油套管接头及油套管柱的制作方法

1.本实用新型涉及接头技术领域，尤其是涉及一种油套管接头及油套管柱。


背景技术：

2.油套管接头是一种集连接功能和密封功能为一体的具有特殊螺纹的接头结构，用于满足日益苛刻的油气井的开采需要。
3.目前，在现有技术中，油套管接头包括一对互相配合的外螺纹管体和内螺纹接箍，在外螺纹管体和内螺纹接箍上分别设置有相互配合的外接触密封锥面和内接触密封锥面，但该接触密封锥面形成的主密封面受管体和接箍之间形成的应力释放槽的影响，密封性能差，影响油气井的开采。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种油套管接头及油套管柱，以缓解相关技术中油套管接头的主密封面的密封性能差的技术问题。
5.本实用新型提供的油套管接头包括：公扣端和母扣端，自所述公扣端的连接端面至远离所述母扣端的方向，所述公扣端的外壁依次设置有第一扭矩台肩、第一圆锥面和第一螺纹，自所述母扣端的连接端面至远离所述公扣端的方向，所述母扣端的内壁依次设置有第二螺纹、第二圆锥面和第二扭矩台肩；所述第一螺纹与所述第二螺纹啮合，所述第一圆锥面与所述第二圆锥面过盈配合，所述第一扭矩台肩与所述第二扭矩台肩抵接；
6.所述第一圆锥面包括自所述第一螺纹至所述第一扭矩台肩依次设置的凹陷球面、凸起球面和圆锥面。
7.进一步地，所述凹陷球面的半径为r10mm，所述凸起球面的半径为r10mm，所述锥面的锥度设置为1：16。
8.进一步地，所述第一圆锥面的长度范围为7mm－13mm，所述第二圆锥面的长度范围为5mm－10mm。
9.进一步地，所述第二圆锥面的长度小于所述第一圆锥面的长度，且所述第二圆锥面和所述第一圆锥面之间的长度差≤4mm。
10.进一步地，所述第一螺纹和所述第二螺纹的锥度均为1：16。
11.进一步地，所述第一螺纹(110)和所述第二螺纹(210)的螺纹倒角均设置在25
°
－30
°
之间。
12.进一步地，所述第一扭矩台肩(130)和所述第二扭矩台肩(230)的角度均在0
°
－15
°
之间。
13.进一步地，所述第一圆锥面与所述第一扭矩台肩的连接处设有外倒圆角，所述第二圆锥面与所述第二扭矩台肩的连接处设有内倒圆角，且所述内倒圆角的半径小于所述外倒圆角的半径。
14.进一步地，所述外倒圆角的半径范围为0.4mm－0.8mm，所述内倒圆角的半径范围
为0.2mm－0.4mm。
15.本实用新型提供的油套管接头及油套管柱，油套管接头包括公扣端和母扣端，自公扣端的连接端面至远离母扣端的方向，公扣端的外壁依次设置有第一扭矩台肩、第一圆锥面和第一螺纹，自母扣端的连接端面至远离公扣端的方向，母扣端的内壁依次设置有第二螺纹、第二圆锥面和第二扭矩台肩；第一螺纹与第二螺纹啮合，第一圆锥面与第二圆锥面过盈配合，第一扭矩台肩与第二扭矩台肩抵接；第一圆锥面包括自第一螺纹至第一扭矩台肩依次设置的凹陷球面、凸起球面和圆锥面。在该油套管接头中，第一螺纹和第二螺纹的啮合实现了公扣端和母扣端的连接，第一圆锥面和第二圆锥面通过过盈配合形成主密封面，第一扭矩台肩和第二扭矩台肩通过抵接形成副密封面，主密封面和副密封面的形成使得公扣端和母扣端的连接具有密封功能，凹陷球面的设置，在螺纹上紧的过程中，能够有效保证在过盈配合挤压下引起的材料变形的应力得到释放，凸起球面与第二圆锥面之间形成球面－锥面密封面，作为一个独立的线密封金属密封结构，提高油套管接头在高扭转等工况下的密封性能，圆锥面与第二圆锥面之间形成锥面－锥面密封面，在拉伸弯曲的复合载荷作用下接触压力和密封效果不下降。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关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。
17.图1为本实用新型实施例提供的油套管接头的主视剖视图；
18.图2为本实用新型实施例提供的油套管接头中公扣端与母扣端的配合示意图；
19.图3为本实用新型实施例提供的油套管接头的公扣端的主视剖视图；
20.图4为本实用新型实施例提供的油套管接头的公扣端的局部结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例提供的油套管接头的母扣端的主视剖视图。
