专利名称：气密封套管螺纹接头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油工业用经济型气密封套管螺纹接头。
背景技术：
气密封套管螺纹接头一般由螺纹、密封以及扭矩台肩组成。多年来，人们一直通过不断的改进接头的螺纹、密封及扭矩台肩，以达到设计的气密封要求。通过中国专利信息网及美国专利商标局网对油井管螺纹接头专利进行检索，并对检索结果进行分析，结果如下专利85107996和86106732给出了采用合成材料填料填充螺纹全部间隙或局部间隙的方法达到较高的密封性，并给出了详细的实施方法及实施工艺。
专利96232958.4采用API偏梯形螺纹，锥面对凸园密封结构及直角扭矩台肩。
专利96223035.9、96223036.7采用变形的API偏梯形螺纹，螺纹承载面角由3°改为0-3°，螺纹导向面角由10°改为10-45°；柱面对柱面的密封结构，外螺纹密封面由锥面或圆弧刀角引导；直角扭矩台肩。
专利96222992.X采用变形的API偏梯形螺纹，螺纹承载面角由3°改为0-3°，螺纹导向面角由10°改为10-45°；柱面对凸园密封结构，外螺纹密封面由圆弧倒角引导；直角扭矩台肩。
专利96223034.0采用变形的API偏梯形螺纹，螺纹承载面角由3°改为0-3°，螺纹导向面角由10°改为10-45°；柱面对柱面的密封结构，外螺纹密封面由圆弧刀角引导；外螺纹采用圆弧端面与内螺纹构成副密封及扭矩台肩。
专利98207389.5采用API园螺纹或偏梯形螺纹，锥面对凸园的主密封和柱面对柱面的副密封结构，反向扭矩台肩。
专利95112787.5的特征在于，在拧紧位置，外螺纹的端面相互抵靠，且形成金属间的接触，每个外螺纹邻近于前壁的无螺纹圆周区域具有一锥形凸表面与内螺纹构成金属对金属的密封结构。
专利00244669.3采用改进的API偏梯形螺纹，内、外螺纹齿高略低于标准螺纹，外螺纹端部加工一锥形面，通过锥形面上的密封环起到密封的作用，直角扭矩台肩结构。
专利01253367.X采用变形的API偏梯形螺纹，螺纹承载面角由3°改为0-3°，螺纹导向面角由10°改为10-45°；柱面对凸园的双密封结构，带有角度差的反向扭矩台肩。
专利98800358.9给出了在外螺纹或/和内螺纹的消失部位加工一环形槽，并用复合材料填充，加强密封。
专利022182632.2采用API偏梯形螺纹，主扭矩台阶与扭矩台阶间分别设置相互配合的球面密封面与斜面密封面，在内螺纹件的主扭矩台阶与斜面密封间设置圆柱孔密封面，在外螺纹件的主扭矩台阶与球面密封间设置圆柱密封面，在扭矩台阶的端面与连接件的横截面间有夹角α。
专利01810763.x给出了一种带有齿顶间隙及导向面间隙的螺纹结构。
专利01807217.8给出了一种变形的偏梯形螺纹，螺纹承载面角由为0-(-10)°，螺纹导向面角为35-50°。
专利02209453.9采用API偏梯形螺纹，锥面的金属对金属的密封结构，密封部位到扭矩台肩有退刀槽过渡，直角扭矩台肩。
美国专利5423759公布了一种锥面对椎面的密封结构，其特点在于通过内外螺纹密封锥面的锥度差实现密封面之间的过盈。
美国专利4817962公布一种采用锥面对椎面的密封结构，其特点在于通过内外螺纹密封锥面的锥度差实现密封面之间的过盈，并给出了不同钢级下密封长度的大小。
以上结果表明，在螺纹设计方面，公布的专利一部分采用API偏梯形螺纹，如专利96232958.4等；还有一部分采用采用变形的API偏梯形螺纹，如96223035.9等；此外，还有采用改变内、外螺纹齿高，如专利00244669.3。完全采用API偏梯形螺纹，由于螺纹干涉较大，从而减少了密封面的接触压力，降低密封性；采用变形的API偏梯形螺纹，加工难度大，需要专门的测量仪器，无互换性；改变螺纹齿高大小，加工难度变大。
