本實用新型涉及一種氣密封接頭，具體的說是一種可與API螺紋互換的氣密封接頭，屬于油套管螺紋接頭技術領域。

背景技術：

油套管是開采石油、天然氣的專用管材，每根油套管長約10米，通過螺紋連接起來形成長達3000-8000米的管柱，在服役過程中，管柱長時間承受各種載荷的作用，螺紋連接部位是管柱中最薄弱的環(huán)節(jié)。

目前，油套管連接螺紋主要分為API螺紋和非API特殊螺紋。API螺紋是按照API 標準生產和使用的螺紋形式，這種螺紋加工檢測方便，成本較低。API 螺紋由于結構設計方面的原因，存在許多難易克服的性能缺陷，如抗拉強度較低、氣密封性能不可靠及抗扭能力差等。因此，國內外許多油井管生產廠都相繼開發(fā)了許多非API特殊螺紋來代替API螺紋，但特殊螺紋密封結構生產工序復雜，成本較高，使其在油田應用受到很大限制。

在某些油田區(qū)塊，油氣層含量較低，主要特征是低壓、低滲、低產，不適宜用費用較高的特殊扣產品。油田一般采用API圓螺紋加特殊螺紋脂的方案，螺紋脂在一定程度上雖然可以堵塞存在的泄漏通道而形成密封，但下井后螺紋脂在高溫和長期服役過程中會逐漸干燥，由固液混合態(tài)變成純固態(tài)，逐漸失去其密封性能，影響油田的生產。

中國專利CN 202544761 U公布了一種可與API圓螺紋互換的氣密封套管螺紋接頭，包括兩個管體和一個接箍，管體上設置有外螺紋，接箍上設置有內螺紋，所述管體上的外螺紋的端部設計了長鼻端，長鼻端的端部內側設有外錐面密封面，所述接箍上的內螺紋由接箍中間的內螺紋錐面密封面分為對稱的兩段，內螺紋根部設置有螺紋退刀槽，外錐面密封面和內螺紋錐面密封面形成金屬過盈配合，外主抗扭臺肩面與內主抗扭臺肩面形成金屬過盈配合，兩個管體的端面在接箍中心形成過盈對接配合。其缺點是外螺紋的端部的長鼻端非常薄，在油田現場操作時很容易磕碰而造成此處凹陷或者橢圓，從而導致整個接頭報廢。

中國專利CN 202039789 U公布了一種可與API 接頭互換的油套管接頭，包括油套管接頭本體；所述油套管接頭本體內的中心區(qū)設有徑向向內分布的位置擋肩；油套管接頭本體內對應于設置位置擋肩的兩側設置對稱分布的內螺紋，所述內螺紋與API 標準內螺紋相一致。所述油套管的外周面上設有外螺紋，所述外螺紋與內螺紋相匹配；油套管接頭本體與油套管間通過內螺紋、外螺紋緊固連接；油套管的外螺紋端面與位置擋肩間過盈配合。所述位置擋肩的內徑與油套管的內徑相一致。所述外螺紋端面為平滑表面。所述外螺紋端面與油套管的軸線向垂直。其缺點是：1）密封作用靠外螺紋端面與位置擋肩間的過盈配合，接頭受拉伸載時，過盈配合面上的接觸應力會下降，失去密封作用；2）位置擋肩的內徑與油套管的內徑相一致，而由于管子不可能是完全圓，而且也存在壁厚不均，所以會導致位置擋肩與管子端面不平齊，影響井下工具下入，還會在此處形成紊流。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種操作簡便、結構牢固、易于加工、密封性能良好，且可與API螺紋互換的氣密封接頭。

按照本實用新型提供的技術方案，一種可與API螺紋互換的氣密封接頭包括公接頭和母接頭，公接頭上設有外螺紋，其特征是：公接頭面向母接頭端面為光滑端面，公接頭內側設有錐形的公接頭鏜孔，母接頭內側中部設有扭矩臺肩，扭矩臺肩左右兩側對稱分布設置兩個內螺紋，內螺紋靠近扭矩臺肩一側設有小端密封槽，內螺紋遠離扭矩臺肩一側設有大端密封槽，大端密封槽和小端密封槽中設有密封圈；公接頭和母接頭通過內外螺紋和內螺紋連接成一體，扭矩臺肩與光滑端面為軸向過盈配合。

