一种气密封套管螺纹接头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种气密封套管螺纹接头，包括接箍和两个管体，接箍的内表面被接箍的中间平面分为对称的两段子内表面，子内表面包括由接箍的端部向中部依次设置的内螺纹段、圆柱管段、第一直角抗扭矩台肩和第一锥形密封段；管体的端部外表面包括由管体的端部向中部依次设置的第二锥形密封段、第二直角抗扭矩台肩和外螺纹段；内螺纹段与外螺纹段为互相配合的偏梯形螺纹；当两个管体分别连接到接箍的两端时，第一直角抗扭矩台肩与第二直角抗扭矩台肩互相配合，第一锥形密封段与第二锥形密封段之间为过盈配合形成主密封结构，两个管体的端面在接箍的中间平面处形成过盈对接配合。本实用新型连接强度高、易于加工和检测，密封效果稳定。
【专利说明】一种气密封套管螺纹接头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油及天然气工业中的密封设备，更具体地讲，涉及一种由API标准偏梯形螺纹改进得到的气密封套管螺纹接头。
【背景技术】
[0002]过去石油工业使用的套管主要是采用API偏梯形螺纹进行连接，API偏梯形螺纹由于其技术成熟、易于加工、维修方便、互换性好、易操作、成本较低等优点，在很长一段时间内得到了广泛使用并取得良好的效果。
[0003]但API偏梯形螺纹由于结构设计方面的原因，存在许多难以克服的缺陷。图1示出了现有的普通API标准偏梯形螺纹接头结构，其包括接箍I和两个管体2，接箍I的内表面上对称设置有内螺纹，管体2的外表面上设置有外螺纹，两个管体上扣后在接箍的中心处会形成一个约为25.4mm的环空间隙，也即其会造成如密封性能不可靠、接头应力水平高、导致内部流体紊流等问题，从而造成能量的损失。故近几年来API偏梯形螺纹的使用受到了很大限制，迫使人们开发和使用具有较高密封性的特殊螺纹油管和套管，但生产成本也随之大幅增加。
[0004]随着油田勘探程度的提高和对油气资源需求的不断增长，低渗透油气资源已经成为我国油气勘探开发的主要对象。由于低渗油田具有三低的特殊性“低丰度、低压、低产”，需要采用特殊的开采工艺，普通的API偏梯形螺纹难以满足开采要求。虽然国内外各厂家分别开发出了不同类型的特殊螺纹接头，但因其相对于普通的API偏梯形螺纹的生产而言，不仅效率低下，而且价格昂贵，故也不太适合于低渗透油气资源的开发。
[0005]因此，需要提供一种连接强度高、易于加工和检测，气密封效果稳定的经济型气密封套管螺纹接头。
实用新型内容
[0006]针对现有技术中的不足，本实用新型的目的在于解决上述技术问题中的一个或多个。
[0007]本实用新型的目的在于解决现有API偏梯形螺纹密封性能不可靠、接头应力水平高、内部流体紊流能量损失等缺陷和问题，通过对API偏梯形螺纹的改进提供一种连接强度高、易于加工和检测，气密封效果稳定的经济型气密封套管螺纹接头。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种气密封套管螺纹接头，所述螺纹接头包括接箍和两个管体，所述接箍的两端分别与所述两个管体螺纹连接，所述接箍的内表面被接箍的中间平面分为对称的两段子内表面，所述子内表面包括由接箍的端部向中部依次设置的内螺纹段、圆柱管段、第一直角抗扭矩台肩和第一锥形密封段；所述管体的端部外表面包括由管体的端部向中部依次设置的第二锥形密封段、第二直角抗扭矩台肩和外螺纹段；其中，所述内螺纹段与外螺纹段为互相配合的偏梯形螺纹；当所述两个管体分别连接到所述接箍的两端时，所述第一直角抗扭矩台肩与所述第二直角抗扭矩台肩互相配合，所述第一锥形密封段与所述第二锥形密封段之间形成过盈配合，所述两个管体的端面在接箍的中间平面处形成过盈对接配合。
[0009]根据本实用新型的气密封套管螺纹接头的一个实施例，所述第一直角抗扭矩台肩与第一锥形密封段之间、所述第二直角抗扭矩台肩与第二锥形密封段之间的相交处均采用圆弧过渡面。
[0010]根据本实用新型的气密封套管螺纹接头的一个实施例，所述第一直角抗扭矩台肩与圆柱管段之间、所述第二锥形密封段与管体的端面之间的相交处均采用圆弧过渡面。
[0011]根据本实用新型的气密封套管螺纹接头的一个实施例，所述内螺纹段和外螺纹段的锥度为API标准偏梯形螺纹锥度，内螺纹段和外螺纹段的螺纹配合过盈量为0.2?0.5mmο
