CN103075114B - 一种接箍 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接箍，用于煤层气开采，所述接箍内设置有内螺纹，所述内螺纹的螺距大小相同，所述内螺纹的齿顶圆弧半径大小不同，所述内螺纹的齿底圆弧半径大小不同，且所述齿顶圆弧半径和所述齿底圆弧半径均处在0.43mm-0.51mm的范围内。本发明在API螺纹接箍的基础上，内螺纹的螺距大小不变，对内螺纹齿顶和齿底圆弧半径作出改变，使齿顶和齿底的圆弧半径的尺寸在0.43mm-0.51mm的范围内各不相同，内外螺纹啮合时，相比现有技术，减小内外螺纹的齿顶圆弧半径和齿底圆弧半径的差异，减小了内外螺纹啮合后存在的间隙，大幅提升内外螺纹啮合后的水密封能力，增大了螺纹的抗扭矩能力，增强了螺纹连接管柱的安全可靠性；另外，本发明易于加工，结构简单，成本较低但效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气开采领域，特别涉及一种接箍。
背景技术
煤层气，俗称瓦斯，是赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是一种新型洁净能源和优质化工原料。煤层气一般位于地下500m左右的深度，煤层气储层具有低压、低渗和低产的特点，一般通过水力压裂方式对煤层气进行开采，开采时需要的管材量较大，要求开采用管柱的螺纹须满足一定的水密封能力，还要尽量控制其制作成本。
目前，煤层气开采用管柱螺纹使用的是API（AmericanPetroleumInstitute,美国石油学会）标准圆螺纹，这种螺纹的齿底圆弧半径和齿顶圆弧半径全部均匀不变，齿底圆弧半径为0.43mm，齿顶圆弧半径为0.51mm，该尺寸参数的螺纹啮合时存在间隙较大的螺旋形通道，另外，管柱在水平井中下入时的摩擦阻力较大，管柱要承受较大的扭矩。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术中螺纹的齿底圆弧半径和齿顶圆弧半径全部均匀不变，而齿顶和齿底圆弧半径相差较大，所以内外螺纹啮合后存在间隙较大的螺旋形通道，当水力压裂压力较大时，螺纹啮合处容易发生泄漏，且在水平井中承受较大的扭矩载荷时，螺纹接头容易损坏，这使得API标准圆螺纹的使用受到一定限制。
发明内容
为了解决现有技术螺纹啮合处间隙较大导致容易发生泄漏和螺纹接头抗扭矩能力差的问题，本发明实施例提供了一种接箍。所述技术方案如下：
一种接箍，用于煤层气开采，所述接箍内设置有内螺纹，所述内螺纹的螺距大小相同，所述内螺纹的齿顶圆弧半径大小不同，所述内螺纹的齿底圆弧半径大小不同，且所述齿顶圆弧半径和所述齿底圆弧半径均处在0.43mm-0.51mm的范围内。
具体的，作为优选，从所述内螺纹的端部到所述内螺纹的中部，所述内螺纹的齿顶圆弧半径由0.51mm线性减小到0.43mm。
具体的，作为优选，从所述内螺纹的端部到所述内螺纹的手紧位置，所述内螺纹的齿顶圆弧半径为0.51mm；从所述内螺纹的手紧位置到所述内螺纹的机紧位置，所述内螺纹的齿顶圆弧半径由0.51mm线性减小到0.43mm；从所述内螺纹的机紧位置到所述内螺纹的中部，所述内螺纹的齿顶圆弧半径为0.43mm。
作为优选，从所述内螺纹的端部到所述内螺纹的中部，所述内螺纹的齿底圆弧半径由0.43mm线性增大到0.51mm。
