一种大角度导向面的油套管用气密封螺纹接头结构的制作方法

文档序号:5314907阅读:370来源:国知局
一种大角度导向面的油套管用气密封螺纹接头结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种大角度导向面的油套管用气密封螺纹接头结构。该接头采用了锥面对球面的金属过盈密封形式。在内螺纹上设计球面密封,在外螺纹上设计锥面密封和圆柱过渡面,扭矩台肩设计成负角度。螺纹牙型采用大角度导向面、小角度承载面,增加了内螺纹齿高,不但保证接头具有高的连接强度,同时还降低了低螺纹过盈量,减小螺纹接头环形应力,提高螺纹抗粘扣能力。接头内密封圆弧面与外密封锥面的设计,使接头上扣后具有合理的接触压力分布和金属过盈变形,保证接头抗粘扣性能的同时大大提高了接头的密封性能。该实用新型专利具有连接强度高,上扣方便,密封性能优良,易于加工等优点。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及石油工业油套管连接【技术领域】,具体涉及一种具有高气密封高连 接性能的大角度导向面特殊螺纹接头结构。 一种大角度导向面的油套管用气密封螺纹接头结构

【背景技术】
[0002] 在石油工业发展过程中,随着油井气钻采作业向更大井深、更高压力和温度等更 苛刻工况条件的方向发展以及石油钻采工艺技术自身的进步,石油用管常用的API短圆螺 纹(STC)、API长圆螺纹(LC)和API偏梯螺纹(BC)接头已难以满足油田的开发要求。
[0003] 虽然API圆螺纹有比较优良的密封性能,但其螺纹部分的连接强度却只相当于管 体部分的60% -80%,而API偏梯形螺纹尽管螺纹部分连接强度较高,但密封性能不理想。 所以,世界各大石油专用管制造厂都致力于开发连接强度和密封性能更优越的特殊扣油井 管。
[0004] 我国油田大多都使用过特殊螺纹油井管,特别是在大位移井、超深井、高压油气 井、稠油热采井和腐蚀比较严重的油气井等的钻采作业中,用以提高工程的安全性、可靠性 和油井的开采寿命。钻井新技术的发展也大大促进了各油田对特殊螺纹油井管的使用。


【发明内容】

[0005] 本实用新型专利为一种大角度导向面的油套管用气密封螺纹接头结构。接头具 有三重双金属过盈密封,同时增加了内螺纹齿高,增大螺纹导向面角度,减小螺纹承载面角 度,解决了现有技术条件下,密封性能和抗粘扣性能不佳的难题,同时解决现场上扣困难的 问题。
[0006] 为了满足上述技术要求,本实用新型专利设计了下述解决方案:
[0007] -种大角度导向面的油套管用气密封螺纹接头结构,包括接箍1和管体2,所述接 箍为两端对称,接箍设置有圆柱面连接段,沿轴线由接箍端面到中心分别设置有内螺纹3、 内连接圆柱面4、内圆柱面与内球面连接锥面5、内球面密封段6、内球面与接箍扭矩台肩连 接锥面7、接箍扭矩台肩8和接箍中心连接段9 ;所述管体由中心到管体端面设置有外螺纹 10、外圆柱面段11、外锥面密封段12、管体端面14和管头有内平角13。
[0008] 所述内螺纹的螺纹齿高增加到1.67mm-l. 87mm,导向面角度增加到30° -45°,承 载面角度为〇°。
[0009] 所述接箍主密封面为球面,其半径为43mm-152mm ;所述管体的密封面为锥面;上 扣旋合后,球面密封段和锥面密封段配合形成金属过盈密封。
[0010] 所述接箍和管体的主密封过盈量为0. 05mm-0. 3mm。
[0011] 所述接箍和管体采用-15°角台肩。
[0012] 所述接箍螺纹收尾段与台肩之间设置有过渡锥面或过渡柱面;所述管体螺纹起始 段与外密封锥面之间设置有过渡锥面或过渡柱面。
[0013] 所述接箍和管体上各个连接段之间均设置有过渡圆弧或球面。
[0014] 所述管体上设置有内平角。
[0015] 与现有技术相比,本螺纹接头具有显著的优势,具体表现在以下几方面:
[0016] 1、采用了锥面对球面过盈密封的形式,该过盈配合对拉伸载荷不敏感,保证拉伸 载荷下的高密封性。同时密封球面设计在接箍上,防止了过盈密封段的损坏。
[0017] 2、导向面角度增加到30° -45°,承载面设计成0°,易对扣的同时提高了抗拉强 度。减少内螺纹齿顶与外螺纹齿底的接触面积,可有效预防螺纹粘扣的发生。
[0018] 3、台肩设计为-15°,可保证接头的上扣准确性,同时上扣后台肩的小量过盈还起 到辅助密封的作用。
[0019] 4、内螺纹齿高为1. 67mm-l. 87mm,有效降低了接头粘扣的发生和螺纹齿高干涉对 密封的影响;