進一步的，大端密封槽和小端密封槽的寬度等于內螺紋齒寬的1~1.5倍，大端密封槽的槽底直徑小于等于母接頭的鏜孔直徑，小端密封槽的槽底直徑小于等于內螺紋齒底直徑。

進一步的，扭矩臺肩的寬度L=25.4±1.0mm，內徑d1=d+1.0mm。

進一步的，密封圈采用特氟隆材料制作，密封圈的外徑等于大端密封槽和小端密封槽的槽底直徑，密封圈的寬度等于密封槽的槽寬。

進一步的，公接頭鏜孔的錐面角度α范圍為3~5o。

進一步的，外螺紋和內螺紋為API標準螺紋。

本實用新型與已有技術相比具有以下優(yōu)點：

本實用新型結構簡單、緊湊、合理，母接頭處設置有大小端密封槽，裝填密封圈后能夠同時密封外部流體和內部流體，使接頭同時具有良好的外密封能力和內密封能力；設置大小端密封槽后對接頭的連接強度沒有任何影響，接頭的拉伸、壓縮、彎曲等復合載荷作用下仍能保持密封性；扭矩臺肩的設置大大提高了接頭的抗扭能力，其抗扭能力達到普通API接頭的1.5-3倍；母接頭內徑與公接頭的鏜孔內徑相同，略大于公接頭內徑，能夠最大限度地防止紊流的發(fā)生。

附圖說明

圖1為本實用新型的軸向截面圖。

圖2為現有技術中API接頭結構圖。

圖3為本實用新型的內外螺紋嚙合結構圖。

圖4為本實用新型的大端密封槽結構圖。

圖5為本實用新型的小端密封槽結構圖。

附圖標記說明：1-公接頭、2-母接頭、3-外螺紋、4-公接頭鏜孔、5-光滑端面、6-大端密封槽、7-內螺紋、8-小端密封槽、9-扭矩臺肩、d-公接頭內徑、d1-扭矩臺肩內徑和公接頭鏜孔最小內徑、L-扭矩臺肩長度、α-公接頭鏜孔錐面角度、M-大小端密封槽寬、M1-內外螺紋齒寬、Q-母接頭鏜孔直徑、Q1-大端密封槽底直徑、B-內外螺紋齒頂直徑、B1-小端密封槽底直徑。

具體實施方式

下面本實用新型將結合附圖中的實施例作進一步描述：

如圖1所示，本實用新型主要包括公接頭1和母接頭2，公接頭1上設有外螺紋3，公接頭1面向母接頭2端面為光滑端面5，公接頭1內側設有錐形的公接頭鏜孔4，公接頭鏜孔4的錐面角度為α。

母接頭2內側中部設有長度為L、內徑為d1的扭矩臺肩9。如圖2所示，API接頭擰緊后兩個公接頭端面之間存在長L的間隙，根據API標準，L=25.4mm。本實用新型設置扭矩臺肩9占據該間隙，間隙被扭矩臺肩9占據以后，能夠防止接頭內部流體在間隙處產生紊流，扭矩臺肩9還能夠起上扣定位的作用。

扭矩臺肩9左右兩側對稱分布設置兩個內螺紋7，如圖3所示，現有技術中公母接頭的內外螺紋嚙合后，在螺紋齒頂與齒底存在間隙，形成泄漏通道，所以僅僅依靠螺紋密封是不夠的，螺紋不具備密封能力。所以本實用新型設置了專門的密封結構：內螺紋7靠近扭矩臺肩9一側設有小端密封槽8，內螺紋7遠離扭矩臺肩9一側設有大端密封槽6。