22.图标：100－公扣端；110－第一螺纹；111－不完整螺纹；112－完整螺纹；120－第一圆锥面；121－凹陷球面；122－凸起球面；123－圆锥面；130－第一扭矩台肩；140－外倒圆角；200－母扣端；210－第二螺纹；220－第二圆锥面；230－第二扭矩台肩；240－内倒圆角；300－主密封面；310－球面－锥面密封面；320－锥面－锥面密封面；400－副密封面。
具体实施方式
23.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。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的油套管接头包括：公扣端100和母扣端200，自公扣端100的连接端面至远离母扣端200的方向，公扣端100的外壁依次设置有第一扭矩台肩130、第一圆锥面120和第一螺纹110，自母扣端200的连接端面至远离公扣端100的方向，母扣端200的内壁依次设置有第二螺纹210、第二圆锥面220和第二扭矩台肩230；第一螺纹110与第二螺纹210啮合，第一圆锥面120与第二圆锥面220过盈配合，第一扭矩台肩130与第二扭矩台肩230抵接；如图4所示，第一圆锥面120包括自第一螺纹110至第一扭矩台肩130依次设置的凹陷球面121、凸起球面122和圆锥面123。
27.在该油套管接头中，第一螺纹110和第二螺纹210的啮合实现了公扣端100和母扣端200的连接，第一圆锥面120和第二圆锥面220通过过盈配合形成主密封面300，第一扭矩台肩130和第二扭矩台肩230通过抵接形成副密封面400，主密封面300和副密封面400的形成使得公扣端100和母扣端200的连接具有密封功能，凹陷球面121的设置，在螺纹上紧的过程中，能够有效保证在过盈配合挤压下引起的材料变形的应力释放，凸起球面122与第二圆锥面220之间形成球面－锥面密封面310，作为一个独立的线密封金属密封结构，提高油套管接头在高扭转等工况下的密封性能，圆锥面123与第二圆锥面220之间形成锥面－锥面密封面320，在拉伸弯曲的复合载荷作用下接触压力和密封效果不下降。
28.本实施例的可选技术方案中，如图3所示，第一螺纹110包括不完整螺纹111和完整螺纹112，完整螺纹112位于不完整螺纹111和第一圆锥面120之间。
29.具体的，第一螺纹110的锥度为1：16，使得第一螺纹110的整体结构处于一个渐变的过程，即存在不完整螺纹111和完整螺纹112，不完整螺纹111的远离完整螺纹112的一端存在螺纹消失点，该点处的螺纹加工采用完全退刀的方式，从而避免了第一螺纹110和第二螺纹210旋接配合时在退刀角处形成的干涉与应力集中。
30.进一步地，凹陷球面121的半径为r10mm，凸起球面122的半径为r10mm，锥面的锥度设置为1：16。
31.进一步地，第一圆锥面120的长度范围为7mm－13mm，第二圆锥面220的长度范围为5mm－10mm。
32.具体地，第一圆锥面120的长度可以和第二圆锥面220的长度相等，也可以大于第二圆锥面220的长度，第一圆锥面120的长度可为7mm、9mm、11mm或13mm等，第二圆锥面220的长度可为5mm、7mm、9mm或10mm等，第一圆锥面120和第二圆锥面220的长度采用上述数据保证了二者形成的主密封面300的长度较长，提高了油套管接头的密封可靠性，保证了油气井开采的安全性。
33.进一步地，第二圆锥面220的长度小于第一圆锥面120的长度，且第二圆锥面220和第一圆锥面120之间的长度差≤4mm。
34.在本实施例中，如图2所示，公扣端100和母扣端200连接后，二者之间存在空挡，该
空挡即为应力释放槽，处于该处的公扣端100和母扣端200的结构互不接触，即第一圆锥面120与第二螺纹210、第一圆锥面120与第二螺纹210的退刀角不接触，第二圆锥面220和第一圆锥面120之间的长度差≤4mm，则形成的应力释放槽的长度亦≤4mm，从而使得图2中应力释放槽右边的主密封面300的长度较长，有效提高了油套管接头的密封性能。具体的，第一圆锥面120的长度采用13mm，第二圆锥面220的长度采用10mm或9mm，对应地形成的主密封面300的长度为10mm或9mm，应力释放槽的长度为3mm或4mm；或者第一圆锥面120的长度采用11mm，第二圆锥面220的长度采用7mm－10mm，对应地形成的主密封面300的长度为7mm－10mm，应力释放槽的长度为4mm－1mm；或者第一圆锥面120的长度采用9mm，第二圆锥面220的长度采用5mm－9mm，对应地形成的主密封面300的长度为5mm－9mm，应力释放槽的长度为4mm－0mm。第一圆锥面120和第二圆锥面220之间的长度差越小，主密封面300的长度越长，进而油套管接头的密封性能越强。需要指出的是，本实施例的应力释放槽是依靠第一圆锥面120和第二圆锥面220之间的长度差而自然形成的，不需要加工。