[0012]根据本实用新型的气密封套管螺纹接头的一个实施例，所述第一锥形密封段和第二锥形密封段的锥度为1:10?1:8，第一锥形密封段和第二锥形密封段的配合过盈量为
0.3?0.6mm,第一锥形密封段和第二锥形密封段的长度为5?8_。
[0013]根据本实用新型的气密封套管螺纹接头的一个实施例，所述管体的端面与管体的轴线的夹角为90°。
[0014]本实用新型的气密封套管螺纹接头采用符合API标准的偏梯形螺纹，通过优化螺纹公差范围减小了螺纹接头的环向应力、降低了接头的应力腐蚀开裂敏感性并提高了接头的抗粘扣能力；接箍和管体中的直角扭矩台肩在增加接头抗过扭能力的同时又起到了辅助密封的作用，采用锥形金属密封的结构大大提高了螺纹接头的气密封性；上扣后两个管体的端面在接箍中心形成过盈对接配合，进一步提高了接头的抗过扭、抗压缩能力并起到辅助密封的作用；此外，接头内壁平滑，消除了内部流体紊流的现象，提高了油气的开采效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是现有技术中包含普通API标准偏梯形螺纹的气密封套管螺纹接头的配合结构首lJ视图。
[0016]图2是本实用新型的气密封套管螺纹接头中接箍的结构剖视图。
[0017]图3是本实用新型的气密封套管螺纹接头中管体的部分结构剖视图。
[0018]图4是本实用新型的气密封套管螺纹接头的配合结构剖视图。
[0019]附图标记说明:
[0020]1-接箍、2-管体、3-外螺纹段、3丨-内螺纹段、4-圆柱管段、5-第二直角抗扭矩台肩、5 ^ -第一直角抗扭矩台肩、6-第二锥形密封段、6 '-第一锥形密封段、7-管体的端面、8-接箍中间平面、3-3 '-外螺纹段与内螺纹段的配合面、5-5 '-第一直角抗扭矩台肩与第二直角抗扭矩台肩的配合面、6-6丨-第二锥形密封段与第一锥形密封段的配合面、7-7-两个管体端面的配合面。
【具体实施方式】
[0021]在下文中，将对本实用新型示例性实施例的气密封套管螺纹接头进行具体说明。
[0022]根据本实用新型的示例性实施例，所述气密封套管螺纹接头包括接箍I和两个管体2，接箍I的两端分别与两个管体2螺纹连接，由此实现套管连接和油气的密封。本实用新型主要是通过改进接箍I与管体2的配合结构来解决接头密封性能不可靠、接头应力水平高、导致内部流体紊流等问题，接箍1、管体2以及配合结构的改进具体说明如下。
[0023]图2是本实用新型的气密封套管螺纹接头中接箍的结构剖视图，图3是本实用新型的气密封套管螺纹接头中管体的部分结构剖视图。如图2所示，接箍I的内表面被接箍的中间平面8分为对称的两段子内表面，所述子内表面包括由接箍I的端部向中部依次设置的内螺纹段3'、圆柱管段4、第一直角抗扭矩台肩5 '和第一锥形密封段6'。如图3所示，管体2的端部外表面包括由管体2的端部向中部依次设置的第二锥形密封段6、第二直角抗扭矩台肩5和外螺纹段3。其中，内螺纹段3丨与外螺纹段3为互相配合的偏梯形螺纹，由此内螺纹段3丨与外螺纹段3能够配合实现接箍I与管体2之间的螺纹连接。
[0024]图4是本实用新型的气密封套管螺纹接头的配合结构剖视图。如图4所示，当两个管体2分别连接到接箍I的两端时，内螺纹段3丨与外螺纹段3互相配合并形成外螺纹段与内螺纹段的配合面3-3丨;第一直角抗扭矩台肩5丨与第二直角抗扭矩台肩5互相配合形成第一直角抗扭矩台肩与第二直角抗扭矩台肩的配合面5-5丨，同时该配合起到抗过扭和辅助密封的作用；第一锥形密封段6 '与第二锥形密封段6之间形成过盈配合并且形成第二锥形密封段与第一锥形密封段的配合面6-6丨，同时该配合构成主密封结构；两个管体的端面7在接箍I的中间平面8处形成过盈对接配合并形成两个管体端面的配合面7-7，该配合也起到辅助密封的作用。其中，所设置的直角抗扭矩台肩配合结构在增加接头抗过扭能力的同时又起到辅助密封的作用，采用的锥形密封配合结构能够大大提高接头的气密封性，并且两个管体端面在接箍中心形成的过盈对接配合能够进一步提高接头的抗过扭、抗压缩能力并起到辅助密封的作用，由此能够使连接好之后的接头内壁平滑，有效消除内部流体紊流的现象，并且提高油、气的开采效率。
