CN102031936A - 钢管的螺纹连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油田使用的油管、套管或管线管的螺纹连接结构。按照本发明提供的技术方案，所述钢管的螺纹连接结构，包括钢管工厂端、钢管现场端和接箍，钢管工厂端的端部与钢管现场端的端部均具有公螺纹，接箍具有母螺纹，其特征是：在利用接箍将两根钢管接合后，一根钢管的钢管工厂端具有公螺纹的小端端面与另一根钢管的钢管现场端具有公螺纹的小端端面相互紧密接触；且钢管工厂端的公螺纹与钢管现场端的公螺纹同时为右旋螺纹或左旋螺纹；钢管工厂端的公螺纹的螺距小于钢管现场端的公螺纹的螺距；同样地，接箍上的母螺纹与钢管工厂端的公螺纹螺接的螺距小于与钢管现场端的公螺纹螺接的螺距。利用本发明后，可使钢管的螺纹连接密封性能、抗粘扣性能等综合性能更好。

Description

钢管的螺纹连接结构
技术领域
本发明公开了一种油田使用的油管、套管或管线管的螺纹连接结构。
背景技术
目前，公知的油管、套管或管线管的连接方法有如下三种：
1、API的圆螺纹和API的偏体形螺纹，在它们连接中明确规定钢管现场端2的公螺纹小端端面5和钢管工厂端1的公螺纹小端端面5是不能碰上接触的，API标准用J值来控制。（见图1）。
2、为了提高钢管（如油管、套管、管线管）的综合连接性能，如密封性能、连接强度、抗扭矩性能和抗弯曲性能等。有人发明了油管、套管、管线管的特殊螺纹的连接。但钢管现场端2的公螺纹小端端面5和钢管工厂端1的公螺纹小端端面5都没有直接接触，是由接箍3母螺纹的一个抗扭矩台阶隔开的。见图2。
3、API的圆螺纹和API的偏体形螺纹，在连接中，钢管现场端2的公螺纹小端端面5和钢管工厂端1的公螺纹小端端面5，用一个垫片4来隔开，组成半特殊螺纹连接。见图3。
4、在现有技术中还有一种将钢管工厂端1的公螺纹小端端面5与钢管现场端2的公螺纹小端端面5相互接触的设想，但是由于没有将钢管现场端2的螺纹螺距设置成大于钢管工厂端1的螺纹螺距，在使用过程中钢管工厂端1的螺纹容易松动脱扣，引起油田事故，因此长期以来在实际使用中没有办法推广。
在API螺纹连接中为什么钢管工厂端1的公螺纹小端端面5和钢管现场端2的公螺纹小端端面5不能直接接触？其原因是：油田现场操作时，钢管现场端2的公螺纹小端端面5在相对接箍3的母螺纹顺时针旋转前进时（此时的母螺纹接箍3固定不动，同时钢管工厂端1的公螺纹是自由状态），只要发生钢管现场端2的公螺纹小端端面5和钢管工厂端1的公螺纹小端端面5相接触，此时就会在接触处产生摩擦力，此摩擦力就会使钢管工厂端1（也就是钢管本身）相对母螺纹（此时母螺纹接箍3是不动的）进行逆时针旋转，将原来在工厂生产中拧紧的钢管工厂端1的公螺纹旋转松动退出，使钢管螺纹连接失效，引发井毁的毁灭性事故。
以上钢管的螺纹连接存在以下缺点：1、API标准的螺纹连接的综合性能比较差；2、特殊螺纹连接由于母螺纹有一个突出的抗扭矩台阶使整个螺纹加工工艺复杂化，使加工成本大大提高。3、半特殊螺纹连接性能提高不大，而且中间垫片容易脱落遗失，安全性不够。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种钢管的螺纹连接结构，以克服技术偏见，使得工厂端的公螺纹小端端面和钢管现场端的公螺纹小端端面可以直接接触，钢管的螺纹连接密封性能、抗粘扣性能等综合性能更好。
