带密封圈的螺纹接头及油井管柱的制作方法

本实用新型涉及油套管螺纹连接接头技术领域，具体而言，涉及带密封圈的螺纹接头及油井管柱。

背景技术：

随着越来越多天然气井、超深井的开发，普通api螺纹的不适应性越来越突出，容易发生断裂、滑脱等形式的失效。

api（美国石油学会，americanpetroleuminstitute）螺纹是市面上使用的标准螺纹，技术成熟且互换性较强。其缺点是连接强度低、密封性能差和上扣控制难。为了适应天然气井、超深井中油套管柱连接强度大、气密封要求高的需要，市面上出现了多种特殊螺纹结构来满足该要求。但是螺纹既要承担密封功能又承担连接功能，任务较重，负荷较大，受力较复杂，而且锥面-锥面密封结构对加工精度要求较高，且受轴向拉力影响较大，密封效果不易控制。

因此，提供一种密封效果好的带密封圈的螺纹接头及油井管柱成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供带密封圈的螺纹接头及油井管柱，以缓解现有技术中螺纹接头密封效果差的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种带密封圈的螺纹接头，包括公扣和母扣；

所述公扣上依次设置有第一螺纹、第一圆柱密封面和第一扭矩台肩面，所述母扣上依次设置有第二螺纹、第二圆柱密封面和第二扭矩台肩面；

所述第一圆柱密封面与所述第二圆柱密封面间隙配合，所述第二圆柱密封面上开设有环槽，所述环槽内设置有密封圈；

所述第一扭矩台肩面与所述第二扭矩台肩面按照扭矩要求压紧。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一螺纹和所述第二螺纹均为偏梯形螺纹。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一螺纹和第二螺纹两者的承载面牙侧角α1均在0°-1°之间,导向面牙侧角α2均在9°-11°之间。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一螺纹和第二螺纹两者的承载面牙侧角α1均为0°,导向面牙侧角α2均为10°。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一螺纹和所述第二螺纹两者的螺纹倒角在25°-30°之间。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一扭矩台肩面具有反向倒角β1为-15°；

所述第二扭矩台肩面具有反向倒角β2为-15°。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一螺纹包括依次连接的螺纹消失点、不完整螺纹段和完整螺纹段；

所述螺纹消失点处的直径等于所述公扣的外径。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一螺纹的锥度和所述第二螺纹的锥度均为1：16。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述母扣的内壁光滑无凸起。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种油井管柱，包括所述带密封圈的螺纹接头。

有益效果：

本实用新型提供了一种带密封圈的螺纹接头，包括公扣和母扣；公扣上依次设置有第一螺纹、第一圆柱密封面和第一扭矩台肩面，母扣上依次设置有第二螺纹、第二圆柱密封面和第二扭矩台肩面；第一圆柱密封面与第二圆柱密封面间隙配合，第二圆柱密封面上开设有环槽，环槽内设置有密封圈；第一扭矩台肩面与第二扭矩台肩面按照扭矩要求压紧。

在使用时，通过第一螺纹与第二螺纹的啮合，将公扣和母扣连接在一起，并且通过第一螺纹和第二螺纹的啮合将第一扭矩台肩面与第二扭矩台肩面压紧在一起形成副密封，第一圆柱密封面与第二圆柱密封面通过密封圈进行密封，通过这样的设置能够保证公扣与母扣之间的密封性能。

本实用新型提供了一种油井管柱，包括带密封圈的螺纹接头。油井管柱与现有技术相比具有上述的优势，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的带密封圈的螺纹接头的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的带密封圈的螺纹接头中公扣的结构示意图；

