一種大角度導(dǎo)向面的油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大角度導(dǎo)向面的油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)。該接頭采用了錐面對球面的金屬過盈密封形式。在內(nèi)螺紋上設(shè)計球面密封，在外螺紋上設(shè)計錐面密封和圓柱過渡面，扭矩臺肩設(shè)計成負角度。螺紋牙型采用大角度導(dǎo)向面、小角度承載面，增加了內(nèi)螺紋齒高，不但保證接頭具有高的連接強度，同時還降低了低螺紋過盈量，減小螺紋接頭環(huán)形應(yīng)力，提高螺紋抗粘扣能力。接頭內(nèi)密封圓弧面與外密封錐面的設(shè)計，使接頭上扣后具有合理的接觸壓力分布和金屬過盈變形，保證接頭抗粘扣性能的同時大大提高了接頭的密封性能。該實用新型專利具有連接強度高，上扣方便，密封性能優(yōu)良，易于加工等優(yōu)點。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及石油工業(yè)油套管連接【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有高氣密封高連 接性能的大角度導(dǎo)向面特殊螺紋接頭結(jié)構(gòu)。 一種大角度導(dǎo)向面的油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)

【背景技術(shù)】
[0002] 在石油工業(yè)發(fā)展過程中，隨著油井氣鉆采作業(yè)向更大井深、更高壓力和溫度等更 苛刻工況條件的方向發(fā)展以及石油鉆采工藝技術(shù)自身的進步，石油用管常用的API短圓螺 紋（STC)、API長圓螺紋（LC)和API偏梯螺紋（BC)接頭已難以滿足油田的開發(fā)要求。
[0003] 雖然API圓螺紋有比較優(yōu)良的密封性能，但其螺紋部分的連接強度卻只相當(dāng)于管 體部分的60% -80%，而API偏梯形螺紋盡管螺紋部分連接強度較高，但密封性能不理想。 所以，世界各大石油專用管制造廠都致力于開發(fā)連接強度和密封性能更優(yōu)越的特殊扣油井 管。
[0004] 我國油田大多都使用過特殊螺紋油井管，特別是在大位移井、超深井、高壓油氣 井、稠油熱采井和腐蝕比較嚴(yán)重的油氣井等的鉆采作業(yè)中，用以提高工程的安全性、可靠性 和油井的開采壽命。鉆井新技術(shù)的發(fā)展也大大促進了各油田對特殊螺紋油井管的使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型專利為一種大角度導(dǎo)向面的油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)。接頭具 有三重雙金屬過盈密封，同時增加了內(nèi)螺紋齒高，增大螺紋導(dǎo)向面角度，減小螺紋承載面角 度，解決了現(xiàn)有技術(shù)條件下，密封性能和抗粘扣性能不佳的難題，同時解決現(xiàn)場上扣困難的 問題。
[0006] 為了滿足上述技術(shù)要求，本實用新型專利設(shè)計了下述解決方案：
[0007] -種大角度導(dǎo)向面的油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)，包括接箍1和管體2,所述接 箍為兩端對稱，接箍設(shè)置有圓柱面連接段，沿軸線由接箍端面到中心分別設(shè)置有內(nèi)螺紋3、 內(nèi)連接圓柱面4、內(nèi)圓柱面與內(nèi)球面連接錐面5、內(nèi)球面密封段6、內(nèi)球面與接箍扭矩臺肩連 接錐面7、接箍扭矩臺肩8和接箍中心連接段9 ;所述管體由中心到管體端面設(shè)置有外螺紋 10、外圓柱面段11、外錐面密封段12、管體端面14和管頭有內(nèi)平角13。
[0008] 所述內(nèi)螺紋的螺紋齒高增加到1.67mm-l. 87mm，導(dǎo)向面角度增加到30° -45°，承 載面角度為〇°。
[0009] 所述接箍主密封面為球面，其半徑為43mm-152mm ;所述管體的密封面為錐面；上 扣旋合后，球面密封段和錐面密封段配合形成金屬過盈密封。
[0010] 所述接箍和管體的主密封過盈量為0. 05mm-0. 3mm。
[0011] 所述接箍和管體采用-15°角臺肩。
[0012] 所述接箍螺紋收尾段與臺肩之間設(shè)置有過渡錐面或過渡柱面；所述管體螺紋起始 段與外密封錐面之間設(shè)置有過渡錐面或過渡柱面。
[0013] 所述接箍和管體上各個連接段之間均設(shè)置有過渡圓弧或球面。
[0014] 所述管體上設(shè)置有內(nèi)平角。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本螺紋接頭具有顯著的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾方面：
[0016] 1、采用了錐面對球面過盈密封的形式，該過盈配合對拉伸載荷不敏感，保證拉伸 載荷下的高密封性。同時密封球面設(shè)計在接箍上，防止了過盈密封段的損壞。
[0017] 2、導(dǎo)向面角度增加到30° -45°，承載面設(shè)計成0°，易對扣的同時提高了抗拉強 度。減少內(nèi)螺紋齒頂與外螺紋齒底的接觸面積，可有效預(yù)防螺紋粘扣的發(fā)生。
[0018] 3、臺肩設(shè)計為-15°，可保證接頭的上扣準(zhǔn)確性，同時上扣后臺肩的小量過盈還起 到輔助密封的作用。
[0019] 4、內(nèi)螺紋齒高為1. 67mm-l. 87mm，有效降低了接頭粘扣的發(fā)生和螺紋齒高干涉對 密封的影響；