按照本发明提供的技术方案一，所述钢管的螺纹连接结构，包括钢管工厂端、钢管现场端和接箍，钢管工厂端的端部具有公螺纹，钢管现场端的端部也具有公螺纹，接箍具有母螺纹，钢管工厂端的公螺纹与接箍一端的母螺纹螺接，钢管现场端的公螺纹与接箍另一端的母螺纹螺接，其特征是：在利用接箍将两根钢管接合后，一根钢管的钢管工厂端具有公螺纹的小端端面与另一根钢管的钢管现场端具有公螺纹的小端端面相互紧密接触；且钢管工厂端的公螺纹与钢管现场端的公螺纹同时为右旋螺纹或左旋螺纹；钢管工厂端的公螺纹的螺距小于钢管现场端的公螺纹的螺距；同样地，接箍上的母螺纹与钢管工厂端的公螺纹螺接的螺距小于与钢管现场端的公螺纹螺接的螺距。
在接箍上两段不同螺距的母螺纹的结合部设置用于消除不完整螺纹的缺口，钢管现场端的公螺纹小端端面和钢管工厂端的公螺纹小端端面相互紧密接触，形成轴向过盈配合。
或者：钢管现场端的公螺纹小端包括第一轴向配合面和第二轴向配合面，在第一轴向配合面和第二轴向配合面间有第一径向配合面；相应地，钢管工厂端的公螺纹小端也包括第三轴向配合面和第四轴向配合面，在第三轴向配合面和第四轴向配合面间有第二径向配合面；所述第一轴向配合面和第三轴向配合面间相互紧密接触，形成第一轴向过盈配合；所述第二轴向配合面和第四轴向配合面间相互紧密接触，形成第二轴向过盈配合；所述第一径向配合面与第二径向配合面间相互紧密接触，形成径向过盈或径向过盈为主的过盈配合。
本发明提供的技术方案二，一种钢管的螺纹连接结构，包括钢管工厂端、钢管现场端和接箍，钢管工厂端和钢管现场端的端部均具有公螺纹，接箍具有与所述公螺纹配合的母螺纹；钢管工厂端的公螺纹与接箍一端的母螺纹螺接，钢管现场端的公螺纹与接箍另一端的母螺纹螺接；其特征是：钢管工厂端具有公螺纹的小端端面与钢管现场端具有公螺纹的小端端面在利用接箍接合后是相互紧密接触的，且钢管工厂端的公螺纹与钢管现场端的公螺纹的旋转方向相反。
在接箍上两段不同螺距的母螺纹的结合部设置用于消除不完整螺纹的缺口，钢管现场端的公螺纹小端端面和钢管工厂端的公螺纹小端端面相互紧密接触，形成轴向过盈配合。
或者：钢管现场端的公螺纹小端包括第一轴向配合面和第二轴向配合面，在第一轴向配合面和第二轴向配合面间有第一径向配合面；相应地，钢管工厂端的公螺纹小端也包括第三轴向配合面和第四轴向配合面，在第三轴向配合面和第四轴向配合面间有第二径向配合面；所述第一轴向配合面和第三轴向配合面间相互紧密接触，形成第一轴向过盈配合；所述第二轴向配合面和第四轴向配合面间相互紧密接触，形成第二轴向过盈配合；所述第一径向配合面与第二径向配合面间相互紧密接触，形成径向过盈或径向过盈为主的过盈配合。
本发明利用钢管工厂端螺纹的螺距小于钢管现场端螺纹的螺距，克服了技术偏见，使得钢管工厂端的公螺纹小端端面5和钢管现场端公螺纹小端端面5可以直接接触，使得钢管的连接密封性能更好。
