专利名称：石油油管高压气密封联接结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油油管的螺纹联接结构，特别是一种石油油 管高压气密封联接结构。 .
背景技术：
在开采石油和天然气的过程中，几百根石油油管通过螺纹接头连接 起来，组成几千米长的管柱，接头需要承受内压、外压、拉伸载荷等， 接头部位是整个管柱的薄弱环节。随着钻井技术的发展，越来越多的天 然气井陆续投入开采，天然气比油井更容易从油管联接部位泄漏，而且 天然气井的压力往往较高，有些天然气井的压力甚至达到上百兆帕，这
时普通的API油管联接接头已经达不到使用要求，常常发生泄漏，引起 严重后果。
现有技术中采用的油管联接接头一般是API接头，其油管联接结构 见附图1所示，它由管体1和接箍2两部分组成，管体1上有外螺纹11， 接箍2上有内螺纹21，接箍2是一种标准接头，按照API(美国石油学 会)标准加工制造。这种油管联接结构的不足之处是
1、密封性能差。该油管联接结构是依靠内、外螺纹之间的过盈配 合起连接和密封作用，由于结构设计的原因，即使在加工公差为零的情 况下，接头拧紧后，内外啮合螺纹之间也会存在间隙，造成密封性能差， 尤其是气密封性能更差，不能用于天然气井的开采。2、应力水平高，应力集中比较严重，很容易发生粘扣失效；同时， 天然气井中一般含有硫化氢气体，高应力水平容易发生应力腐蚀开裂。' 发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种能够承受 较高气体压力的、具有更高气密封性能的石油油管高压气密封联接结构。 本实用新型的技术方案是 一种石油油管高压气密封联接结构，它 由管体和接箍两部分组成，管体上有外螺纹、圆柱面、圆锥面和端面台 肩，接箍上有内螺纹、圆柱孔、圆锥孔和扭矩台肩，外螺纹与内螺纹、 圆锥面与圆锥孔、端面台肩与扭矩台肩分别形成过盈配合。 内螺纹和外螺纹之间的过盈量控制在0. 08 0. 22mm之间。 圆锥面与圆锥孔之间的过盈量在0. 22 0. 32mm之间。 端面台肩与扭矩台肩之间的轴向过盈量在0. 05 0. 09mm之间。 管体上的圆锥面与圆柱面之间由半径为Ri圆弧光滑过渡，圆锥面与 端面台肩之间由半径为R2的圆弧光滑过渡，R,与R2满足关系 Rt=2R2=1.6 2. 4亂
管体上端面台肩与垂线之间的夹角为a 1}接箍上扭矩台肩与垂线乏 间的夹角为a" ai与a2之间满足如下关系ai=a2-0. 55°, a p17. 5 25. 5。。
管体上圆锥面与垂线之间的夹角为P ,，接箍上圆锥孔与垂线之间的 夹角为后2，卜与P2之间满足如下关系^=02+0.75°， 3产60 75°。 管体上的圆柱面与接箍上的圆柱孔之间存在0. 22 0. 64mm的间隙。 本实用新型通过改进主密封结构形式，将主密封结构设计成圆锥面/圆锥孔结构，同时改变圆锥面及圆锥孔的锥度，使二者的锥度满足一定
关系，从而使二者均匀接触，得到最好的密封效果；此外，优化台肩的 角度，使台肩的辅助密封效果可以达到主密封的密封效果，从而使接头 具有两级金属密封，气密封能力明显提高，可以达到管体内壁屈服压力。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的内容作进一步描述。
图l为现有油管联接结构的结构示意图； 图2为本实用新型的结构示意图； 图3为本实用新型管体联接部分的结构示意图； 图4为本实用新型接箍联接部分的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图所示 一种用于①73.0X5.51 mm的油管，钢级为PllO，油管 管体的几何尺寸包括外径、壁厚等均采用API标准规定值，套管材料满 足API标准对P110钢级油管材料的要求。该石油油管高压气密封联接结 构由管体1和接箍2两部分组成，管体1上有外螺纹11、圆柱面12、圆 锥面13和端面台肩14,接箍2上有内螺纹21、圆柱孔22、圆锥孔23 和扭矩台肩24，外螺纹11与内螺纹21、圆锥面13与圆锥孔23、端面 台肩14与扭矩台肩24分别形成过盈配合。其外螺纹11和内螺纹21的 齿高均为1.016ram，导向面角10° ，承载面角3° ，锥度1:16。内螺献 21和外螺纹11之间的过盈量控制在0. 08 0. 22mm之间。该过盈量远小 于普通API油管螺纹的过盈量，因螺纹过盈量减少而损失的上扣扭矩由端面台肩14与扭矩台肩24分担，使螺纹部位产生的应力集中程度得以 缓解，有利于提高接头的抗应力腐蚀能力。密封由两个金属与金属密封 结构承担 一是圆锥面13/圆锥孔23配合，起主要密封作用，其过盈量 在0.22 0.32mm之间；另一个是端面台肩14/扭矩台肩24之间的配合， 起辅助密封作用，其轴向过盈量在0.05 0.09mm之间，这两个密封结构 可以起到同样的密封效果；而管体上的圆柱面12与接箍上的圆柱孔22 之间存在0.22 0.64mm的间隙，则是出于加工考虑，方便刀具的退出。