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 图1是本实用新型结构示意图;
[0021] 图2是接箍结构示意图;
[0022] 图3是接箍局部放大示意图;
[0023] 图4是管体结构示意图;
[0024] 图5是管体局部放大示意图;

【专利附图】
附图
【附图说明】 [0025] 如下:
[0026] 1-管体,2-接箍,3-内螺纹,4-内圆柱过渡面,5-内圆柱面与内球面连接锥面, 6_内球面密封段,7-内球面与接箍扭矩台肩连接锥面,8-接箍扭矩台肩,9-接箍中心连接 段,10-外螺纹,11-外圆柱面段,12-外锥面密封段,13-管体内平角,14-管体端面,15-外 螺纹与外圆柱面连接锥面。

【具体实施方式】
[0027] 下面将结合附图对本实用新型专利进行详细说明:
[0028] 参见图1,包括接箍和管体,所述接箍为两端对称,中间设计有圆柱面连接段。由圆 柱段到接箍端面分别设计有接箍中心连接段9、接箍扭矩台肩8、过渡锥面7、内球面密封段 6、过渡锥面5、内圆柱过渡面4和内螺纹3;所述管体由中心到管体端面设计有外螺纹10、 外圆柱面段11和外锥面密封段12,管头设计有内平角13。
[0029] 所述管体和接箍的螺距为5. 08,螺纹处锥度为1 : 16,导向面角度为30° -45°, 承载面角度为〇°,接箍螺纹齿高为1.67mm-l. 87mm,管体外螺纹齿高为1.575mm。在螺纹 上扣拟合过程中,接箍齿顶与管体齿底接触,接箍齿底与管体齿顶未接触,在台肩上扣过程 中,承载面接触,导向面分离,密封面球面与锥面产生过盈配合,此时,上扣过程完成。球面 密封面起到主密封作用,台肩和螺纹起辅助密封作用。
[0030] 所述内螺纹齿高为1.67mm-l· 87mm,外螺纹齿高为1.575mm,采用导向面角度为 30° -45°,承载面设计成0°,该螺纹接头设计保证了接头抗拉强度等同于管体甚至高于 管体,同时减小了内螺纹齿顶与外螺纹齿底接触部分,不仅抑制了螺纹粘扣的发生,而且降 低了螺纹齿高干涉对密封影响。
[0031] 接箍的密封面为球面,其半径为43mm-152mm ;所述管体的密封面为锥面,内球面 密封段和外锥面密封段配合形成过盈密封。主密封过盈量设计为0. 05mm-0. 3_,接触压力 分布合理,确保接头3次上卸扣后不发生粘扣,同时保证了接头良好的密封性能。密封段距 离台肩较远,有效防止了台肩对密封段密封性能的影响。
[0032] 在满足抗拉条件下,螺纹过盈减小,不易粘扣;
[0033] 接箍的和管体的采用-15°角台肩,有效防止了接头上扣过程中跳扣的发生,同时 上扣后管体端面和接箍台肩接触过盈,起到了辅助密封的效果。
[0034] 所述接箍螺纹收尾段与台肩之间和管体螺纹起始段与外密封锥面之间均设计有 过渡锥面或过渡柱面。
[0035] 所述接箍和管体上各个连接段之间均设置有过渡圆弧或球面。
[0036] 管体设计有内平角,防止了冲刷腐蚀同时保证密封变形均匀。
[0037] 参见图2-图5,本实用新型包括接箍和管体。接箍在轴向方向沿接箍端面向中心 分别设计有内螺纹3、内圆柱过渡面4、内圆柱面与内球面连接锥面5、内球面密封段6、内球 面与接箍扭矩台肩连接锥面7、接箍扭矩台肩8、接箍中心连接段9。上扣旋合后,由图1中 可以看出,接箍内圆柱过渡面与管体柱面为间隙配合,内螺纹齿顶与外螺纹齿底、内球面密 封段与外锥面密封段以及扭矩台肩处为金属过盈配合。由图3看出,内圆柱面与内球面连 接锥面5与中心轴线夹角为2° -25°,球面半径为43_-152_。由图5可以看出,外螺纹 与外圆柱面连接锥面15与轴线夹角为65°,管体端面14为-15°。接箍和管体上各个连 接段之间均设置有过渡圆弧或球面。