如圖4~5所示，所述大端密封槽6和小端密封槽8的寬度等于內螺紋7齒寬的1~1.5倍，大端密封槽6的槽底直徑小于等于母接頭2的鏜孔直徑，小端密封槽8的槽底直徑小于等于內螺紋7齒底直徑?？刂拼蠖嗣芊獠?和小端密封槽8深度目的是防止過深的密封槽削弱接頭的連接強度，本實用新型的提供的密封槽，對接頭的連接強度沒有任何影響。

大端密封槽6和小端密封槽8中設有密封圈，密封圈采用特氟隆材料制作。密封圈的外徑等于大端密封槽6和小端密封槽8的槽底直徑，密封圈的寬度等于密封槽的槽寬。

在公母接頭擰緊后，由于大端密封槽6和小端密封槽8的寬度等于齒寬的1~1.5倍，大端密封槽6中的密封圈剛好嵌入約1牙外螺紋，堵塞泄漏通道，防止外部流體進入管子內部，小端密封槽8中的密封圈也可以嵌入約1牙外螺紋，堵塞泄漏通道，防止內部流體泄漏到管子外部。

所述扭矩臺肩9的寬度L=25.4±1.0mm，直徑d1=d+1.0mm,其中d為管子內徑。

公接頭1和母接頭2通過內外螺紋3和內螺紋7連接成一體，扭矩臺肩9與光滑端面5為軸向過盈配合，起到密封作用，而且還能夠提高接頭的抗扭能力。

由于母接頭不可能是完全圓，而且也存在壁厚不均，如果將扭矩臺肩9的內徑d1設置得與公接頭內經d相同，會導致扭矩臺肩與公接頭端面不平齊，影響井下工具下入，還會在此處形成紊流。所以扭矩臺肩的直徑d1略大于公接頭內徑d，在公接頭的端部設置公接頭鏜孔，公接頭鏜孔最小直徑與扭矩臺肩9內徑相同，均為d1，d1=d+1.0mm,這樣就能保證二者完全平齊。將公接頭鏜孔的錐面角度α設定為3-5o，平緩過渡為了減少紊流引起的沖刷腐蝕。

所述外螺紋3和內螺紋7為API標準螺紋。

本實用新型的第一個實施例是Φ73.0×5.51mm N80鋼級的EU油管，公接頭1的外徑是78.59mm，母接頭2外徑是73.0mm，壁厚是5.51mm，母接頭2內徑d=62.0mm，公接頭鏜孔4最小內徑d1=63.0mm，公接頭鏜孔4錐面角度α=3o。母接頭2的外徑是93.17mm，長度是133.35mm。扭矩臺肩9長度為25.4mm，直徑d1=63.0mm。母接頭2內螺紋齒寬為3.175mm，大端密封槽6和小端密封槽8寬度M=4.2mm，大端密封槽6的槽底直徑為79.6mm，小端密封槽8的槽底直徑為76.2mm，材料為N80鋼級，屈服強度552MPa，抗拉強度655MPa，彈性模量2.1×105MPa。該接頭的連接強度達到645kN，氣密封能力：內壓72.9MPa，外壓77.0MPa，抗扭能力達到6100N-m，是普通API接頭的2倍以上。

本實用新型的第二個實施例是Φ177.8×10.36mm P110鋼級的LC套管，公接頭1的外徑與母接頭2外徑相同，均為177.8mm，壁厚是10.36mm，母接頭2內徑d=157.1mm，公接頭鏜孔4最小內徑d1=158.1mm，公接頭鏜孔4錐面角度α=3o。母接頭2的外徑是200.03，長度是234.95mm，扭矩臺肩9長度25.4mm，直徑d1=158.1mm。母接頭2的內螺紋齒寬3.175mm，大端密封槽6和小端密封槽8寬度M=4.5mm，大端密封槽6的槽底直徑為179.5mm，小端密封槽8的槽底直徑為172.3mm，材料為P110鋼級，屈服強度756MPa，抗拉強度862MPa，彈性模量2.1×105MPa。該接頭的連接強度達到4134kN，氣密封能力：內壓77.4MPa，外壓58.8MPa，抗扭能力達到22680N-m，是普通API接頭的2.2倍以上。