CN102852466B - 特殊偏梯形螺纹油套管连接接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特殊偏梯形螺纹油套管连接接头，包括通过螺纹连接的接箍及管体，接箍内壁的轴向中部设置有环状的内台阶柱面，接箍的两端加工有标准偏梯形内螺纹，偏梯形内螺纹靠近内台阶柱面的后端设置有内密封螺纹，管体端部的外壁上加工有标准偏梯形外螺纹，偏梯形外螺纹的前端设置有外密封螺纹，内密封螺纹与外密封螺纹采用承载面牙侧角为负角度的特殊偏梯形螺纹。本发明在接箍及管体的标准偏梯形螺纹的端部增加了承载面牙侧角采用负角度的特殊偏梯形螺纹，形成倒钩式牙型梯型螺纹结构，并且在螺纹的端部增加了抗压缩载荷的承载接触面，大大增加了接头的连接强度和抗压缩载荷能力，同时提高了其抗扭矩性能。

Description

特殊偏梯形螺纹油套管连接接头

技术领域

本发明涉及应用于石油行业的油井管螺纹接头，具体地说是一种特殊偏梯形螺纹油套管连接接头。

背景技术

油井管行业中的油套管主要是通过螺纹接头连接起来，形成油套管柱，长度达到数千米，其中螺纹接头连接的强度要求、密封性能，拉伸载荷及抗扭矩性能等各方面的要求较高。

现有的API（美国石油学会）偏梯形螺纹接头，存在抗扭矩性能较弱，连接强度低，抗挤毁能力差等不足，逐渐使得油井管公司或油田寻求性能更加优良和可靠的特殊螺纹连接结构。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种特殊偏梯形螺纹油套管连接接头，该接头连接强度高，抗压缩载荷能强，同时抗扭矩性能高。

按照本发明的技术方案：一种特殊偏梯形螺纹油套管连接接头，包括通过螺纹连接的接箍及管体，所述接箍内壁的轴向中部设置有环状的内台阶柱面，所述接箍的两端加工有标准偏梯形内螺纹，所述偏梯形内螺纹靠近所述内台阶柱面的后端设置有内密封螺纹，所述管体端部的外壁上加工有标准偏梯形外螺纹，所述偏梯形外螺纹的前端设置有外密封螺纹，所述内密封螺纹与所述外密封螺纹采用承载面牙侧角为负角度的特殊偏梯形螺纹。

所述承载面牙侧角的值为-3°~-10°。

所述内密封螺纹与所述外密封螺纹的牙数为2~5牙。

所述内密封螺纹与所述外密封螺纹的牙数为2牙或3牙。

所述接箍内台阶柱面的端部设置有内扭矩台肩，所述内扭矩台肩上设置有凹入的内台肩角度，所述内台肩角度靠近所述接箍轴线的一边向外倾斜形成内倒角；所述管体的端部设置有与所述内扭矩台肩相配合的外扭矩台肩，所述外扭矩台肩上设置有凸出的外台肩角度，所述外台肩角度靠近所述管体轴线的一边向内倾斜形成外倒角。

所述内台肩角度的值为110°~160°，所述外台肩角度的值比所述内台肩角度的值大0~2°，所述内倒角的值为10°~60°，所述外倒角的值与所述内倒角的值相等。所述外台肩角度的值比所述内台肩角度的值大0.5°~1°。

所述内台肩角度的顶点与所述内台阶柱面内壁之间的距离为内台肩顶点距离，所述内台肩顶点距离为内台肩厚度与齿高之和的1/2；所述外台肩角度的顶点与所述管体内壁之间的距离为外台肩顶点距离，所述外台肩顶点距离为外台肩厚度与齿高之和的1/2。所述外台肩厚度与所述内台肩厚度相等，为5~15mm。

所述内台肩角度的顶点处设置有内顶点圆弧，所述内顶点圆弧的半径为1.0~5.0mm；所述外台肩角度的顶点处设置有外顶点圆弧，所述外顶点圆弧的半径比所述内顶点圆弧的半径大0.2~1.0mm。

本发明的技术效果在于：本发明在接箍及管体的标准偏梯形螺纹的端部增加了承载面牙侧角采用负角度的特殊偏梯形螺纹，形成倒钩式牙型梯型螺纹结构，并且在螺纹的端部增加了抗压缩载荷的承载接触面，大大增加了接头的连接强度和抗压缩载荷能力，同时提高了其抗扭矩性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明分解后的结构示意图。

