CN102587845A - 可与api圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可与API圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头。现有气密封套管螺纹接头每两个管体旋合后的端面在接箍中心的密封面形成过盈对接配合的位置无法保证与接箍中心齐平一致。本发明在外锥面密封面和外螺纹之间设有第一圆柱面和第二圆柱面，所述第一圆柱面和第二圆柱面之间通过外主抗扭台肩面连接，外主抗扭台肩面与圆柱面之间通过光滑小圆弧面过渡，所述内螺纹锥面密封面为沿接箍中心对称分布的两个锥面结构，其与螺纹退刀槽之间通过内主抗扭台肩面连接。本发明采用了API标准圆螺纹，具有加工测量简单、互换性强、现场易操作及价格便宜等优点。

Description

可与API圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头

技术领域

本发明涉及石油工业油井管螺纹连接技术领域，尤其涉及一种可与API圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头。

背景技术：

油套管是开采石油和天然气所必须的石油专用管材，一般由几百根油套管通过螺纹连接形成长达数千米的管柱，承担了开采油气的重要任务。目前连接螺纹主要分为API 螺纹和非API特殊螺纹。API 螺纹按照API标准生产和使用的螺纹形式，加工检测方便，成本较低，其圆螺纹基本结构形式如图1所示。API 圆螺纹由于结构设计方面的原因，存在许多难易克服的性能缺陷，如抗拉强度较低、气密封性差及抗粘扣性能差等。基于API圆螺纹性能的缺陷，国内外许多油井管生产厂都相继开发了许多特殊螺纹结构来代替API螺纹，因其密封结构的生产工序相对复杂，成本较高等使其在油田推广中受到较大的限制。

在国内的某些油田区块油气层含量较低，主要特征是低压、低渗、低产，不适宜用费用较高的特殊扣产品。油田一般采用API圆螺纹加特殊螺纹脂等方案，螺纹脂在一定程度上虽然可以堵塞存在的泄露通道而形成密封，但下井后螺纹脂在高温和长期服役过程中会逐渐干燥，由固液体混合态变成纯固态，逐渐失去其密封性能，影响油田的生产。

在专利号为“ZL201020641460.X”，名称为“一种基于API标准圆螺纹的金属密封套管螺纹连接结构”的专利文件中提供的套管螺纹接头，其结构如下：

密封套管螺纹连接结构包括两个管体和接箍，管体上设置有外螺纹，接箍上设置有内螺纹，接箍上的内螺纹由接箍中间的内圆柱密封段分为对称的两段，内螺纹根部设置有圆柱管段，内圆柱密封段与圆柱管段之间设置有内锥面段，圆柱段与内锥面段通过过渡圆弧连接；所述管体上的外螺纹的端部设计了长鼻端，长鼻端的端部设置有外锥面段,在外锥面段内侧设置了球形密封面，球形密封面和外螺纹之间为外圆柱段，球形密封面与圆柱管段形成金属过盈配合；两个管体的端面在接箍中心形成过盈对接配合。此种传动机构存在的问题是：每两个管体旋合后的端面在接箍中心的密封面形成过盈对接配合的位置无法保证与接箍中心齐平一致，因此可能会引起接箍两端的密封性能不一致。

发明内容

本发明要提供一种可与API圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头，以解决现有技术存在的旋合后两个管体的端面与接箍中心平面不齐平，由此导致接头两端的螺纹、密封面过盈量不均匀而引起的密封性能不一致的问题，提高了气密封套管螺纹接头密封性能的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可与API圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头，包括两个管体和一个接箍，管体上设置有外螺纹，接箍上设置有内螺纹，所述管体上的外螺纹的端部设计了长鼻端，长鼻端的端部内侧设有外锥面密封面，所述接箍上的内螺纹由接箍中间的内螺纹锥面密封面分为对称的两段，内螺纹根部设置有螺纹退刀槽，其特征在于：所述外锥面密封面和外螺纹之间设有第一圆柱面和第二圆柱面，所述第一圆柱面和第二圆柱面之间通过外主抗扭台肩面连接，外主抗扭台肩面与圆柱面之间通过光滑小圆弧面过渡，所述内螺纹锥面密封面为沿接箍中心对称分布的两个锥面结构，其与螺纹退刀槽之间通过内主抗扭台肩面连接，所述内主抗扭台肩面与密封面之间圆通过弧面过渡，外锥面密封面和内螺纹锥面密封面形成金属过盈配合，外主抗扭台肩面与内主抗扭台肩面形成金属过盈配合，两个管体的端面在接箍中心形成过盈对接配合。