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2是接箍結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3是接箍局部放大示意圖；
[0023] 圖4是管體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖5是管體局部放大示意圖；

【專利附圖】

【附圖說明】 [0025] 如下：
[0026] 1-管體，2-接箍，3-內(nèi)螺紋，4-內(nèi)圓柱過渡面，5-內(nèi)圓柱面與內(nèi)球面連接錐面， 6_內(nèi)球面密封段，7-內(nèi)球面與接箍扭矩臺肩連接錐面，8-接箍扭矩臺肩，9-接箍中心連接 段，10-外螺紋，11-外圓柱面段，12-外錐面密封段，13-管體內(nèi)平角，14-管體端面，15-外 螺紋與外圓柱面連接錐面。

【具體實施方式】
[0027] 下面將結(jié)合附圖對本實用新型專利進行詳細說明：
[0028] 參見圖1，包括接箍和管體，所述接箍為兩端對稱，中間設(shè)計有圓柱面連接段。由圓 柱段到接箍端面分別設(shè)計有接箍中心連接段9、接箍扭矩臺肩8、過渡錐面7、內(nèi)球面密封段 6、過渡錐面5、內(nèi)圓柱過渡面4和內(nèi)螺紋3;所述管體由中心到管體端面設(shè)計有外螺紋10、 外圓柱面段11和外錐面密封段12,管頭設(shè)計有內(nèi)平角13。
[0029] 所述管體和接箍的螺距為5. 08,螺紋處錐度為1 : 16,導(dǎo)向面角度為30° -45°， 承載面角度為〇°，接箍螺紋齒高為1.67mm-l. 87mm，管體外螺紋齒高為1.575mm。在螺紋 上扣擬合過程中，接箍齒頂與管體齒底接觸，接箍齒底與管體齒頂未接觸，在臺肩上扣過程 中，承載面接觸，導(dǎo)向面分離，密封面球面與錐面產(chǎn)生過盈配合，此時，上扣過程完成。球面 密封面起到主密封作用，臺肩和螺紋起輔助密封作用。
[0030] 所述內(nèi)螺紋齒高為1.67mm-l· 87mm，外螺紋齒高為1.575mm，采用導(dǎo)向面角度為 30° -45°，承載面設(shè)計成0°，該螺紋接頭設(shè)計保證了接頭抗拉強度等同于管體甚至高于 管體，同時減小了內(nèi)螺紋齒頂與外螺紋齒底接觸部分，不僅抑制了螺紋粘扣的發(fā)生，而且降 低了螺紋齒高干涉對密封影響。
[0031] 接箍的密封面為球面，其半徑為43mm-152mm ;所述管體的密封面為錐面，內(nèi)球面 密封段和外錐面密封段配合形成過盈密封。主密封過盈量設(shè)計為0. 05mm-0. 3_，接觸壓力 分布合理，確保接頭3次上卸扣后不發(fā)生粘扣，同時保證了接頭良好的密封性能。密封段距 離臺肩較遠，有效防止了臺肩對密封段密封性能的影響。
[0032] 在滿足抗拉條件下，螺紋過盈減小，不易粘扣；
[0033] 接箍的和管體的采用-15°角臺肩，有效防止了接頭上扣過程中跳扣的發(fā)生，同時 上扣后管體端面和接箍臺肩接觸過盈，起到了輔助密封的效果。
[0034] 所述接箍螺紋收尾段與臺肩之間和管體螺紋起始段與外密封錐面之間均設(shè)計有 過渡錐面或過渡柱面。
[0035] 所述接箍和管體上各個連接段之間均設(shè)置有過渡圓弧或球面。
[0036] 管體設(shè)計有內(nèi)平角，防止了沖刷腐蝕同時保證密封變形均勻。
[0037] 參見圖2-圖5,本實用新型包括接箍和管體。接箍在軸向方向沿接箍端面向中心 分別設(shè)計有內(nèi)螺紋3、內(nèi)圓柱過渡面4、內(nèi)圓柱面與內(nèi)球面連接錐面5、內(nèi)球面密封段6、內(nèi)球 面與接箍扭矩臺肩連接錐面7、接箍扭矩臺肩8、接箍中心連接段9。上扣旋合后，由圖1中 可以看出，接箍內(nèi)圓柱過渡面與管體柱面為間隙配合，內(nèi)螺紋齒頂與外螺紋齒底、內(nèi)球面密 封段與外錐面密封段以及扭矩臺肩處為金屬過盈配合。由圖3看出，內(nèi)圓柱面與內(nèi)球面連 接錐面5與中心軸線夾角為2° -25°，球面半徑為43_-152_。由圖5可以看出，外螺紋 與外圓柱面連接錐面15與軸線夾角為65°，管體端面14為-15°。接箍和管體上各個連 接段之間均設(shè)置有過渡圓弧或球面。
[0038] 實施例
