管，钢级为p110，采用api标准规定接箍外径，材料性能满足api标准要求。外螺纹接头几何参数为：螺距p＝5.08mm，螺纹齿顶齿底平行于螺纹轴向，螺纹锥度1:16，h1＝1.61mm，h2＝0.805mm，h3＝1.31mm，h4＝1.77mm，α1＝10°，α2＝-4°，α3＝45°，r1＝0.4mm，r2＝0.2mm，r3＝0.2mm，r4＝0.6mm，r5＝0.4mm，l1＝l2＝2.54mm。内螺纹接头几何参数为：h5＝1.81mm，h6＝0.65mm，h7＝1.97mm，h8＝0.805mm，β1＝10°,β2＝-4°，β3＝60°，r6＝0.6mm，r7＝0.3mm，r8＝0.5mm，r9＝r10＝0.4mm，l3＝2.56mm，l4＝2.52mm。应用本技术的套管螺纹接头的连接强度达到4559kn，抗压缩强度达到4559kn，抗内压性能达到86mpa以上，抗外压性能达到74.3mpa以上，抗弯曲能力达到30°/30米以上，而且满足3次上卸扣不粘扣的要求。同时该套管螺纹接头操作性好，有限元分析表明该套管螺纹接头应力集中程度明显降低。

2、本设计的第二实施例管体采用88.9×9.52mm规格油管，钢级为p110，采用api标准规定接箍外径，材料性能满足api标准要求。外螺纹接头几何参数为：螺距p＝4.234，螺纹齿顶齿底平行于螺纹轴向，螺纹锥度1:16，h1＝0.89mm，h2＝0.445mm，h3＝0.712mm，h4＝1.05mm，α1＝10°，α2＝-4°，α3＝45°，r1＝0.2mm，r2＝0.2mm，r3＝0.2mm，r4＝0.4mm，r5＝0.3mm，l1＝l2＝2.117mm。内螺纹接头几何参数为：h5＝1.09mm，h6＝0.4mm，h7＝1.25mm，h8＝0.445mm，β1＝10°,β2＝-4°，β3＝60°，r6＝0.3mm，r7＝0.2mm，r8＝0.3mm，r9＝r10＝0.3mm，l3＝2.137mm，l4＝2.097mm。应用本技术的套管螺纹接头的连接强度达到1800kn，抗压缩强度达到1800kn，抗内压性能达到142mpa以上，抗外压性能达到145mpa以上，抗弯曲能力达到45°/30米以上，而且满足10次上卸扣不粘扣的要求。同时该套管螺纹接头操作性好，有限元分析表明该套管螺纹接头应力集中程度明显降低。

本实用新型为一种油套管螺纹接头专用齿型，分别包括公螺纹齿和母螺纹齿，公螺纹齿加工在油套管接头管体上，母螺纹齿加工在油套管接头接箍内部；该螺纹齿顶齿底平行于接头轴线30，采用了优化的齿型结构，导入性能好，方便油田现场上扣操作；采用该齿型的油套管螺纹接头具有操作性能好、连接强度高等优点。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：应用本实用新型的技术方案，设置在齿顶上的外导向斜面13和内导向斜面23可以有效的降低或消除内螺纹齿20和外螺纹齿10配合时的相互刮擦，进而提高螺纹齿的使用精度和使用寿命。本实用新型的技术方案有效地解决了现有技术中的传统偏梯齿型配合后经常会出现内外螺纹齿顶间相互刮擦的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。