CN103527107B - 一种双向自锁式单头螺纹隔水管接头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双向自锁式单头螺纹隔水管接头，所述双向自锁式单头螺纹隔水管接头包含有锥度螺纹母接头、锥度螺纹公接头、橡胶密封圈；所述锥度螺纹公接头为带有外螺纹的锥度外螺纹接头，锥度螺纹母接头为带有与外螺纹相对应的内螺纹的锥度内螺纹接头；所述外螺纹与内螺纹均采用梯形螺纹结构；所述梯形螺纹的底边对应中线与螺纹径向轴线间存在一定夹角；所述锥度螺纹母接头尾部与锥度螺纹公接头首部接触的径向配合面上设有密封槽，密封槽内设有橡胶密封圈；采用上述设计，使得公母螺纹接头之间存在一定扭矩，从而使公母螺纹接头在产生轴向锁紧力的同时，亦能产生足够抵抗使用环境外力的径向锁紧力，从而增加隔水管接头的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及海洋石油勘探和石油开采中井口双向自锁式单头螺纹隔水管接头，属于石油天然气勘探和钻采专用设备。
背景技术
目前在深海石油开发中所用的钻井隔水管多为带有快速接头的分节式隔水管，但是由于深海存在着水深变化大、海浪变化大、地质条件复杂、每口井的井身结构不同等问题，使用普通多头螺纹形式隔水管的过程中出现了隔水管在波、浪、流的作用下产生晃动和刚性降低以及由于水深压力大产生的密封性能不足的情况，而且还要通过安装防松锁紧块来解决因螺纹松动而产生的安全问题。不能满足深海海域的环境要求，影响了海上油井的安全和生产。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种用于石油工业中的隔水管道接头，其可以保持良好的稳定性与密封性，同时便于安装与拆卸。
为解决上述技术问题，本发明涉及一种双向自锁式单头螺纹隔水管接头，所述双向自锁式单头螺纹隔水管接头包含有锥度螺纹母接头、锥度螺纹公接头、橡胶密封圈；所述锥度螺纹公接头为带有外螺纹的锥度外螺纹接头，锥度螺纹母接头为带有与外螺纹相对应的内螺纹的锥度内螺纹接头；所述外螺纹与内螺纹均采用梯形螺纹结构；所述梯形螺纹的底边对应中线与螺纹径向轴线间存在一定夹角；所述锥度螺纹母接头尾部与锥度螺纹公接头首部接触的径向配合面上设有密封槽，密封槽内设有橡胶密封圈。
作为本发明的一种改进，所述锥度螺纹母接头的首段与锥度螺纹公接头的尾端均设置有过盈面；所述锥度螺纹母接头与锥度螺纹公接头的过盈面为长度与直径均相同的光滑曲面，其方向与隔水管中心轴线相平行。
所述锥度螺纹母接头过盈面内径小于其螺纹小径；所述锥度螺纹公接头过盈面直径大于其螺纹外径。
所述锥度螺纹母接头与锥度螺纹公接头的过盈面均与其螺纹存在一定间隙。
作为本发明的一种改进，所述锥度螺纹母接头首部设有锥度螺纹母接头径向密封面；所述锥度螺纹公接头尾部设有锥度螺纹公接头径向密封面；所述锥度螺纹母接头径向密封面与锥度螺纹公接头径向密封面位置分布位于锥度螺纹母接头与锥度螺纹公接头的过盈面端部，其环径相等，且方向与隔水管中心轴线相垂直。
所述锥度螺纹母接头过盈面与其径向密封面的倒角，与锥度螺纹公接头过盈面与其径向密封面的倒角之间存在一定间隙。
作为本发明的另一种改进，所述锥度螺纹母接头与锥度螺纹公接头的基本外锥面锥度为1/10至1/14。
所述梯形螺纹的牙型角为35°至55°。
所述梯形螺纹的底边对应中线与螺纹径向轴线之间夹角为5°至10°。
作为本发明的另一种改进，所述橡胶密封圈采用多层结构；所述每层橡胶密封圈相互间首尾连接，且相邻橡胶密封圈之间存在微小间隙；所述橡胶密封圈外端面表面为圆弧曲面。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
1) 公母螺纹接头均采用锥度设计，可使公母螺纹接头在装配的过程中最大限度的减少接头的装配距离，缩短螺纹的对扣时间，减少接头的装配时间，提高连接速度，使得管道连接工作效率有所提高。
2) 采取公母螺纹接头梯形螺纹的底边对应中线与螺纹径向轴线之间夹角的设计，使得公母螺纹接头之间存在一定扭矩，从而使公母螺纹接头在产生轴向锁紧力的同时，亦能产生足够抵抗使用环境外力的径向锁紧力；同时采用上述设计，无需在接头处安装防松锁紧块，使得螺纹接头结构更为简单，并增大螺纹负载面的接触，提高使用的安全性能。
3) 在锥度螺纹母接头的首段与锥度螺纹公接头的尾端均设置过盈面与径向密封面，可使得公母螺纹接头在尺寸过盈与径向机械密封影响下，与橡胶密封圈一同有效的提高了隔水管的密封性能；同时其配合双向锁紧力的作用使隔水管串形成一个相对的整体结构，最大限度的减少隔水管因为接头的配合间隙而产生晃动。
4) 在锥度螺纹母接头过盈面与其径向密封面的倒角，与锥度螺纹公接头过盈面与其径向密封面的倒角之间设置一定间隙，可使得径向密封面所受的径向锁紧力不会全部直接传导至过盈面，从而提高了隔水管的力学性能，增加其稳定性。