本发明更注重钢管现场端公螺纹为API螺纹，钢管工厂端螺纹的螺距小于钢管现场端螺纹的螺距，利用这样的螺纹与接箍连接，更有利于油田使用和工厂的加工，有巨大的实用价值和经济效益。这时候就要注意：a、接箍的长度小于API的接箍长度；b、在接箍中间螺纹的交汇处是完整螺纹（完整牙形），如果不能保证是完整螺纹，在加工时要把不完整螺纹消除掉如图6所示。
本发明所述的钢管为油管、套管或管线管。
附图说明
图1是现有的API圆螺纹和API偏体形螺纹的连接结构示意图。
图2是现有的油管或套管的特殊螺纹连接的结构示意图。
图3是现有的半特殊螺纹连接结构示意图。
图4是本发明实施例1的结构示意图。
图5是本发明实施例2的结构示意图。
图6是本发明接箍消除不完整螺纹图。
图7是图4密封面的放大。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种钢管的螺纹连接结构，包括钢管工厂端1、钢管现场端2和接箍3，钢管工厂端1的端部具有公螺纹，钢管现场端2的端部也具有公螺纹，接箍3具有母螺纹，钢管工厂端1的公螺纹与接箍3一端的母螺纹螺接，钢管现场端2的公螺纹与接箍3另一端的母螺纹螺接，其特征是：在利用接箍3将两根钢管接合后，一根钢管的钢管工厂端1具有公螺纹的小端端面5与另一根钢管的钢管现场端2具有公螺纹的小端端面相互紧密接触；且钢管工厂端1的公螺纹与钢管现场端2的公螺纹同时为右旋螺纹或左旋螺纹；钢管工厂端1的公螺纹的螺距小于钢管现场端2的公螺纹的螺距；同样地，接箍3上的母螺纹与钢管工厂端1的公螺纹螺接的螺距小于与钢管现场端2的公螺纹螺接的螺距。
形成轴向，径向过盈配合的具体方式是，钢管现场端2的公螺纹小端包括第一轴向配合面7和第二轴向配合面8，在第一轴向配合面7和第二轴向配合面8间有第一径向配合面9；相应地，钢管工厂端1的公螺纹小端也包括第三轴向配合面和第四轴向配合面，在第三轴向配合面和第四轴向配合面间有第二径向配合面；所述第一轴向配合面7和第三轴向配合面间相互紧密接触，形成第一轴向过盈配合；所述第二轴向配合面8和第四轴向配合面间相互紧密接触，形成第二轴向过盈配合；所述第一径向配合面9与第二径向配合面间相互紧密接触，形成径向或径向为主的过盈配合。所谓以径向过盈为主是指径向配合面的过盈量大于轴向配合面的过盈量。
另一种方式是，在接箍3上两段不同螺距的母螺纹的结合部设置用于消除不完整螺纹的缺口6。这时钢管现场端的公螺纹小端端面与钢管工厂端的公螺纹小端端面都是平面，只形成轴向过盈配合，没有径向过盈配合。
例如，在规格为9“5/8，壁厚11.99mm，钢级P110，接箍3具有母螺纹（接箍3一端的螺纹螺距为6牙/英寸，另一端的螺纹螺距为5牙/英寸），钢管工厂端1的公螺纹与接箍3一端的母螺纹连接，钢管现场端2的公螺纹与接箍3另一端的母螺纹连接，钢管工厂端1的公螺纹与钢管现场端2的公螺纹同时为右旋螺纹。钢管工厂端1的螺纹螺距是6牙/英寸（4.23mm），钢管现场端2的螺纹螺距为5牙/英寸（5.08mm），钢管现场端2的公螺纹小端端面5和钢管工厂端1的公螺纹小端端面5是相互紧密接触的，形成两个15°台阶金属密封面轴向过盈，和一个带锥度的面径向过盈的金属密封，见图4。见图7.