[0025]根据本实用新型的一个实施例，第一直角抗扭矩台肩5丨与第一锥形密封段6丨之间、第二直角抗扭矩台肩5与第二锥形密封段6之间的相交处均采用圆弧过渡面，采用圆弧光滑过渡可减小密封段和台肩相交处的应力集中并且可有效的避免接头配合时发生损伤。并且，第一直角抗扭矩台肩与圆柱管段之间、第二锥形密封段与管体的端面之间的相交处均采用圆弧过渡面，可提高配合时第二锥形密封段的导入性能，提高接头密封面的抗粘扣性能。
[0026]根据本实用新型的示例性实施例，内螺纹段3丨和外螺纹段3的锥度为API标准偏梯形螺纹锥度，内螺纹段3丨和外螺纹段3的螺纹配合过盈量为0.2?0.5mm，在本领域中，API标准偏梯形螺纹锥度是一个设计的名义比值，即1:16，通常在实际生产中会有一个正负偏差范围要求；第一锥形密封段6 '和第二锥形密封段6的锥度为1:10?1:8，第一锥形密封段6 ’和第二锥形密封段6的配合过盈量为0.3?0.6mm,第一锥形密封段6 ’和第二锥形密封段6的长度为5?8mm ;管体的端面7与管体的轴线的夹角为90°，并且第一直角抗扭矩台肩5 ’和第二直角抗扭矩台肩5的角度均为90°。本实用新型通过对API标准偏梯形连接螺纹配合公差的优化，大大减小了螺纹配合时的过盈量(约为API螺纹的1/3?2/3)，提高了接头的抗粘扣性能，降低了接头的应力水平；增加的锥形密封面配合起到了有效的气密封作用，通过合适的密封面长度和过盈量的设计有效地避免了密封面发生粘扣的可能性。
[0027]综上所述，本实用新型显著提高了接头的气密封性能，加工难度小、成本低并且减小了接头的环向应力；同时，接箍和管体中的直角扭矩台肩在增加接头抗过扭能力的同时又起到了辅助密封的作用，采用锥形金属密封的结构大大提高了螺纹接头的气密封性，接箍中管体端面的内平齐设计消除了内部流体紊流现象，提高了油气的开采效率。
[0028]尽管上面已经结合示例性实施例描述了本实用新型的气密封套管螺纹接头，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
【权利要求】
1.一种气密封套管螺纹接头，所述螺纹接头包括接箍和两个管体，所述接箍的两端分别与所述两个管体螺纹连接，其特征在于， 所述接箍的内表面被接箍的中间平面分为对称的两段子内表面，所述子内表面包括由接箍的端部向中部依次设置的内螺纹段、圆柱管段、第一直角抗扭矩台肩和第一锥形密封段； 所述管体的端部外表面包括由管体的端部向中部依次设置的第二锥形密封段、第二直角抗扭矩台肩和外螺纹段； 其中，所述内螺纹段与外螺纹段为互相配合的偏梯形螺纹；当所述两个管体分别连接到所述接箍的两端时，所述第一直角抗扭矩台肩与所述第二直角抗扭矩台肩互相配合，所述第一锥形密封段与所述第二锥形密封段之间形成过盈配合，所述两个管体的端面在接箍的中间平面处形成过盈对接配合。
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，所述第一直角抗扭矩台肩与第一锥形密封段之间、所述第二直角抗扭矩台肩与第二锥形密封段之间的相交处均采用圆弧过渡面。
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，所述第一直角抗扭矩台肩与圆柱管段之间、所述第二锥形密封段与管体的端面之间的相交处均采用圆弧过渡面。
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，所述内螺纹段和外螺纹段的锥度为API标准偏梯形螺纹锥度，内螺纹段和外螺纹段的螺纹配合过盈量为0.2?0.5mmο
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，所述第一锥形密封段和第二锥形密封段的锥度为1:10?1: 8，第一锥形密封段和第二锥形密封段的配合过盈量为0.3?0.6mm,第一锥形密封段和第二锥形密封段的长度为5?8_。
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，所述管体的端面与管体的轴线的夹角为90°。
【文档编号】E21B17/08GK204082030SQ201420359589
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】刘卜, 晏如, 唐毅, 王利江, 贺义, 赵明, 王源艺 申请人:攀成伊红石油钢管有限责任公司