一种油井管特殊螺纹接头的制作方法

本发明属于石油钻探、开发和生产领域，具体涉及一种油井管特殊螺纹接头。

背景技术：

石油行业使用的油管和套管螺纹主要是API(American Petroleum Institute，美国石油学会)标准圆螺纹和API标准偏梯形螺纹。API圆螺纹承载能力差，在轴向拉伸载荷作用下接头容易发生滑脱失效，API偏梯形螺纹密封性能差，气体容易发生泄漏，所以普通的API标准螺纹接头无法满足高压气井的要求。

为提高复杂工况条件下螺纹接头的密封性能，众多特殊螺纹接头被设计和开发出来。主流特殊螺纹接头设计有扭矩台肩和金属/金属密封面，密封面形式主要采用锥面/锥面和锥面/球面形式，在中径线上的螺纹齿宽和齿槽宽相等。此类特殊螺纹接头具有较高的抗扭矩能力和较强的密封性能，螺纹只起连接作用，不承担扭矩，另外螺纹接头在轴向拉伸载荷作用下的密封性能会降低，所以高扭矩和高轴向载荷工况下此类螺纹接头已不适用。国际上流行的楔形变齿宽特殊螺纹接头外螺纹端部设计有密封面，所有螺纹承担连接的同时承受扭矩作用。此类特殊螺纹接头台肩处不接触，由于环向间隙的存在，气体或液体流动过程中会产生缝隙腐蚀。另外，外螺纹端部的密封面在运输和上扣过程中有可能意外受到损伤而降低了螺纹接头的密封可靠性。此外该类螺纹接头精度非常高，而且楔形螺纹难于加工，所以螺纹加工效率低，费用高昂。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本发明提供一种油井管特殊螺纹接头，解决现有螺纹接头抗扭矩能力差和容易发生泄漏的问题，提高螺纹接头在高温高压苛刻工况下的安全性。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种油井管特殊螺纹接头，包括装配在一起的外螺纹接头和内螺纹接头，所述外螺纹接头和内螺纹接头的螺纹为钩形变齿宽螺纹，螺纹接头的主密封由两重密封构成，两重密封包括一组锥面/锥面密封和一组柱面/球面密封，螺纹接头无台肩。

进一步，所述外螺纹接头的外螺纹包含有完整螺纹与非完整螺纹，所述内螺纹均为完整螺纹；所述锥面/锥面密封位于外螺纹完整螺纹与非完整螺纹过渡部位，所述锥面/锥面密封的密封面锥度为1:(12～15)。

进一步，所述柱面/球面密封位于外螺纹接头端部配合处，所述柱面/球面密封的柱面位于外螺纹接头上、球面位于内螺纹接头上。

进一步，外螺纹齿宽和外螺纹齿槽宽渐变，外螺纹齿宽沿外螺纹接头端部向内逐渐变小，外螺纹齿槽宽沿外螺纹接头端部向内逐渐变大。

进一步，内螺纹齿宽和内螺纹齿槽宽渐变，内螺纹齿宽沿内螺纹接头端部向内逐渐变小，内螺纹齿槽宽沿内螺纹接头端部向内逐渐变大。

进一步，螺纹接头中径线锥度为1:(10～18)。

进一步，外螺纹螺距和内螺纹螺距相等，外螺纹和内螺纹为一英寸4牙螺纹，即螺距P为6.35mm。

进一步，螺纹齿顶高和齿底高相等，螺纹齿高比API偏梯形螺纹齿高大0.05～0.1mm。

进一步，外螺纹齿顶导向侧圆角半径为0.4mm，内螺纹齿底导向侧圆角半径为0.2mm，螺纹其它圆角半径与API偏梯形螺纹圆角半径相同。

进一步，所述螺纹导向角为7～9.5°，承载角为3～4.5°。

本发明包括装配在一起的外螺纹接头和内螺纹接头，所述外螺纹接头和内螺纹接头的螺纹为钩形变齿宽螺纹，采用钩形变齿宽螺纹，所有螺纹均能承担抗扭矩作用，螺纹接头抗扭矩能力大大提高，同时螺纹接头能承受大的轴向拉伸和压缩载荷。

