[實(shí)用新型]氣密封螺紋接頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720490635.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN207278200U
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱吉;高建昌;高連新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇常寶鋼管股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B17/042
• 分類號(hào): E21B17/042
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務(wù)所32225
• 代理人: 孫彬

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種氣密封螺紋接頭，屬于油套管螺紋連接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，油套管是開采石油和天然氣所必須的石油專用管材，上百根鋼管通過螺紋連接起來，組成一個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)千米的管柱，接頭是其中最薄弱的環(huán)節(jié)，如何提高接頭的連接性能、避免發(fā)生失效事故是油套管生產(chǎn)廠和油田都特別關(guān)心的問題。

目前，油套管采用的接頭通常是API接頭，其具體結(jié)構(gòu)見圖1，該接頭由外螺紋部11、內(nèi)螺紋部12組成，二者通過API螺紋13連接在一起。內(nèi)螺紋部12為獨(dú)立部件，稱為接箍，外螺紋部11加工在管子端部，管子端部一般經(jīng)過外加厚處理，目的是提高接頭的連接強(qiáng)度。

API接頭沒有設(shè)置專門的密封結(jié)構(gòu)，連接功能和密封功能均依靠螺紋，其螺紋為錐管圓螺紋，其具體結(jié)構(gòu)見圖4，錐度為1:16，其內(nèi)螺紋16和外螺紋17過盈配合，起連接功能，同時(shí)起密封作用。但內(nèi)螺紋16和外螺紋17嚙合后，在螺牙頂部與螺牙底部之間存在間隙，必須依靠螺紋脂的填充才能起到密封作用，但螺紋脂易揮發(fā)變質(zhì)，所以密封性能不可靠。

API接頭的另一個(gè)缺點(diǎn)是連接效率低，API錐管圓螺紋的承載面角和導(dǎo)向面角均為30°，當(dāng)受到軸向載荷時(shí)，徑向分力大，容易發(fā)生螺紋滑脫失效。另外，API螺紋應(yīng)力集中嚴(yán)重，在嚙合螺紋的兩端，應(yīng)力特別高，中間的嚙合螺紋應(yīng)力卻很低，屬于典型的馬鞍形分布，因此極容易發(fā)生粘扣。

因此，API接頭不能滿足某些苛刻鉆井條件的需求，同時(shí)，API螺紋的螺距是10牙/25.4mm或8牙/25.4mm，螺紋牙較細(xì)，且螺紋只有一級(jí)，上扣速度不夠快，特別是在海洋油田，為了節(jié)約海洋平臺(tái)占用時(shí)間，需要開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)快速上扣的螺紋接頭。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種氣密封螺紋接頭，它密封性能良好，適合于在作業(yè)條件非常苛刻的海洋油田使用。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種氣密封螺紋接頭，它包括：

外螺紋件，所述外螺紋件的端部的外壁上由頭向尾依次設(shè)置有密封面、外螺紋段和扭矩臺(tái)肩；

內(nèi)螺紋件，所述內(nèi)螺紋件的端部上由頭向尾依次設(shè)置有抗扭端面、內(nèi)螺紋段和密封配合孔，并且當(dāng)內(nèi)螺紋件與外螺紋件擰緊后，所述扭矩臺(tái)肩與抗扭端面抵接形成軸向過盈配合，外螺紋段與內(nèi)螺紋段相嚙合，密封配合孔與密封面密封連接形成徑向過盈配合。

進(jìn)一步為了提高氣密封螺紋接頭的上扣速度，所述外螺紋段包括第一級(jí)外螺紋和第二級(jí)外螺紋，所述第二級(jí)外螺紋的公稱直徑比第一級(jí)外螺紋的公稱直徑小，所述內(nèi)螺紋段包括第一級(jí)內(nèi)螺紋和第二級(jí)內(nèi)螺紋，所述第二級(jí)內(nèi)螺紋的公稱直徑比第一級(jí)內(nèi)螺紋的公稱直徑大，并且當(dāng)內(nèi)螺紋件與外螺紋件擰緊后，第一級(jí)外螺紋和第二級(jí)內(nèi)螺紋嚙合，第二級(jí)外螺紋和第一級(jí)內(nèi)螺紋嚙合。

進(jìn)一步為了最大程度地降低應(yīng)力集中，提高上扣速度，所述外螺紋段的螺牙和內(nèi)螺紋段的螺牙之間在軸向上具有間隙。

進(jìn)一步，所述的間隙為0.05～0.25mm。

進(jìn)一步，所述外螺紋段和內(nèi)螺紋段的螺牙高度均為0.8～1.0mm，螺距均為6～8牙/25.4mm。

進(jìn)一步提供了一種螺紋的具體結(jié)構(gòu)，所述外螺紋段和內(nèi)螺紋段均為圓柱直螺紋結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述扭矩臺(tái)肩為斜臺(tái)肩，并且扭矩臺(tái)肩的臺(tái)肩面與外螺紋件的垂線之間的夾角α為25°～30°，所述抗扭端面為與扭矩臺(tái)肩相配合抵接的斜端面。

進(jìn)一步為了提高氣密封螺紋接頭的密封性能，所述密封面為錐面，所述密封配合孔為與密封面相配合抵接的錐孔。

進(jìn)一步，密封面與外螺紋件的軸線之間的夾角β為14°～16°。

進(jìn)一步為了控制過盈量大小，使密封效果最好，所述密封面和密封配合孔之間的徑向過盈量為0.4～0.6mm。

采用了上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型具有以下的有益效果：

1、本實(shí)用新型設(shè)置有專門的密封面和密封配合孔，當(dāng)內(nèi)螺紋件與外螺紋件擰緊后，外螺紋段與內(nèi)螺紋段相嚙合，密封面和密封配合孔的連接形成徑向過盈配合作為主密封，阻斷流體從內(nèi)到外的泄漏通道，同時(shí)還通過扭矩臺(tái)肩和抗扭端面抵接形成軸向過盈配合作為輔助密封結(jié)構(gòu)，密封可靠性顯著增強(qiáng)；

2、將內(nèi)螺紋段和外螺紋段分成兩級(jí)，所述內(nèi)螺紋段和外螺紋段均為圓柱直螺紋結(jié)構(gòu)，內(nèi)螺紋段的螺牙和外螺紋段的螺牙之間具有間隙，并且內(nèi)螺紋段和外螺紋段之間沒有軸向過盈量，分擔(dān)的扭矩小，應(yīng)力集中程度降低，使接頭的上扣速度提高了一倍。