实施例2
一种钢管的螺纹连接结构，包括钢管工厂端1、钢管现场端2和接箍3，钢管工厂端1和钢管现场端2的端部均具有公螺纹，接箍3具有与所述公螺纹配合的母螺纹；钢管工厂端1的公螺纹与接箍3一端的母螺纹螺接，钢管现场端2的公螺纹与接箍3另一端的母螺纹螺接；其特征是：钢管工厂端1具有公螺纹的小端端面5与钢管现场端2具有公螺纹的小端端面在利用接箍3接合后是相互紧密接触的，且钢管工厂端1的公螺纹与钢管现场端2的公螺纹的旋转方向相反。
形成轴向，径向过盈配合的具体方式是，钢管现场端2的公螺纹小端括第一轴向配合面7和第二轴向配合面8，在第一轴向配合面7和第二轴向配合面8间有第一径向配合面9；相应地，钢管工厂端1的公螺纹小端也包括第三轴向配合面和第四轴向配合面，在第三轴向配合面和第四轴向配合面间有第二径向配合面；所述第一轴向配合面7和第三轴向配合面间相互紧密接触，形成第一轴向过盈配合；所述第二轴向配合面8和第四轴向配合面间相互紧密接触，形成第二轴向过盈配合；所述第一径向配合面9与第二径向配合面间相互紧密接触，形成径向过盈或径向过盈为主的配合。所谓以径向过盈为主是指径向配合面的过盈量大于轴向配合面的过盈量。
另一种方式是，在接箍3上两段不同螺距的母螺纹的结合部设置用于消除不完整螺纹的缺口6。这时钢管现场端的公螺纹小端端面与钢管工厂端的公螺纹小端端面5都是平面，只形成轴向过盈配合，没有径向过盈配合。
例如，在规格为2“7/8，壁厚5.51mm，钢级P110，接箍3具有母螺纹，钢管工厂端1的公螺纹与接箍3一端的母螺纹连接，钢管现场端2的公螺纹与接箍3另一端的母螺纹连接，钢管工厂端1的公螺纹为左旋螺纹，钢管现场端2的公螺纹同时为右旋螺纹，螺纹齿形为三角形圆螺纹。钢管工厂端1的公螺纹的螺距是8牙/英寸（3.175mm），钢管现场端2的公螺纹螺距为8牙/英寸（3.175mm），钢管现场端2的公螺纹小端端面和钢管工厂端1的公螺纹小端端面5是相互紧密接触的形成一个轴向过盈0°台阶，见图5。
本申请所述钢管工厂端1的螺纹是指在生产厂家连接接箍3和钢管的螺纹；钢管现场端2的螺纹是指在钢管的使用现场（如油田）将钢管与接箍3连接时的螺纹。所述钢管工厂端1的公螺纹小端端面5和钢管现场端2的公螺纹小端端面是指钢管的端面（该端面可以是平面，也可以是曲面；还可以在钢管工厂端1的公螺纹小端和钢管现场端2的公螺纹小端分别设置两个端面，形成如上所述的第一轴向配合面7和第二轴向配合面8，并在第一轴向配合面7和第二轴向配合面8间设置第一径向配合面9）。由于钢管的API螺纹段是锥形的，因此该锥形螺纹段的公螺纹大端端面是一个假想的端面，该大端端面位于锥形螺纹段与钢管的接合面；该锥形螺纹段的公螺纹小端端面一般是即指上述钢管的端面。
本申请所述的钢管可以是普通钢管；但是特别适用于油田所用的油管、套管或管线管，因为这类管件的长度比较长，承受的扭矩特别大。在本申请中，当钢管现场端2端部的公螺纹是API螺纹时，接箍3的长度小于该规格的API接箍的长度。

Claims (10)

1.一种钢管的螺纹连接结构，包括钢管工厂端（1）、钢管现场端（2）和接箍（3），钢管工厂端（1）的端部具有公螺纹，钢管现场端（2）的端部也具有公螺纹，接箍（3）具有母螺纹，钢管工厂端（1）的公螺纹与接箍（3）一端的母螺纹螺接，钢管现场端（2）的公螺纹与接箍（3）另一端的母螺纹螺接，其特征是：在利用接箍（3）将两根钢管接合后，一根钢管的钢管工厂端（1）具有公螺纹的小端端面（5）与另一根钢管的钢管现场端（2）具有公螺纹的小端端面相互紧密接触；且钢管工厂端（1）的公螺纹与钢管现场端（2）的公螺纹同时为右旋螺纹或左旋螺纹；钢管工厂端（1）的公螺纹的螺距小于钢管现场端（2）的公螺纹的螺距；同样地，接箍（3）上的母螺纹与钢管工厂端（1）的公螺纹螺接的螺距小于与钢管现场端（2）的公螺纹螺接的螺距。