[0039] 按照本實用新型設(shè)計方案，提供一種具體規(guī)格的產(chǎn)品如下：
[0040] 產(chǎn)品規(guī)格為Φ139·7πιπιΧ9· 17mm，鋼級為P110。管體及接箍外徑、壁厚尺寸參 照API5CT標(biāo)準(zhǔn)要求。螺紋錐度為1 :16,每25. 4mm長度上5牙螺紋，內(nèi)螺紋齒高設(shè)計為 1.67mm-l. 87mm，外螺紋齒高設(shè)計為1.575mm，螺紋導(dǎo)向面為30° -45°，承載面為0°，主密 封過盈量選擇0. 05mm_0. 3mm。扭矩臺肩設(shè)計為-15°，密封球面半徑為43mm-152mm。
[0041] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更 動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的 技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的 范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種大角度導(dǎo)向面的油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)，包括接箍（1)和管體（2)，其特 征在于：所述接箍為兩端對稱，接箍設(shè)置有圓柱面連接段，沿軸線由接箍端面到中心分別設(shè) 置有內(nèi)螺紋（3)、內(nèi)連接圓柱面（4)、內(nèi)圓柱面與內(nèi)球面連接錐面（5)、內(nèi)球面密封段￠)、內(nèi) 球面與接箍扭矩臺肩連接錐面（7)、接箍扭矩臺肩（8)和接箍中心連接段（9);所述管體由 中心到管體端面設(shè)置有外螺紋（10)、外圓柱面段（11)、外錐面密封段（12)、管體端面（14) 和管頭有內(nèi)平角（13)。
2. 如權(quán)利要求書1所述油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述內(nèi)螺紋的螺 紋齒高增加到1.67mm-1.87mm，導(dǎo)向面角度增加到30° -45°，承載面角度為0°。
3. 如權(quán)利要求書1所述油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述接箍主密封 面為球面，其半徑為43mm-152mm ;所述管體的密封面為錐面；上扣旋合后，球面密封段和錐 面密封段配合形成金屬過盈密封。
4. 如權(quán)利要求書3所述油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述接箍和管體 的主密封過盈量為0. 05mm-0. 3mm。
5. 如權(quán)利要求書1所述油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述接箍和管體 米用_15角臺肩。
6. 如權(quán)利要求書1所述油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述接箍螺紋收 尾段與臺肩之間設(shè)置有過渡錐面或過渡柱面；所述管體螺紋起始段與外密封錐面之間設(shè)置 有過渡錐面或過渡柱面。
7. 如權(quán)利要求書1所述油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述接箍和管體 上各個連接段之間均設(shè)置有過渡圓弧或球面。
8. 如權(quán)利要求書1所述油套管用氣密封螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述管體上設(shè)置 有內(nèi)平角。
【文檔編號】E21B17/08GK203835287SQ201420221141
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】畢宗岳, 魯碧為, 白鶴, 張峰, 李周波, 王軍, 何石磊, 韋奉, 唐俊, 李遠征, 王亮, 周新義, 黨濤, 王濤 申請人:寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司