图3为实用新型实施例提供的带密封圈的螺纹接头中母扣的局部结构示意图；

图4为实用新型实施例提供的带密封圈的螺纹接头中螺纹牙型的示意图。

图标：

100-公扣；110-第一螺纹；120-第一圆柱密封面；130-第一扭矩台肩面；

200-母扣；210-第二螺纹；220-第二圆柱密封面；230-第二扭矩台肩面；240-中段内壁；

300-环槽；310-密封圈；

410-螺纹消失点；420-不完整螺纹段；430-完整螺纹段；

500-螺纹倒角。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参见图1、图2、图3和图4所示，本实用新型实施例提供了一种带密封圈的螺纹接头，包括公扣100和母扣200；公扣100上依次设置有第一螺纹110、第一圆柱密封面120和第一扭矩台肩面130，母扣200上依次设置有第二螺纹210、第二圆柱密封面220和第二扭矩台肩面230；第一圆柱密封面120与第二圆柱密封面220间隙配合，第二圆柱密封面220上开设有环槽300，环槽300内设置有密封圈310；第一扭矩台肩面130与第二扭矩台肩面230按照扭矩要求压紧。

在使用时，通过第一螺纹110与第二螺纹210的啮合，将公扣100和母扣200连接在一起，并且通过第一螺纹110和第二螺纹210的啮合将第一扭矩台肩面130与第二扭矩台肩面230压紧在一起形成副密封，第一圆柱密封面120与第二圆柱密封面220通过密封圈310进行密封，通过这样的设置能够保证公扣100与母扣200之间的密封性能。

在现有技术中的公扣100和母扣200均采用锥面-锥面密封结构，但是在多次使用后，锥面-锥面密封结构的变形量会越来越大，导致密封性能越来越差，极大的缩短了螺纹结构的使用寿命；而本实施例提供的带密封圈的螺纹接头采用间隙配合的柱面-柱面密封结构，即使在多次使用后，间隙配合的柱面-柱面密封结构的变形量依然比较小，能够长期有效的保持密封圈的密封性，从而延长螺纹接头的使用寿命。

而且，在现有技术中公扣100和母扣200是通过锥面-锥面密封结构过盈配合完成密封工作，因此在多次使用后极易失效，极大的缩短了螺纹结构的使用寿命；本实施例提供的带密封圈的螺纹接头虽然采用同样易失效的柱面-柱面密封结构，但是柱面-柱面密封结构之间为间隙配合，通过设置在环槽300内的密封圈310完成密封工作，能够长期有效的保持密封性，从而延长螺纹接头的使用寿命。

并且，在现有技术中的锥面-锥面密封结构通过过盈配合完成密封工作，因此对锥面的加工精度要求非常高，而在实际生产加工过程中锥面的加工难度大，因此极大的提高了生产成本，从而提高了螺纹接头的制造成本；而本实施例提供的带密封圈的螺纹接头采用柱面-柱面密封结构，并且公扣100的第一圆柱密封面120与母扣200的第二圆柱密封面220之间是间隙配合，因此对柱面的加工要求较低，而且在实际生产加工过程中柱面的加工难度小，因此能够降低螺纹接头的制造成本。

另外，本实施例提供的带密封圈的螺纹接头通过柱面-柱面之间的密封圈310形成主密封，通过按照扭矩要求压紧的第一扭矩台肩面130与第二扭矩台肩面230形成副密封，通过主密封和副密封完成公扣100和母扣200的密封工作，因此无需第一螺纹110与第二螺纹210螺纹连接后具有密封功能，因此能够降低第一螺纹110和第二螺纹210的制造成本，而且能够降低第一螺纹110和第二螺纹210的磨损，从而提高本实施例提供的带密封圈的螺纹接头的使用寿命。

其中，当公扣100的第一螺纹110与母扣200的第二螺纹210旋紧后，公扣100的第一圆柱密封面120与母扣200第二圆柱密封面220产生轴向滑动，并使密封圈310产生弹性变形实现密封。并且公扣100端部的第一扭矩台肩面130与母扣200的第二扭矩台肩面230顶紧后，能够吸收大量扭矩能量，第一螺纹110和第二螺纹210部分承担的扭距能量较少，应力分布趋于合理。此时第一螺纹110和第二螺纹210径向过盈量为0m-0.3mm。

其中，第一圆柱密封面120的长度设置在8mm-15mm之间，第二圆柱密封面220的长度设置在8mm-15mm之间，第一圆柱密封面120和第二圆柱密封面220的长度相同。