2.根据权利要求1所述钢管的螺纹连接结构，其特征是：钢管现场端（2）的公螺纹小端端面和钢管工厂端（1）的公螺纹小端端面（5）相互紧密接触，形成轴向过盈配合。
3.根据权利要求1所述钢管的螺纹连接结构，其特征是：钢管现场端（2）的公螺纹小端包括第一轴向配合面（7）和第二轴向配合面（8），在第一轴向配合面（7）和第二轴向配合面（8）间有第一径向配合面（9）；相应地，钢管工厂端（1）的公螺纹小端也包括第三轴向配合面和第四轴向配合面，在第三轴向配合面和第四轴向配合面间有第二径向配合面；所述第一轴向配合面（7）和第三轴向配合面间相互紧密接触，形成第一轴向过盈配合；所述第二轴向配合面（8）和第四轴向配合面间相互紧密接触，形成第二轴向过盈配合；所述第一径向配合面（9）与第二径向配合面间相互紧密接触，形成径向过盈或径向过盈为主的过盈配合。
4.根据权利要求1所述钢管的螺纹连接结构，其特征是：在接箍（3）上两段不同螺距的母螺纹的结合部设置用于消除不完整螺纹的缺口（6）。
5.一种钢管的螺纹连接结构，包括钢管工厂端（1）、钢管现场端（2）和接箍（3），钢管工厂端（1）和钢管现场端（2）的端部均具有公螺纹，接箍（3）具有与所述公螺纹配合的母螺纹；钢管工厂端（1）的公螺纹与接箍（3）一端的母螺纹螺接，钢管现场端（2）的公螺纹与接箍（3）另一端的母螺纹螺接；其特征是：钢管工厂端（1）具有公螺纹的小端端面（5）与钢管现场端（2）具有公螺纹的小端端面在利用接箍（3）接合后是相互紧密接触的，且钢管工厂端（1）的公螺纹与钢管现场端（2）的公螺纹的旋转方向相反。
6.根据权利要求5所述钢管的螺纹连接结构，其特征是：钢管现场端（2）的公螺纹小端端面和钢管工厂端（1）的公螺纹小端端面（5）相互紧密接触，形成轴向过盈配合。
7.根据权利要求5所述钢管的螺纹连接结构，其特征是：钢管现场端（2）的公螺纹小端包括第一轴向配合面（7）和第二轴向配合面（8），在第一轴向配合面（7）和第二轴向配合面（8）间有第一径向配合面（9）；相应地，钢管工厂端（1）的公螺纹小端也包括第三轴向配合面和第四轴向配合面，在第三轴向配合面和第四轴向配合面间有第二径向配合面；所述第一轴向配合面（7）和第三轴向配合面间相互紧密接触，形成第一轴向过盈配合；所述第二轴向配合面（8）和第四轴向配合面间相互紧密接触，形成第二轴向过盈配合；所述第一径向配合面（9）与第二径向配合面（9）间相互紧密接触，形成径向过盈或径向过盈为主的过盈配合。
8.根据权利要求5所述钢管的螺纹连接结构，其特征是：在接箍（3）上两段不同螺距的母螺纹的结合部设置用于消除不完整螺纹的缺口（6）。
9.根据权利要求1或5所述钢管的螺纹连接结构，其特征是：当钢管现场端（2）端部的公螺纹是API螺纹时，接箍（3）的长度小于该规格的API接箍的长度。
10.根据权利要求1或5所述钢管的螺纹连接结构，其特征是：所述钢管为油管、套管或管线管。
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