CN102278077A - 一种气密封螺纹接头的螺纹结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气密封螺纹接头的螺纹结构，包括螺纹齿，螺纹齿的两侧分别为导向面与负角度承载面，其特征在于：所述负角度承载面的角度为-3°～-5°。本发明的优点是：1、接头连接强度高，可以与管体等强度匹配，甚至有的高于管体，适用于深井、超深井；2、抗弯能力强，适用于斜井、大位移井和水平井；3、上扣容易，可快速上扣且不易错扣，适用于沙漠、海洋上等恶劣环境下的钻井作业；4、抗粘扣性能好，可以反复上卸扣而不损伤螺纹；5、抗过扭矩能力强。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于石油钻采中的油管或套管连接接头的螺纹结构。
背景技术
油管和套管是石油钻采过程中要求高、用量大的深度机械加工产品。在实际的使用中，是采用螺纹将单根油管或套管连接成为长达数千米，并且能够承受数百大气压的长管柱，相当于一个管状高压容器。其中，螺纹连接的技术性能是能否保证钻采过程安全可靠的关键。在我国常规使用的是API标准的圆螺纹和偏梯形螺纹接头，但这种接头的最大缺点是：连接强度低、气密封性能差。随着油、气井钻井环境的日益苛刻和油气开采技术的迅速发展，普通的API标准接头已不能满足现有的工程技术要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高螺纹连接接头连接强度高的螺纹结构。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种气密封螺纹接头的螺纹结构，包括螺纹齿，螺纹齿的两侧分别为导向面与负角度承载面，其特征在于：所述负角度承载面的角度为-3°～-5°。
优选地，所述导向面与所述螺纹齿的齿顶之间通过圆弧倒角过渡，该圆弧倒角的倒角半径R小于0.5mm。
优选地，所述导向面与所述螺纹齿轴线垂线的夹角为10°。
优选地，所述螺纹齿的齿高为0.98～1.02mm，其齿厚为2.1mm～2.15mm。
优选地，所述螺纹齿的锥度为1.788°。
优选地，所述螺距为4.233mm。
本发明的优点是：1、接头连接强度高，可以与管体等强度匹配，甚至有的高于管体，适用于深井、超深井；
2、抗弯能力强，适用于斜井、大位移井和水平井；
3、上扣容易，可快速上扣且不易错扣，适用于沙漠、海洋上等恶劣环境下的钻井作业；
4、抗粘扣性能好，可以反复上卸扣而不损伤螺纹；
5、抗过扭矩能力强。
附图说明
图1为本发明提供的一种气密封螺纹接头的螺纹结构的剖面局部示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明提供的一种气密封螺纹接头的螺纹结构可以用在油管或套管上，如图1所示，包括螺纹齿，螺纹齿的两侧分别为导向面与负角度承载面，负角度承载面的角度1为-3°～-5°。
螺纹齿形中承载面的角度极为重要，它关系到螺纹整体连接的可靠性。在过载扭矩的作用下能否有效地啮合不脱扣，在较大弯曲载荷的作用下不脱扣等状况，都直接关系到螺纹齿形承载面的角度。本发明的螺纹齿形，其承载面与螺纹轴线垂线的角度1为-3°～-5°，能有效地提高螺纹连接头的抗过载扭矩的能力，并且能使螺纹在多次使用时不脱扣，在大扭矩的作用下，螺纹承载面会产生斜向的规则接触力，极大地降低了脱扣的风险，在大弯曲状态下，钩状的啮合又保证了螺纹连接不易脱扣和连接的稳定性，这样就使螺纹连接头的机械性能与管体相同。
导向面与所述螺纹齿的齿顶之间通过圆弧倒角2过渡，该圆弧倒角2的倒角半径R小于0.5mm。
螺纹导向面的齿顶圆弧倒角2其作用是螺纹旋入时的引倒角，圆弧倒角2的大小，影响着螺纹连接时旋入时对扣是否方便，大的圆弧倒角2角度，在现场使用时螺纹旋入对扣方便，操作简单，极大缩短了操作的时间，但是过大的圆弧倒角2又会引起螺纹连接强度的降低，特别是在管内压力突然增大，同时管在大弯曲状态时极易脱扣，而脱扣的部位一般都发生在井的深部，这样引起的损失就很大。本发明的圆弧倒角2的倒角半径R控制在小于0.5mm，这个圆弧的角度，通过实际使用，所得到的技术数据表明，该圆弧角度能够既保证上扣的容易，又保证在大弯曲状态下管内压力突然增高时不会脱扣，使螺纹连接头的可靠性得到了很大的保证。
导向面与螺纹齿轴线垂线的夹角3为10°。
导向面的作用是螺纹在旋入过程中起到导向的作用，导向面与螺纹轴线垂线的夹角的大小直接影响旋入是否方便与是否会在旋入过程中发生脱扣等情况，如果该夹角过大，会影响螺纹连接头的连接强度，降低螺纹连接头的辅助气密封性能。本发明的导向面与螺纹齿轴线垂线的夹角3为10°，经实际使用检测说明，该角度的采用即能保证螺纹旋入的平稳性，又不易发生脱扣，同时还能起到辅助气密封的作用，这个角度的采用，确保了螺纹连接头的使用可靠性。
螺纹齿的齿高H为0.98～1.02mm，其齿厚T为2.1mm～2.15mm。
特殊螺纹的设计中，齿高是一个关键的数据，合理的齿高对螺纹整体的强度有着极为重要的影响，本发明的螺纹齿高H为0.98～1.02mm，这样的齿高能够保证螺纹整体的强度达到最佳值，齿厚T为2.10mm～2.15mm。
螺纹齿的锥度Q为1.788°。螺纹齿的螺距L为4.233mm。
Claims (6)
1.一种气密封螺纹接头的螺纹结构，包括螺纹齿，螺纹齿的两侧分别为导向面与负角度承载面，其特征在于：所述负角度承载面的角度（1）为-3°～-5°。
2.如权利要求1所述的一种气密封螺纹接头的螺纹结构，其特征在于：所述导向面与所述螺纹齿的齿顶之间通过圆弧倒角（2）过渡，该圆弧倒角（2）的倒角半径R小于0.5mm。
3.如权利要求1所述的一种气密封螺纹接头的螺纹结构，其特征在于：所述导向面与所述螺纹齿轴线垂线的夹角（3）为10°。
4.如权利要求1所述的一种气密封螺纹接头的螺纹结构，其特征在于：所述螺纹齿的齿高（H）为0.98～1.02mm，其齿厚（T）为2.1mm～2.15mm。
5.如权利要求1所述的一种气密封螺纹接头的螺纹结构，其特征在于：所述螺纹齿的锥度（Q）为1.788°。
6. 如权利要求1所述的一种气密封螺纹接头的螺纹结构，其特征在于：所述螺纹齿的螺距（L）为4.233mm。
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