图3为本发明中的密封螺纹的牙型图。

图4为本发明中的内扭矩台肩的放大图。

图5为本发明中的外扭矩台肩的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

图1~图5中，包括接箍1、管体2、偏梯形内螺纹3、偏梯形外螺纹4、内密封螺纹5、外密封螺纹6、内扭矩台肩7、外扭矩台肩8、锥度9、螺距10、齿高11、导向面牙侧角12、承载面牙侧角13、承载面牙顶圆弧14、承载面牙底圆弧15、导向面牙底圆弧16、导向面牙顶圆弧17、内台肩厚度18、外台肩厚度19、内台肩顶点距离20、外台肩顶点距离21、内台肩角度22、外台肩角度23、内顶点圆弧24、外顶点圆弧25、内倒角26、外倒角27、内台阶柱面28、中径线29、管体30等。

如图1、图2所示，本发明是一种特殊偏梯形螺纹油套管连接接头，包括通过螺纹连接的接箍1及管体2、30，接箍1和管体2、30是以虚拟的中径线29为基准，以内外螺纹进行旋合，以管体2与管体30通过接箍1进行若干连接形成油、套管柱，满足油气田生产使用要求。

接箍1内壁的轴向中部设置有环状的内台阶柱面28，接箍内台阶柱面28的长度范围是50~200mm，增加接头的连接强度和抗弯曲能力。接箍1的两端加工有标准偏梯形内螺纹3，偏梯形内螺纹3靠近内台阶柱面28的后端设置有内密封螺纹5。管体2、30端部的外壁上加工有标准偏梯形外螺纹4，偏梯形外螺纹4的前端设置有外密封螺纹6。偏梯形内螺纹3与偏梯形外螺纹4采用API标准。

如图3所示，内密封螺纹5与外密封螺纹6采用承载面牙侧角13为负角度的特殊偏梯形螺纹，其余参数，如：锥度9、螺距10、齿高11、导向面牙侧角12、承载面牙顶圆弧14、承载面牙底圆弧15、导向面牙底圆弧16、导向面牙顶圆弧17均与偏梯形内螺纹3及与偏梯形外螺纹4完全相同。

承载面牙侧角13的值为-3°~-10°，形成倒钩式牙型，由于承载面牙侧角13是负角度后，其牙型宽度要小于API标准偏梯形螺纹的牙宽，不会造成在旋合时内外螺纹的任何干涉。内密封螺纹5与外密封螺纹6的牙数为2~5牙，最好为2牙或3牙。在加工时，螺纹牙型角由+3°向-3°过渡时应平滑过渡，过渡面长度不能大于1个螺距，并且其外密封螺纹6的牙数总长度要比内密封螺纹5的牙数总长度大（0.3~1）个螺距的距离长度，最佳是0.5牙的距离，这样保证其配合时留有足够余量不会发生干涉。

如图4所示，接箍1内台阶柱面28的端部设置有内扭矩台肩7。内扭矩台肩7上设置有凹入的内台肩角度22，内台肩角度22靠近接箍1轴线的一边向外倾斜形成内倒角26。内台肩角度22的值为110°~160°，内倒角26的值为10°~60°。内台肩角度22的顶点与内台阶柱面28内壁之间的距离为内台肩顶点距离20，内台肩顶点距离20为内台肩厚度18与齿高11之和的1/2，内台肩厚度18为5~15mm。内台肩角度22的顶点处设置有内顶点圆弧24，内顶点圆弧24的半径为1.0~5.0mm。

如图5所示，管体2、30的端部设置有与内扭矩台肩7相配合的外扭矩台肩8。外扭矩台肩8上设置有凸出的外台肩角度23，外台肩角度23靠近管体2、30轴线的一边向内倾斜形成外倒角27。外台肩角度23的值比内台肩角度22的值大0~2°，最好大0.5°~1°，满足内、外台肩在机紧情况下造成的塑性变形状态下达到过盈配合。外倒角27的值与内倒角26的值相等。外台肩角度23的顶点与管体2、30内壁之间的距离为外台肩顶点距离21，外台肩顶点距离21为外台肩厚度19与齿高11之和的1/2，外台肩厚度19与内台肩厚度18相等，为5~15mm。外台肩角度23的顶点处设置有外顶点圆弧25，外顶点圆弧25的半径比内顶点圆弧24的半径大0.2~1.0mm。

本发明操作时，将接箍1的任意一端先套入管体2上，套入时应将接箍1的内螺纹与管体2的外螺纹先套入3~7扣，套扣时应轻缓，将内外螺纹对扣然后人力旋入，以人力旋合不动时为止，将已经手紧旋合在一起的接箍1和管体2用石油管道拧接机器进行进一步的机器拧接，达到机器拧接时的过盈配合状态。