在密封设计方面，国内公布的专利主要有填料式密封即用非金属材料填堵螺纹泄漏通道如专利85107996等，金属对金属密封。在金属对金属密封的结构设计方面，国内专利主要采用柱面对柱面，柱面对球面，锥面对球面，密封部位一般位于螺纹端部，如专利96232958.4等。采用柱面对柱面，柱面对球面，锥面对球面的密封结构，容易引起密封面粘结，降低密封性，而且对加工精度要求严格。填料式密封容易引起螺纹粘扣，并且密封稳定性较差，操作繁琐。此外，国外采用锥面对锥面的密封结构，利用锥度差实现过盈，如美国专利5423759等，但在轴向载荷下，易发生密封失效。
在扭矩台肩设计方面，国内公布的专利主要有直角台肩、逆向台肩，此外，还有采用双扭矩台肩。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种减小螺纹啮合的干涉量，使得加工精度要求宽松，密封稳定性好的密封结构，便于大规模实施，同时提高加工效率的气密封套管螺纹接头。
本实用新型是这样实现的包括外螺纹接头1，接箍2，螺纹3，退刀槽或过渡区4，密封面5，外螺纹接头台肩过渡面6，台肩面7，外螺纹接头1上设有接箍2，采用锥面对锥面的密封结构，并且密封部分的锥度相同，密封部分的长度至少为5mm，径向过盈量大于0.20mm在外螺纹接头1，接箍2之间分别有退刀槽或过渡区4，密封面5，外螺纹接头台肩过渡面6，台肩面7。
外螺纹，采用三段锥度的结构，螺纹部分直径方向的锥度为1/16，密封部分锥度在1/12-1/6范围之内，端部锥度为1/5-1/3，锥度之间采用圆弧过渡。
内螺纹，采用两段或三段锥度的结构，锥度大小与对应的外螺纹相同。
螺纹部位与密封部位采用柱面过渡。
当内、外螺纹啮合时，部分存在间隙。
扭矩台肩采用直角或逆向的结构。
外螺纹接头1的螺纹3齿高降低0.20mm以上。
外螺纹接头1上通过螺纹3与接箍2连接。
本实用新型螺纹采用改进的API偏梯形螺纹，其特点在于保持内螺纹的齿高不变，将从而降低螺纹之间的干涉量。采用锥面对锥面的密封结构，并且密封部分的锥度相同，密封部分的长度至少为5mm，径向过盈量大于0.20mm。对于加工难度不高的外螺纹，采用三段锥度的结构，螺纹部分直径方向的锥度为1/16，密封部分锥度在1/12-1/6范围之内，端部锥度为1/5-1/3，不同锥度之间采用圆弧过渡。对于加工难度较高的内螺纹，采用两段或三段锥度的结构，锥度大小与对应的外螺纹相同。螺纹部位与密封部位采用柱面过渡，内螺纹的柱面可用作退刀槽。当内、外螺纹啮合时，除密封部分存在干涉外，其它部分均存在一定的间隙。扭矩台肩采用直角或逆向的结构。
本实用新型通过降低外螺纹的齿高，未增加螺纹的加工难度，而且减小了螺纹粘扣的趋势。采用同锥度的密封结构，通过增加密封面积，保证了螺纹接头的密封可靠性，不同锥度之间采用圆弧过渡，减小了密封部位螺纹粘扣的趋势，采用这种锥对锥的密封结构，对加工的精度要求不高，提高了生产效率，降低了生产成本。
本实用新型适用于石油、天然气工业用油、套管，可用于高压油井及中、高压气井。由于本发明性能可靠、加工难度小，可用于所有对密封性要求较高的油、气井，尤其中、低压气井，应用前景广阔。
图1是本实用新型装配示意图。
图2是本实用新型装配局部放大示意图。
图3是内螺纹结构示意图。
图4是外螺纹结构示意图。
图5是内螺纹形状结构示意图。
图6是外螺纹形状结构示意图。
图7为本实用新型内螺纹与外螺纹转台的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图中1.外螺纹接头，2.接箍，3.螺纹，4.退刀槽或过渡区，5.密封面，6.外螺纹接头台肩过渡面，7.台肩面。