为了保证主密封结构的顺利旋合，管体1上的圆锥面13与圆柱面 12之间由半径为Ri圆弧光滑过渡，圆锥面13与端面台肩14之间由半径 为R2的圆弧光滑过渡，R产1.6腿，圆弧R^3.2mm，以利于管体1上的圆 锥面13顺利旋入接箍2上的圆锥孔23。
管体1上端面台肩14与垂线之间的夹角a 1=19. 45° ，接箍2上扭矩 台肩24与垂线之间的夹角(12=20 °。以使接触压力在径向的分量增大， 接头在拉伸、弯曲载荷作用下仍能保证密封效果，经计算，该密封结构 与主密封结构具有同样的密封效果。
在主密封结构设计上，管体1上圆锥面13与垂线之间的夹角P ,60° ， 接箍2上圆锥孔23与垂线之间的夹角3 2=60.75°。卜与^不同，可& 使两个锥面完全紧密接触，接触压力均匀分布，最大限度地提高密封可 靠性。
本实用新型实施例的气密封抗力可达100. 2MPa以上。 实施例2:
如图所示 一种用于①88.9X9.52m的油管，管体1上的圆弧R产l. 8mm，圆弧R2=3. 6腿；端面台肩14与垂线之间的夹角a 1=24. 45° ， 扭矩台肩24与垂线之间的夹角a 2=25;圆锥面13与垂线之间的夹角P ^60°，圆锥孔23与垂线之间的夹角3 2=60.75°。其余结构与实施例1 相同。
本实用新型实施例的气密封抗力可达142. 2MPa以上。
权利要求1、一种石油油管高压气密封联接结构，它由管体和接箍两部分组成，其特征是管体上有外螺纹、圆柱面、圆锥面和端面台肩，接箍上有内螺纹、圆柱孔、圆锥孔和扭矩台肩，外螺纹与内螺纹、圆锥面与圆锥孔、端面台肩与扭矩台肩分别形成过盈配合。
2、 根据权利要求1所述的石油油管高压气密封联接结构，其特征是内 螺纹和外螺纹之间的过盈量控制在0. 08 0. 22mm之间。
3、 根据权利要求1所述的石油油管高压气密封联接结构，其特征是圆 锥面与圆锥孔之间的过盈量在0. 22 0. 32ram之间。
4、 根据权利要求1所述的石油油管高压气密封联接结构，其特征是'端 面台肩与扭矩台肩之间的轴向过盈量在0. 05 0. 09mm之间。
5、 根据权利要求1或2或3或4所述的石油油管高压气密封联接结构， 其特征是管体上的圆锥面与圆柱面之间由半径为K圆弧光滑过渡，圆锥面 与端面台肩之间由半径为R2的圆弧光滑过渡，R与R2满足关系R产2RFl. 6 2.4咖。
6、 根据权利要求1或2或3或4所述的石油油管高压气密封联接结构， 其特征是管体上端面台肩与垂线之间的夹角为a t，接箍上扭矩台肩与垂'线 之间的夹角为a2, a,与d2之间满足如下关系(1^^2-0.55°， a 1=17.5 25. 5。。
7、 根据权利要求1或2或3或4所述的石油油管高压气密封联接结构， 其特征是管体上圆锥面与垂线之间的夹角为0 i，接箍上圆锥孔与垂线之间的夹角为^，卜与32之间满足如下关系P产0 2+0. 75° ， 3产60 75°-。
8、根据权利要求1或2或3或4所述的石油油管高压气密封联接结构， 其特征是管体上的圆柱面与接箍上的圆柱孔之间存在0.22 0.64mm的间
专利摘要本实用新型涉及一种石油油管的螺纹联接结构，特别是一种能够承受较高气体压力的石油油管高压气密封联接结构，该密封联接结构由管体(1)和接箍(2)两部分组成，管体(1)上有外螺纹(11)、圆柱面(12)、圆锥面(13)和端面台肩(14)，接箍(2)上有内螺纹(21)、圆柱孔(22)、圆锥孔(23)和扭矩台肩(24)，外螺纹(11)与内螺纹(21)、圆锥面(13)与圆锥孔(23)、端面台肩(14)与扭矩台肩(24)分别形成过盈配合。本实用新型具有圆锥面/圆锥孔、端面台肩/扭矩台肩等双重金属/金属密封结构，如果其中一个密封结构损坏，另一个仍然可以起到同样的密封性效果。与现有技术相比，本实用新型能够承受较高的气体压力，接头部位的应力集中程度小，适合在含有硫化氢的高压天然气井中使用。
文档编号F16L15/00GK201318513SQ20082015937
公开日2009年9月30日 申请日期2008年11月22日 优先权日2008年11月22日
发明者强 付, 丹 吴, 夏佑广, 李小兵, 李建亮, 谢凯意 申请人:衡阳华菱连轧管有限公司