作为优选，从所述内螺纹的端部到所述内螺纹的手紧位置，所述内螺纹的齿底圆弧半径为0.43mm；从所述内螺纹的手紧位置到所述内螺纹的机紧位置，所述内螺纹的齿底圆弧半径由0.43mm线性增大到0.51mm；从所述内螺纹的机紧位置到所述内螺纹的中部，所述内螺纹的齿底圆弧半径为0.51mm。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例在API螺纹接箍的基础上，内螺纹的螺距大小不变，对内螺纹齿顶和齿底的圆弧半径作出改变，使齿顶和齿底的圆弧半径的尺寸在0.43mm-0.51mm的范围内各不相同，内外螺纹啮合时，相比现有技术，减小内外螺纹的齿顶圆弧半径和齿底圆弧半径的差异，减小了内外螺纹啮合后存在的间隙，大幅提升内外螺纹啮合后的水密封能力，增大了螺纹的抗扭矩能力，增强了螺纹连接管柱的安全可靠性；另外，本发明易于加工，结构简单，成本较低但效果显著。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的接箍的结构示意图。
其中：1齿顶，2齿底，3端部，4手紧位置，5机紧位置，6中部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种接箍，用于煤层气开采，所述接箍内设置有内螺纹，所述内螺纹的螺距大小相同，所述内螺纹的齿顶1圆弧半径大小不同，所述内螺纹的齿底2圆弧半径大小不同，且所述齿顶1圆弧半径和所述齿底2圆弧半径均处在0.43mm-0.51mm的范围内。
其中，内螺纹中的各个螺距大小相同，均与API螺纹接箍内螺纹螺距相同且不变，螺距为齿厚和齿槽宽度之和，本发明实施例中螺距是相同的，当然，本领域技术人员可知，螺距相同可以是内螺纹的齿厚和齿槽宽度均相同不变，从而使螺距不变，也可以是内螺纹的齿厚和齿槽宽度均发生变化，但最终齿厚和齿槽宽度之和不变，即螺距不变即可。
本发明实施例为了尽可能的降低成本，且提高接箍的普遍适用性，在API螺纹接箍的基础上，内螺纹的螺距大小相同且不变，对内螺纹齿顶1圆弧半径和齿底2圆弧半径作出改变，使齿顶1圆弧半径和齿底2圆弧半径的尺寸在0.43mm-0.51mm的范围内各不相同，由于现有技术中，所有的齿顶圆弧半径均为0.51mm，而齿底圆弧半径均为0.43mm，而本发明实施例使所有齿顶1圆弧半径均改变为小于等于0.51mm，使所有齿底2圆弧半径均改变为大于等于0.43mm，从整体上而言，当内外螺纹啮合时，减小了内外螺纹齿顶1圆弧半径和齿底2圆弧半径的总体差异，外螺纹是指与接箍螺纹连接的套管或管柱上的外螺纹，外螺纹用于和接箍内螺纹啮合，减小了内外螺纹啮合后存在的整体间隙，大幅提升内外螺纹啮合后的水密封能力，同时内外螺纹啮合后的抗扭矩能力增大，增强螺纹连接管柱的安全可靠性；另外，本发明易于加工，结构简单，成本较低但效果显著。
如图1所示，具体的，作为优选，从所述内螺纹的端部3到所述内螺纹的中部6，所述内螺纹的齿顶1圆弧半径由0.51mm线性减小到0.43mm。
具体的，作为优选，从所述内螺纹的端部3到所述内螺纹的手紧位置4，所述内螺纹的齿顶1圆弧半径为0.51mm；从所述内螺纹的手紧位置4到所述内螺纹的机紧位置5，所述内螺纹的齿顶1圆弧半径由0.51mm线性减小到0.43mm；从所述内螺纹的机紧位置5到所述内螺纹的中部6，所述内螺纹的齿顶1圆弧半径为0.43mm。
其中，手紧位置4是指内外螺纹啮合过盈量为零时，外螺纹套管管端的位置；机紧位置5是指按预定扭矩用机器进行紧固上扣后，外螺纹套管管端达到的位置；接箍两侧的内螺纹关于其中部6对称，以上为两种优选的齿顶1圆弧半径变化方案，当然，本领域技术人员可知，还可有其它变化方案，如从内螺纹的端部3到手紧位置4，齿顶1圆弧半径由0.51mm线性减小到0.43mm，或者，从内螺纹的端部3到机紧位置5，齿顶1圆弧半径由0.51mm线性减小到0.43mm等，只要使内螺纹的齿顶1圆弧半径有减小的变化，从而使内外螺纹啮合后存在的整体间隙减小即可。
如图1所示，具体的，作为优选，从所述内螺纹的端部3到所述内螺纹的中部6，所述内螺纹的齿底2圆弧半径由0.43mm线性增大到0.51mm。
具体的，作为优选，从所述内螺纹的端部3到所述内螺纹的手紧位置4，所述内螺纹的齿底2圆弧半径为0.43mm；从所述内螺纹的手紧位置4到所述内螺纹的机紧位置5，所述内螺纹的齿底2圆弧半径由0.43mm线性增大到0.51mm；从所述内螺纹的机紧位置5到所述内螺纹的中部6，所述内螺纹的齿底2圆弧半径为0.51mm。