35.进一步地，第一螺纹110和第二螺纹210的锥度均为1：16。
36.第一螺纹110的锥度为1：16，使得第一螺纹110的整体结构处于一个渐变的过程，即存在不完整螺纹111和完整螺纹112，不完整螺纹111的远离完整螺纹112的一端存在螺纹消失点，该点处的螺纹加工采用完全退刀的方式，从而避免了第一螺纹110和第二螺纹210旋接配合时在退刀角处形成的干涉与应力集中。
37.进一步地，第一螺纹110和第二螺纹210的螺纹倒角均设置在25
°
－30
°
之间。
38.第一螺纹110的螺纹倒角位于完整螺纹112的远离不完整螺纹111的一端，角度在25
°
－30
°
之间，第二螺纹210的螺纹倒角位于母扣端200的连接端面，角度在25
°
－30
°
之间，二者的螺纹倒角的角度可以同为25
°
、27
°
或30
°
等，保证了公扣端100和母扣端200的连接顺利。在此需要指出的是，母扣端200的退刀角在30
°
－45
°
之间，其和第一螺纹110的螺纹倒角同位于公扣端100和母扣端200形成的应力释放槽内。
39.进一步地，第一扭矩台肩130和第二扭矩台肩230的角度均在0
°
－15
°
之间。
40.第一扭矩台肩130位于公扣端100的连接端面，第二扭矩台肩230位于母扣端200的连接端面，公扣端100和母扣端200连接后第一扭矩台肩130和第二扭矩台肩230抵接，二者形成副密封面400，亦起到密封的作用。具体的，第一扭矩台肩130和第二扭矩台肩230的角度可以同为0
°
、5
°
、10
°
或15
°
等，则以此形成的副密封面400的角度为0
°
、5
°
、10
°
或15
°
等，不同的角度适用于油套管接头受到的不同的载荷，可以满足各种油气井的井况。当第一扭矩台肩130和第二扭矩台肩230的角度为0
°
时，第一扭矩台肩130和第二扭矩台肩230为直角台肩，在较大的拉伸、压缩载荷作用下密封效果较好。当第一扭矩台肩130和第二扭矩台肩230的角度不为0
°
时，第一扭矩台肩130和第二扭矩台肩230在较大的弯曲、扭转载荷作用下密封效果较好。
41.进一步地，如图3和图5所示，第一圆锥面120与第一扭矩台肩130的连接处设有外倒圆角140，第二圆锥面220与第二扭矩台肩230的连接处设有内倒圆角240，且内倒圆角240的半径小于外倒圆角140的半径。
42.外倒圆角140位于公扣端100的连接端面，内倒圆角240位于母扣端200的连接端面，二者的设计保证了公扣端100和母扣端200的顺利连接，同时，内倒圆角240的半径小于外倒圆角140的半径避免了公扣端100和母扣端200连接过程中外倒圆角140提前接触内倒
圆角240，保证了第一扭矩台肩130和第二扭矩台肩230紧密抵接，使得二者形成的副密封面400没有间隙，密封效果良好，同时也保证了第一圆锥面120和第二圆锥面220过盈配合足够，使得主密封面300过盈量充足，密封性能得到保证。
43.进一步地，外倒圆角140的半径范围为0.4mm－0.8mm，内倒圆角240的半径范围为0.2mm－0.4mm。
44.具体的，外倒圆角140的半径在0.4mm－0.8mm之间，内倒圆角240的半径在0.2mm－0.4mm之间，在实际选取时，外倒圆角140的半径可以设计为0.4mm、0.6mm或0.8mm等，对应地，内倒圆角240的半径设计为0.2mm、0.3mm或0.4mm等，除此之外，在保证外倒圆角140和内倒圆角240的半径在要求范围内，且保证内倒圆角240的半径小于外倒圆角140的半径的前提下，外倒圆角140和内倒圆角240亦可以采用其他数据。
45.本实施例提供的油套管柱包括油套管接头，由此，该油套管柱所达到的技术优势包括上述油套管接头所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。
46.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的范围。