[實用新型]具有三個扭矩臺肩的圓柱螺紋接頭

有效

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• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN203531775U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 楊林
• 申請（專利權）人: 楊林
• 主分類號: E21B17/08
• 分類號: E21B17/08
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所(普通合伙) 32210
• 代理人: 唐紉蘭;曾丹

技術領域

本實用新型涉及一種螺紋接頭，尤其涉及一種具有三個扭矩臺肩的圓柱螺紋接頭，屬于油井管螺紋連接技術領域。

背景技術

油、套管是開采石油和天然氣所必須的石油專用管材，上百根油、套管通過螺紋連接起來，組成一個長達數(shù)千米的管柱，管柱需要承受很大的拉伸載荷和內部流體壓力，接頭部位是最為薄弱的環(huán)節(jié)，有很多失效事故都是發(fā)生在接頭連接部位。因此，提高接頭部位的連接性能是各個油、套管生產廠家特別關注的技術難題。目前，油、套管采用的接頭通常是API接頭。這種接頭是一種標準接頭，按照API（美國石油學會）標準加工制造。該接頭具有很多優(yōu)點，如技術成熟、加工簡單等，但是該接頭的缺點也很明顯，主要缺點之一是抗扭性能差，扭矩完全由錐管螺紋承擔；另外，接頭應力集中非常嚴重，在嚙合螺紋的兩端，應力特別高，中間的嚙合螺紋應力卻很低，屬于典型的馬鞍形分布，因此極容易發(fā)生粘扣、應力腐蝕。API接頭不能滿足某些苛刻鉆井條件的需求。

經(jīng)對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號為CN?200992958Y，公開日為2007年12月19日，實用新型專利名稱為“一種雙臺肩抗扭接頭”，該專利對現(xiàn)有技術進一步改進，提供了一種具有更高抗扭性能的油、套管螺紋接頭，同時具有一定的密封性能。該接頭設計有兩個扭矩臺肩，上扣扭矩由螺紋和兩個扭矩臺肩分擔，因此抗扭性能高于API接頭。同時，由于設計了專門的金屬/金屬密封結構，這種接頭的密封性能尤其是氣密封性能也得到加強。但是這種接頭為錐管螺紋接頭，沒有解決接頭的應力集中難題，容易粘扣失效，使用壽命有限。同時，上扣速度較慢，不能滿足油田現(xiàn)場快速上卸扣的要求。

發(fā)明內容

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種抗扭能力強、密封性能好、應力分布合理、且能夠快速上卸的具有三個扭矩臺肩的圓柱螺紋接頭。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種具有三個扭矩臺肩的圓柱螺紋接頭，它包括內螺紋件以及外螺紋件，所述內螺紋件的內壁向外端依次加工有內直角臺肩、內密封錐面、內螺紋以及內斜臺肩，所述內螺紋分為兩段，兩段內螺紋之間設置有內中間直角臺肩，所述外螺紋件相應位置的外壁向外端依次加工有外斜臺肩、外螺紋、外密封錐面以及外直角臺肩，所述外螺紋分為兩段，兩段外螺紋之間設置有外中間直角臺肩，所述內螺紋件與外螺紋件緊密配合，其中內螺紋件的內直角臺肩、內中間直角臺肩以及內斜臺肩分別與外螺紋件的外直角臺肩、外中間直角臺肩以及外斜臺肩接觸，所述內密封錐面以及外密封錐面過盈配合，所述內螺紋以及外螺紋互相嚙合。

所述內斜臺肩由三段組成：45°的倒角段、斜段以及垂直段，倒角段的水平長度為A，垂直段的高度為B，斜段與垂線的夾角為θ；所述外斜臺肩由兩段組成：45°的倒角段以及斜段，倒角段的水平長度為A，斜段與垂線的夾角為θ，其中A=0.6～0.8mm，B=0.75mm，θ=30°。

所述內螺紋以及外螺紋均為圓柱直螺紋，螺距是4.234mm，所述內螺紋以及外螺紋的承載面角為β，導向面角為α，所述內螺紋齒高為h1，所述外螺紋齒高為h2，其中β=7～8°，α＝18～20°，h1=h2=1.32～1.35mm。

所述內中間直角臺肩的高度為1.2～1.4mm，所述外中間直角臺肩的高度為0.3～1.5mm。

所述內密封錐面長度為L1，錐面與水平線的夾角為γ；所述外密封錐面長度為L2，錐面與水平線的夾角為γ；其中γ=13～15°，L2=3.9～4.1mm，L1=L2+1.0mm。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1、接頭設置有三個扭矩臺肩，內斜臺肩（外斜臺肩）為主臺肩、內中間直角臺肩（外中間直角臺肩）和內直角臺肩（外直角臺肩）為輔助臺肩，三個臺肩共同承擔上扣扭矩，接頭抗扭性能提高。

2、內、外螺紋均采用圓柱螺紋形式，擰緊后也不過盈，徑向應力最大限度地減小，消除了螺紋的應力集中。

3、內、外螺紋由一段變成兩段，使螺紋的上扣速度提高了一倍。

因此本實用新型具有抗扭能力強、密封性能好、應力分布合理、且能夠快速上卸的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型具有三個扭矩臺肩的圓柱螺紋接頭的結構示意圖。

圖2為本實用新型具有三個扭矩臺肩的圓柱螺紋接頭的內螺紋結構示意圖。

圖3為本實用新型具有三個扭矩臺肩的圓柱螺紋接頭的外螺紋結構示意圖。

圖4為本實用新型具有三個扭矩臺肩的圓柱螺紋接頭的內斜臺肩結構示意圖。