当接箍1与管体2在机器拧接过盈旋紧配合后，其内密封螺纹5、外密封螺纹6达到了过渡配合状态形成一定的密封性，同时内台肩厚度18与外台肩厚度19达到了过盈配合，因其两者的台肩厚度与齿高导向面在同一个平面上，接触面较大，大大增加了其高抗扭矩性能和压缩载荷能力。机紧的位置和扭矩大小可以按照API标准操作或工艺文件另行规定，但是必须满足内台肩厚度18与外台肩厚度19在机紧旋合后不得有任何间隙。同样的紧固方法将接箍1和管体30以虚拟的中径线29为基准进行紧密配合，达到管体30与管体2通过接箍1进行若干连接形成油、套管柱满足油气田生产使用要求，在油田下井时将其一个个的连接件机紧连接形成数千米的油套管柱。

本发明在接箍1及管体2、30的标准偏梯形螺纹的端部增加了承载面牙侧角采用负角度的特殊偏梯形螺纹，形成倒钩式牙型梯型螺纹结构，提高了螺纹的连接强度，增加了牙型密封性能，同时提高了接头的抗弯曲能力，使其抗泄露性能大大增加；在螺纹端部采用了从牙型角的导向面牙侧角直接过渡为管端面，增加了管端面的厚度，提高其螺纹连接的抗压缩载荷和抗扭矩性能；增加了接箍的总体长度，提高了接头的连接强度和抗弯曲能力。

本发明加工简单方便，使用范围广，安全可靠；能够承受外界高强度复杂的力施加而不泄露或损坏，满足油田的使用要求。

Claims (2)

1.一种特殊偏梯形螺纹油套管连接接头，包括通过螺纹连接的接箍（1）及管体（2、30），所述接箍（1）内壁的轴向中部设置有环状的内台阶柱面（28），其特征是：所述接箍（1）的两端加工有标准偏梯形内螺纹（3），所述偏梯形内螺纹（3）靠近所述内台阶柱面（28）的后端设置有内密封螺纹（5），所述管体（2、30）端部的外壁上加工有标准偏梯形外螺纹（4），所述偏梯形外螺纹（4）的前端设置有外密封螺纹（6），所述内密封螺纹（5）与所述外密封螺纹（6）采用承载面牙侧角（13）为负角度的特殊偏梯形螺纹；

所述承载面牙侧角（13）的值为-3°~-10°；

所述内密封螺纹（5）与所述外密封螺纹（6）的牙数为2~5牙；

所述接箍（1）内台阶柱面（28）的端部设置有内扭矩台肩（7），所述内扭矩台肩（7）上设置有凹入的内台肩角度（22），所述内台肩角度（22）靠近所述接箍（1）轴线的一边向外倾斜形成内倒角（26）；所述管体（2、30）的端部设置有与所述内扭矩台肩（7）相配合的外扭矩台肩（8），所述外扭矩台肩（8）上设置有凸出的外台肩角度（23），所述外台肩角度（23）靠近所述管体（2、30）轴线的一边向内倾斜形成外倒角（27）；

所述内台肩角度（22）的值为110°~160°，所述外台肩角度（23）的值比所述内台肩角度（22）的值大0~2°，所述内倒角（26）的值为10°~60°，所述外倒角（27）的值与所述内倒角（26）的值相等；

所述内台肩角度（22）的顶点与所述内台阶柱面（28）内壁之间的距离为内台肩顶点距离（20），所述内台肩顶点距离（20）为内台肩厚度（18）与齿高（11）之和的1/2；所述外台肩角度（23）的顶点与所述管体（2、30）内壁之间的距离为外台肩顶点距离（21），所述外台肩顶点距离（21）为外台肩厚度（19）与齿高（11）之和的1/2；

所述外台肩厚度（19）与所述内台肩厚度（18）相等，为5~15mm；

所述内台肩角度（22）的顶点处设置有内顶点圆弧（24），所述内顶点圆弧（24）的半径为1.0~5.0mm；所述外台肩角度（23）的顶点处设置有外顶点圆弧（25），所述外顶点圆弧（25）的半径比所述内顶点圆弧（24）的半径大0.2~1.0mm。

2.按照权利要求1所述的特殊偏梯形螺纹油套管连接接头，其特征是：所述内密封螺纹（5）与所述外密封螺纹（6）的牙数为2牙或3牙。