本实施例的可选方案中，第一螺纹110和第二螺纹210均为偏梯形螺纹。

具体的，第一螺纹110和第二螺纹210均采用偏梯形螺纹，通过采用偏梯形螺纹，使得第一螺纹110和第二螺纹210的啮合间隙大、过盈量小，而且第一螺纹110和第二螺纹210的连接仅仅起到上紧作用，因此第一螺纹110和第二螺纹210不易粘扣，在多次上卸扣后质量仍稳定，从而有效的延长第一螺纹110和第二螺纹210的使用寿命。

本实施例的可选方案中，第一螺纹110和第二螺纹210两者的承载面牙侧角α1均在0°-1°之间,导向面牙侧角α2均在9°-11°之间。

具体的，第一螺纹110的承载面牙侧角α1在0°-1°之间，本领域技术人员可以根据实际情况自行选择，例如0°、0.2°、0.5°、0.8°或0°。

具体的，第一螺纹110的导向面牙侧角α2均在9°-11°之间，本领域技术人员可以根据实际情况自行选择，例如9°、9.5°、10°、10.5°或11°。

具体的，第二螺纹210的承载面牙侧角α1在0°-1°之间，本领域技术人员可以根据实际情况自行选择，例如0°、0.2°、0.5°、0.8°或0°。

具体的，第二螺纹210的导向面牙侧角α2均在9°-11°之间，本领域技术人员可以根据实际情况自行选择，例如9°、9.5°、10°、10.5°或11°。

本实施例的可选方案中，第一螺纹110和第二螺纹210两者的承载面牙侧角α1均为0°,导向面牙侧角α2均为10°。

具体的，将第一螺纹110和第二螺纹210两者的承载面牙侧角α1设置成0°，能够提高连接强度，并且不易脱扣。

具体的，将第一螺纹110和第二螺纹210两者的导向面牙侧角α2设置成10°，在旋紧公扣100和母扣200时，上扣便捷。

并且将第一螺纹110和第二螺纹210的螺距设置为每英寸6牙。在公扣100拧入母扣200的过程中，每英寸6牙的螺距使上扣过程不易错扣，由于公扣100和母扣200的螺纹存在间隙，旋合过程螺纹受力均匀。根据实际选择，第一螺纹110和第二螺纹210的螺距还可以设置为每英寸8牙、5牙或4牙。

本实施例的可选方案中，第一螺纹110和第二螺纹210两者的螺纹倒角500在25°-30°之间。

具体的，根据实际情况本领域技术人员自行选择螺纹倒角500的角度，例如25°、26°、28°或者30°。

本实施例的可选方案中，第一扭矩台肩面130具有反向倒角β1为-15°；第二扭矩台肩面230具有反向倒角β2为-15°。

参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，第一螺纹110包括依次连接的螺纹消失点410、不完整螺纹段420和完整螺纹段430；螺纹消失点410处的直径等于公扣100的外径。

具体的，通过完全退刀的加工方式对第一螺纹110进行加工，从而形成螺纹消失点410、不完整螺纹段420和完整螺纹段430，并且螺纹消失点410处的直径等于公扣100的外径；当第一螺纹110与第二螺纹210连接后，能够消除第一螺纹110与第二螺纹210在旋扣配合时退刀角处约束形成的应力集中。

本实施例的可选方案中，第一螺纹110的锥度和第二螺纹210的锥度均为1：16。

参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，母扣200的中段内壁240光滑无凸起。

具体的，母扣200的两端均设置有第二螺纹210、第二圆柱密封面220和第二扭矩台肩面230，这两组连接结构之间的中段内壁240为光滑无凸起的内壁，通过这样的设置，在油、气和其他注入采出介质经过本实施例提供的带密封圈的螺纹接头时，降低甚至避免油、气和其他注入采出介质产生紊流，从而提高了本实施例提供的带密封圈的螺纹接头的抗腐蚀性能。

本实施例提供了一种油井管柱，包括带密封圈的螺纹接头。油井管柱与现有技术相比具有上述的优势，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。