[0038] 实施例
[0039] 按照本实用新型设计方案,提供一种具体规格的产品如下:
[0040] 产品规格为Φ139·7πιπιΧ9· 17mm,钢级为P110。管体及接箍外径、壁厚尺寸参 照API5CT标准要求。螺纹锥度为1 :16,每25. 4mm长度上5牙螺纹,内螺纹齿高设计为 1.67mm-l. 87mm,外螺纹齿高设计为1.575mm,螺纹导向面为30° -45°,承载面为0°,主密 封过盈量选择0. 05mm_0. 3mm。扭矩台肩设计为-15°,密封球面半径为43mm-152mm。
[0041] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人 员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更 动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,仍属于本发明技术方案的 范围内。
【权利要求】
1. 一种大角度导向面的油套管用气密封螺纹接头结构,包括接箍(1)和管体(2),其特 征在于:所述接箍为两端对称,接箍设置有圆柱面连接段,沿轴线由接箍端面到中心分别设 置有内螺纹(3)、内连接圆柱面(4)、内圆柱面与内球面连接锥面(5)、内球面密封段¢)、内 球面与接箍扭矩台肩连接锥面(7)、接箍扭矩台肩(8)和接箍中心连接段(9);所述管体由 中心到管体端面设置有外螺纹(10)、外圆柱面段(11)、外锥面密封段(12)、管体端面(14) 和管头有内平角(13)。
2. 如权利要求书1所述油套管用气密封螺纹接头结构,其特征在于:所述内螺纹的螺 纹齿高增加到1.67mm-1.87mm,导向面角度增加到30° -45°,承载面角度为0°。
3. 如权利要求书1所述油套管用气密封螺纹接头结构,其特征在于:所述接箍主密封 面为球面,其半径为43mm-152mm ;所述管体的密封面为锥面;上扣旋合后,球面密封段和锥 面密封段配合形成金属过盈密封。
4. 如权利要求书3所述油套管用气密封螺纹接头结构,其特征在于:所述接箍和管体 的主密封过盈量为0. 05mm-0. 3mm。
5. 如权利要求书1所述油套管用气密封螺纹接头结构,其特征在于:所述接箍和管体 米用_15角台肩。
6. 如权利要求书1所述油套管用气密封螺纹接头结构,其特征在于:所述接箍螺纹收 尾段与台肩之间设置有过渡锥面或过渡柱面;所述管体螺纹起始段与外密封锥面之间设置 有过渡锥面或过渡柱面。
7. 如权利要求书1所述油套管用气密封螺纹接头结构,其特征在于:所述接箍和管体 上各个连接段之间均设置有过渡圆弧或球面。
8. 如权利要求书1所述油套管用气密封螺纹接头结构,其特征在于:所述管体上设置 有内平角。
【文档编号】E21B17/08GK203835287SQ201420221141
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】毕宗岳, 鲁碧为, 白鹤, 张峰, 李周波, 王军, 何石磊, 韦奉, 唐俊, 李远征, 王亮, 周新义, 党涛, 王涛 申请人:宝鸡石油钢管有限责任公司
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