本发明螺纹接头的主密封由两重密封构成，两重密封包括一组锥面/锥面密封和一组柱面/球面密封，采用两重密封来提高螺纹接头的密封能力和密封可靠性，锥面/锥面密封可以提供大的密封面积，柱面/球面密封既能保证螺纹接头在承受轴向拉伸和压缩时的密封能力不变，又能保证螺纹接头在发生弯曲时的密封能力，两重密封形式的采用既避免了单一密封的弱点，又充分发挥了每一密封形式的优势，更重要的是大大增强了螺纹接头的密封可靠性，保证了螺纹接头苛刻工况下服役的安全性。

本发明无常规特殊螺纹接头采用的对顶台肩，避免了接头服役过程中发生缝隙腐蚀的可能，与楔形螺纹比较，本发明涉及的钩形螺纹加工简单，生产效率高，便于推广使用。

附图说明

图1为一种油井管特殊螺纹接头装配示意图。

图2为特殊螺纹接头锥面/锥面密封处装配放大示意图。

图3为特殊螺纹接头柱面/球面密封处装配放大示意图。

图4为外螺纹形状示意图。

图5为内螺纹形状示意图。

其中：1-外螺纹接头；2-内螺纹接头；3-锥面/锥面密封；4-柱面/球面密封；5-中径线；θ1-导向角；θ2-承载角；H-齿高；H1-齿顶高；H2-齿底高；L1-外螺纹齿宽；L2-外螺纹齿槽宽；L3-内螺纹齿槽宽；L4-内螺纹齿宽；P-螺距；R1-外螺纹齿顶导向侧圆角半径；R2-内螺纹齿底导向侧圆角半径。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

如图1-5所示，本发明的油井管特殊螺纹接头，包括装配在一起的外螺纹接头1和内螺纹接头2，所述外螺纹接头1和内螺纹接头2的螺纹为钩形变齿宽螺纹，所述主密封由两重密封构成，所述两重密封包括一组锥面/锥面密封3和一组柱面/球面密封4，所述特殊螺纹接头无台肩；所述特殊螺纹接头中径线5锥度为1:10～1:18；所述锥面/锥面密封3位于所述特殊螺纹接头外螺纹完整螺纹与非完整螺纹过渡部位，所述锥面/锥面密封3的密封面锥度为1:12～1:15。

所述柱面/球面密封4位于外螺纹接头1端部配合处，所述柱面/球面密封4的柱面位于外螺纹接头1上，所述柱面/球面密封的球面位于内螺纹接头2上；

所述外螺纹包含有完整螺纹与非完整螺纹，所述内螺纹均为完整螺纹；

所述外螺纹螺距P和所述内螺纹螺距P相等，所述外螺纹和所述内螺纹为一英寸4牙螺纹，即螺距P为6.35mm；

所述外螺纹为齿宽L1和齿槽宽L2渐变螺纹，外螺纹齿宽L1沿外螺纹接头1端部向内逐渐变小，外螺纹齿槽宽L2沿外螺纹接头1端部向内逐渐变大；

所述内螺纹为齿宽L4和齿槽宽L3渐变螺纹，内螺纹齿宽L4沿内螺纹接头2端部向内逐渐变小，内螺纹齿槽宽L3沿内螺纹接头2端部向内逐渐变大；

所述螺纹齿顶高H1和齿底高H2相等，螺纹齿高H1比API偏梯形螺纹齿高大0.05～0.1mm；

所述外螺纹齿顶导向侧圆角半径R1＝0.4mm，内螺纹齿底导向侧圆角半径R2＝0.2mm，螺纹其它圆角半径与API偏梯形螺纹圆角半径相同；

所述螺纹导向角θ1＝7～9.5°，承载角θ2＝3～4.5°。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。