[發明專利]鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構

在審

• 申請號: 201910118928.2
• 申請日: 2019-02-18
• 公開（公告）號: CN109736724A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 黃永智;謝冠男;劉金海;史彬;梅麗;駱敬輝;閆龍;郭強;柳玉偉;呂春莉;侯振宇;陳玉鵬
• 申請（專利權）人: 天津鋼管集團股份有限公司
• 主分類號: E21B17/08
• 分類號: E21B17/08;E21B17/042
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

本發明提供了一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，公端具有帶有錐度的公螺紋、內密封面和外對頂臺肩，母端具有帶錐度的母螺紋、內密封面和內對頂臺肩；管端經墩粗或不墩粗處理，公端端面與母端內對頂臺肩首先對頂起密封作用，母端外端面與公端外后對頂臺肩對頂起到定位作用；公端螺紋結構長度和母端螺紋結構長度同時滿足公式計算值。本發明的有益效果是：采用先后對頂的內外對頂結構可以有效提高產品的氣密封能力和抗過扭能力；公端螺紋結構長度和母端螺紋結構長度采用公式計算，保證結構完整性的同時達到良好的密封效果。

技術領域

本發明屬于石油工業的油套管技術領域涉，特別是涉及一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋連接結構。

背景技術

鋁合金材料擁有優異的可塑性、超強耐腐蝕性能、超輕的重量低廉的價格，是制作加工油套管并替代現有無縫鋼管的首選材質；但是由于鋁合金材質彈性模量低、表面硬度低等特點，不適用于現有的無縫鋼管特殊扣設計，擰接扭矩過大會造成鋁合金特殊扣的粘扣，擰接扭矩過小其密封效果不明顯，容易在高內壓狀態下泄露。

本發明采用內外兩個對頂臺肩設計，并控制先后對頂順序；首先內對頂臺肩對頂，保證結構的密封效果，其次外密封臺肩再進行對頂，起到定位作用，并且外密封臺肩處沒有密封面，因此可以承受更高的扭矩。該設計可以保證鋁合金材質油套管在使用過程中不發生粘扣現象，并且可以提供更高的扭矩，在保證氣密封性的前提下抗過扭能力出眾。而且通過觀察外對頂臺肩是否存在間隙即可判斷，上扣是否到位，方便現場使用。

中國專利公開號為CN 207795082 U公開了一種鋁合金套管氣密封特殊螺紋接頭，效果是管端部采用了外加厚的結構設計增加螺紋嚙合面積，提高接頭承載性能，鋁合金套管外螺紋加厚端和鋁合金套管內螺紋加厚端采用直聯形結構，減少接頭加工數量，減少接頭上扣數量，提高管柱密封可靠性，適應于鋁合金塑性好、易于擠壓成形特點，提高螺紋接頭機械性能。但是，采用單內臺肩對頂設計，上扣擰接操作時，依靠公端端面和母端內對頂臺肩對頂實現密封，并未采用具有先后順序的雙對頂臺肩設計，也未根據鋁合金材質特點給出公端螺紋結構長度與母端螺紋結構長度設計范圍，以及公螺紋尖點直徑與母螺紋尖點直徑插值即密封軸向過盈量的設計范圍，導致生產產品合格率較低，質量差。

發明內容

針對現有鋁合金材質的特點和現有技術的不足，本發明的目的是提供一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構，根據鋁合金材質的特點，通過合理控制鋁合金結構公、母端螺紋長度插值，達到結構內外先后對頂，保證結構的完整性，通過合理控制公、母端螺紋尖點直徑插值，達到在不發生粘扣的前提下，起到良好的密封效果。

為實現上述目的，本發明提供了一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，管端可以進行墩粗處理，也可不進行墩粗處理。公端具有帶有錐度的公螺紋、內密封面和外對頂臺肩，母端具有帶錐度的母螺紋、內密封面和內對頂臺肩。上述結構在上扣使用過程中，首先公端端面與母端內對頂臺肩對頂，起密封作用；其次母端外端面與公端外對頂臺肩對頂，起到定位作用。該先后對頂的內外對頂結構可以有效提高產品的氣密封能力和抗過扭能力。但是由于鋁合金材質材料性能與其他金屬材質材料性能存在巨大差異，因此公端螺紋結構長度和母端螺紋結構長度必須同時滿足如下公式，才能在保證結構完整性的同時達到良好的密封效果。

其中：GP:公螺紋尖點直徑；GB母端螺紋尖點直徑；W：螺紋接頭外徑；D：螺紋接頭內徑；P：螺紋螺距；LP:公端螺紋結構長度；LB母端螺紋結構長度；E:鋁合金材質的彈性模量；σ:鋁合金材質的屈服強度。

所述螺紋接頭外徑為60mm--340mm。

所述公母端均為偏梯型齒形，齒形導入側角度7°--30°，承載側角度-10°—10°，公母端齒形高度差0.1—0.3mm，齒型的螺距為每英寸3—8牙，錐度為1:12—1：16。