其中，内螺纹的齿底2圆弧半径变化趋势与齿顶1圆弧半径变化趋势相反，以上为两种优选的齿底2圆弧半径变化方案，当然，本领域技术人员可知，还可有其它变化方案，如从内螺纹的端部3到手紧位置4，齿底2圆弧半径由0.43mm线性增大到0.51mm，或者，从内螺纹的端部3到机紧位置5，齿底2圆弧半径由0.43mm线性增大到0.51mm等，只要使内螺纹的齿底2圆弧半径有增大的变化，从而使内外螺纹啮合后存在的整体间隙减小即可。
本发明实施例中，由API螺纹接箍改进制备本发明实施例的接箍时，具体过程如下：
1.使用数控车床先加工接箍所有螺纹齿底2圆弧半径为0.51mm，所有螺纹齿顶1圆弧半径为0.43mm；
2.从接箍端部3到中部6，螺纹齿顶1圆弧半径可按如下两种方式加工变化：a.从接箍端部3到中部6，齿顶1圆弧半径由0.51mm线性减小到0.43mm；b.从接箍端部3到手紧位置4，齿顶1圆弧半径为0.51mm，从手紧位置4到机紧位置5，齿顶1圆弧半径由0.51mm线性减小到0.43mm；从机紧位置5到中部6，齿顶1圆弧半径为0.43mm；
3.从接箍端部3到中部6，螺纹齿底2圆弧半径可按如下两种方式加工变化：a.从接箍端部3到中部6，齿底2圆弧半径由0.43mm线性增大到0.51mm；b.从接箍端部3到手紧位置4，齿底2圆弧半径为0.43mm，从手紧位置4到机紧位置5，齿底2圆弧半径由0.43mm线性增大到0.51mm；从机紧位置5到中部6，齿底2圆弧半径为0.51mm；
4.螺纹其它尺寸与API圆螺纹相同。
由API螺纹接箍改进制得本发明实施例的接箍，此接箍与API圆螺纹套管外螺纹配合后的水密封能力得到大幅提升，同时，由于改变范围内从手紧位置4到机紧位置5接箍齿底2和齿顶1处的密封过盈量均呈线性增大，内外螺纹配合后的抗扭矩能力也大幅提高。本发明加工简单方便，与API圆螺纹相比，具有广泛的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种接箍，用于煤层气开采，所述接箍内设置有内螺纹，其特征在于，所述内螺纹的螺距大小相同，从所述接箍的端部到中部所述内螺纹的齿顶圆弧半径有变小的变化，从所述接箍的端部到中部所述内螺纹的齿底圆弧半径有变大的变化，且所述齿顶圆弧半径和所述齿底圆弧半径均处在0.43mm-0.51mm的范围内。
2.根据权利要求1所述的接箍，其特征在于，从所述内螺纹的端部到所述内螺纹的中部，所述内螺纹的齿顶圆弧半径由0.51mm线性减小到0.43mm。
3.根据权利要求1所述的接箍，其特征在于，从所述内螺纹的端部到所述内螺纹的手紧位置，所述内螺纹的齿顶圆弧半径为0.51mm；从所述内螺纹的手紧位置到所述内螺纹的机紧位置，所述内螺纹的齿顶圆弧半径由0.51mm线性减小到0.43mm；从所述内螺纹的机紧位置到所述内螺纹的中部，所述内螺纹的齿顶圆弧半径为0.43mm。
4.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的接箍，其特征在于，从所述内螺纹的端部到所述内螺纹的中部，所述内螺纹的齿底圆弧半径由0.43mm线性增大到0.51mm。
5.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的接箍，其特征在于，从所述内螺纹的端部到所述内螺纹的手紧位置，所述内螺纹的齿底圆弧半径为0.43mm；从所述内螺纹的手紧位置到所述内螺纹的机紧位置，所述内螺纹的齿底圆弧半径由0.43mm线性增大到0.51mm；从所述内螺纹的机紧位置到所述内螺纹的中部，所述内螺纹的齿底圆弧半径为0.51mm。
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