具体实施方式
在图1中，两个外螺纹接头(1)通过螺纹(3)与接箍(2)连接起来，构成了套管螺纹接头。接箍采用API偏梯形螺纹(图5)，外螺纹采用改进的偏梯形螺纹(图6)。密封面(5)采用锥面对锥面的密封结构，并且锥度相同，外螺纹接头1与接箍2的直径差过盈配合实现金属对金属的密封作用。退刀槽或过渡区4实现接箍2螺纹与密封面5的过渡，避免啮合对螺纹面的损伤。外螺纹接头1台肩过渡面(6)实现外螺纹接头1与接箍2的光滑过渡，并用于存储多余的螺纹脂，保证接头1密封质量。台肩面(7)由于螺纹连接的定位并且吸收过高的上扣扭矩。
在图7所示实施例中，当内螺纹与外螺纹啮合时，由于齿高存在差异，使得内螺纹齿底与外螺纹齿顶存在一定的间隙。实施例中内螺纹齿高为1.575mm，外螺纹齿高为1.375mm，两者之间相差0.2mm，不会发生粘扣，也不会产生较大的环向应力。通过密封实施例图可以看出，接箍螺纹退刀槽(过渡槽)(4)确保了密封面(5)之间的过盈配合，扭矩台肩(7)保证了密封面长度和过盈量的大小。实施例中密封面的长度L＝5mm，过盈量δ＝0.2mm。
权利要求1.气密封套管螺纹接头，包括外螺纹接头(1)，接箍(2)，螺纹(3)，退刀槽或过渡区(4)，密封面(5)，外螺纹接头台肩过渡面(6)，台肩面(7)，其特征在于外螺纹接头(1)上设有接箍(2)，其间采用锥面对锥面的密封结构，且密封部分的锥度相同，密封部分的长度至少为5mm，径向过盈量大于0.20mm在外螺纹接头(1)、接箍(2)之间分别有退刀槽或过渡区(4)、密封面(5)、外螺纹接头台肩过渡面(6)、台肩面(7)。
2.根据权利要求1所述的气密封套管螺纹接头，其特征在于外螺纹，采用三段锥度的结构，螺纹部分直径方向的锥度为1/16，密封部分锥度在1/12-1/6范围之内，端部锥度为1/5-1/3，锥度之间采用圆弧过渡。
3.根据权利要求1所述的气密封套管螺纹接头，其特征在于内螺纹，采用两段或三段锥度的结构，锥度大小与对应的外螺纹相同。
4.根据权利要求1所述的气密封套管螺纹接头，其特征在于螺纹部位与密封部位采用柱面过渡。
5.根据权利要求1所述的气密封套管螺纹接头，其特征在于当内、外螺纹啮合时，部分存在间隙。
6.根据权利要求1所述的气密封套管螺纹接头，其特征在于扭矩台肩采用直角的结构。
7.根据权利要求1所述的气密封套管螺纹接头，其特征在于外螺纹接头(1)的螺纹(3)齿高降低0.20mm以上。
8.根据权利要求1所述的气密封套管螺纹接头，其特征在于外螺纹接头(1)上通过螺纹(3)与接箍(2)连接。
专利摘要一种经济性气密封套管螺纹接头，由两个外螺纹接头1通过螺纹3与接箍2连接组成，采用改进的API偏梯形螺纹，其特点在于保持内螺纹的齿高不变，将外螺纹的齿高降低0.20mm以上，从而降低螺纹之间的干涉量，采用锥面对锥面的密封结构，并且密封部分的锥度相同，密封部分的长度至少为5mm，径向过盈量大于0.2mm。对于加工难度不高的外螺纹，采用三段锥度的结构，螺纹部分直径方向的锥度为1/16，密封部分锥度在1/12－1/6范围之内，端部锥度为1/5－1/3，不同锥度之间采用圆弧过渡，加工难度小，可用于所有对密封性要求较高的油、气井，尤其中、低压气井，应用前景广阔。
文档编号E21B17/042GK2731065SQ20042005963
公开日2005年10月5日 申请日期2004年5月21日 优先权日2004年5月21日
发明者韩新利 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气集团公司管材研究所