上述管体和接箍的螺纹为API每英寸8牙圆螺纹，螺纹锥度为1:16。

上述外主抗扭台肩面与内主抗扭台肩面的角度为90°，管体端面55的角度为90°，锥面密封面和内螺纹密封面的直径锥度为1:6~1:12，过盈量为0.3~0.6mm。

与现有技术相比，该结构具有几个方面优点：

（1）该螺纹连接结构采用了API标准圆螺纹，具有加工测量简单、互换性强、现场易操作及价格便宜等优点，同时提高了其气密封性能，具有较高的性价比。

（2）双扭矩台肩面设计解决了单一靠上扣扭矩控制上扣位置的缺点，提高接头的抗扭性，又解决由于上扣位置波动引起的螺纹、密封面过盈量波动问题，提高了接头密封性能。

（3）接头采用锥面对锥面密封结构具有较好密封性能，管端对顶后形成的端面密封及螺纹配合之间形成了多重密封，显著提高了接头的气密封性能和密封可靠性。

（4）本发明接头结构简单，内螺纹收尾处设计退刀槽，便于多齿梳刀加工，提高了加工效率，降低了加工成本。 

（5）现场端可与API标准圆螺纹互换，与油田现有的作业工具、附件可直接配合使用，操作简单，方便油田推广使用。

（6）设有主抗扭台肩面，保证了旋合后管体端面与接箍中心平面齐平，保证设定的过盈量。

附图说明：

图1是标准API圆螺纹连接结构示意图；

图2是本发明整体结构示意图；

图3是管体局部放大示意图；

图4是接箍局部放大示意图。

具体实施方式:

下面将结合附图对本发明进行详细地说明。

参见图1，图1是标准API圆螺纹连接结构。

参见图2~4，一种可与API圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头，包括两个管体1和一个接箍2，管体1上设置有外螺纹，接箍2上设置有内螺纹，所述管体1上的外螺纹的端部设计了长鼻端，长鼻端的端部55内侧设有外锥面密封面54，所述接箍2上的内螺纹由接箍2中间的内螺纹密封面64分为对称的两段，内螺纹根部设置有螺纹退刀槽61，其特征在于：所述外锥面密封面54和外螺纹之间设有第一圆柱面51和第二圆柱面53，所述第一圆柱面51和第二圆柱面53之间通过外主抗扭台肩面52连接，外主抗扭台肩面52与圆柱面之间通过光滑小圆弧面过渡，所述内螺纹密封面64为沿接箍中心对称分布的两个锥面结构，其与螺纹退刀槽61之间通过内主抗扭台肩面62连接，所述内主抗扭台肩面62与内螺纹密封面64之间圆通过弧面63过渡，外锥面密封面54和内螺纹密封面64形成金属过盈配合，两个管体1的端面55在接箍2中心形成过盈对接配合。

本发明使用过程中，旋合后管体1端面与接箍2中心平面齐平，与另一管体1对顶拧接形成过盈配合，外主抗扭台肩面52与内主抗扭台肩面62配合；外锥面密封面54和内螺纹密封面64形成锥面-锥面密封面，提高了密封性能。管体1和接箍2上扣旋合后，外螺纹与内螺纹之间的配合、锥面对锥面密封面、两个管体的端面分别形成三重金属过盈配合，提高接头密封的可靠性。

本发明结构的主抗扭台肩与扭矩台肩构成了双抗扭台肩，具有上扣易控制，现场易操作等优点，避免了由于过扭造成螺纹过盈量大引起粘接现象。主抗扭台肩的圆柱面有利保护外密封面不易损伤，提高使用的安全性能。

本实施例中，管体1和接箍2的螺纹为API 8牙圆螺纹（每英寸），螺纹锥度为1:16。

外主抗扭台肩面52与内主抗扭台肩面62的角度为90°，外锥面密封面54和内螺纹锥面密封面64的直径锥度为1:8, 过盈量为0.3~0.6mm。

Claims (3)

1.一种可与API圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头，包括两个管体（1）和一个接箍（2），管体（1）上设置有外螺纹，接箍（2）上设置有内螺纹，所述管体（1）上的外螺纹的端部设计了长鼻端，长鼻端的端部（55）内侧设有外锥面密封面（54），所述接箍（2）上的内螺纹由接箍（2）中间的内螺纹锥面密封面（64）分为对称的两段，内螺纹根部设置有螺纹退刀槽（61），其特征在于：

所述外锥面密封面（54）和外螺纹之间设有第一圆柱面（51）和第二圆柱面（53），所述第一圆柱面（51）和第二圆柱面（53）之间通过外主抗扭台肩面（52）连接，外主抗扭台肩面（52）与圆柱面之间通过光滑小圆弧面过渡，所述内螺纹锥面密封面（64）为沿接箍中心对称分布的两个锥面结构，其与螺纹退刀槽（61）之间通过内主抗扭台肩面（62）连接，所述内主抗扭台肩面（62）与密封面（64）之间圆通过弧面（63）过渡，外锥面密封面（54）和内螺纹锥面密封面（64）形成金属过盈配合，外主抗扭台肩面（52）与内主抗扭台肩面（62）形成金属过盈配合，两个管体（1）的端面（55）在接箍（2）中心形成过盈对接配合。

2.根据权利要求1所述的可与API圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头，其特征在于：

所述管体（1）和接箍（2）的螺纹为API每英寸8牙圆螺纹，螺纹锥度为1:16。

3.根据权利要求1或2所述的可与API圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头，其特征在于：

所述外主抗扭台肩面（52）与内主抗扭台肩面（62）的角度为90°，管体1端面（55）的角度为90°，锥面密封面（54）和内螺纹密封面（64）的直径锥度为1:6~1:12，过盈量为0.3~0.6mm。

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