5) 橡胶密封圈采用多层结构，其可使得橡胶密封圈具备多层密封性能；同时在发生渗漏情况下，水会浸入多层橡胶密封圈间的缝隙，而不会直接影响隔水管，从而确保了其在极端情况下的稳定性与安全性；橡胶密封圈外端面表面为圆弧曲面，可使得其随液压力度增大而贴紧管道，进而加强了密封性。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为本发明中螺纹局部放大图；
图3为本发明中锥度螺纹母接头示意图；
图4为本发明中锥度螺纹公接头示意图；
图5为本发明中橡胶密封圈的示意图；
附图标记说明：
1—锥度螺纹母接头、2—锥度螺纹公接头、3—橡胶密封圈、4—梯形螺纹、5—密封槽、6—锥度螺纹母接头过盈面、7—锥度螺纹公接头过盈面、8—锥度螺纹母接头径向密封面、9—锥度螺纹公接头径向密封面、10—隔水管管体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
如图1与图2所示的一种双向自锁式单头螺纹隔水管接头，所述双向自锁式单头螺纹隔水管接头包含有锥度螺纹母接头1、锥度螺纹公接头2、橡胶密封圈3；如图3与图4所示，所述锥度螺纹公接头为带有外螺纹4的锥度外螺纹接头，锥度螺纹母接头为带有与外螺纹相对应的内螺纹4的锥度内螺纹接头；所述外螺纹与内螺纹均采用梯形螺纹结构；所述梯形螺纹4的底边对应中线与螺纹径向轴线间存在一定夹角；所述锥度螺纹母接头1尾部与锥度螺纹公接头2首部接触的径向配合面上设有密封槽5，密封槽5内设有橡胶密封圈。
作为本发明的一种改进，所述锥度螺纹母接头1的首段与锥度螺纹公接头2的尾端均设置有过盈面6与7；所述锥度螺纹母接头1与锥度螺纹公接头2的过盈面6与7为长度与直径均相同的光滑曲面，其方向与隔水管中心轴线相平行。
所述锥度螺纹母接头过盈面6内径小于其螺纹小径；所述锥度螺纹公接头过盈面7直径大于其螺纹外径。
所述锥度螺纹母接头与锥度螺纹公接头的过盈面6与7均与其螺纹存在一定间隙。
作为本发明的一种改进，所述锥度螺纹母接头首部设有锥度螺纹母接头径向密封面8；所述锥度螺纹公接头尾部设有锥度螺纹公接头径向密封面9；所述锥度螺纹母接头径向密封面8与锥度螺纹公接头径向密封面9位置分布位于锥度螺纹母接头与锥度螺纹公接头的过盈面6与7的端部，其环径相等，且方向与隔水管中心轴线相垂直。
所述锥度螺纹母接头过盈面6与其径向密封面8的倒角，与锥度螺纹公接头过盈面7与其径向密封面9的倒角之间存在一定间隙。
作为本发明的另一种改进，所述锥度螺纹母接头1与锥度螺纹公接头2的基本外锥面锥度为1/12。
所述梯形螺纹4的牙型角为45°。
所述梯形螺纹4的底边对应中线与螺纹径向轴线之间夹角为7°。
作为本发明的另一种改进，所述橡胶密封圈3采用两层结构，其如图5所示；所述每层橡胶密封圈3相互间首尾连接，且相邻橡胶密封圈3之间存在微小间隙；所述橡胶密封圈3外端面表面为圆弧曲面。
具体应用中，锥度螺纹母接头1与焊接管体10的上端焊接，锥度螺纹公接头2与隔水管管体10的下端焊接。施工时将密封橡胶圈3安装至锥度螺纹母接头1中的密封槽5中。利用锥度螺纹母接头1和锥度螺纹公接头2的锥度将锥度螺纹公接头2插入锥度螺纹母接头1内，完成隔水管的初步定位对接，之后固定住锥度螺纹母接头1用动力钳固定并顺时针转动锥度螺纹公接头2，在转动的同时下放锥度螺纹公接头2，通过动力钳的扭力和螺纹的锁紧力将公接头2和母接头1完全对接。
对接完成后，隔水管利用橡胶密封圈3进行第一次密封，同时锥度螺纹公接头2和锥度螺纹母接头1完全对接后，自然形成锥度螺纹公接头2的径向过盈面7与锥度螺纹母接头1的径向过盈面6的第二次密封。锥度螺纹公接头2的端面径向密封面9与锥度螺纹母接头1的端面径向密封面8在螺纹锁紧力作用下形成第三次密封。上述步骤即完成了单个双向自锁式单头螺纹隔水管单元体的对接与密封。
海上施工时如需拆卸双向自锁式单头螺纹隔水管，只需固定住锥度螺纹母接头1，用动力钳固定并逆时钟转动锥度螺纹公接头2，之后下拉锥度螺纹公接头2即可使锥度螺纹公接头2和锥度螺纹母接头1完全脱开。
双向自锁式螺纹隔水管基本涵盖了目前海洋钻井作为表层隔水管使用的规格。外部结构可根据钻井需要设计成不同的形式。管体壁厚可根据使用情况作出相应的调整。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
1) 公母螺纹接头均采用锥度设计，可使公母螺纹接头在装配的过程中最大限度的减少接头的装配距离，缩短螺纹的对扣时间，减少接头的装配时间，提高连接速度，使得管道连接工作效率有所提高。
2) 采取公母螺纹接头梯形螺纹的底边对应中线与螺纹径向轴线之间夹角的设计，使得公母螺纹接头之间存在一定扭矩，从而使公母螺纹接头在产生轴向锁紧力的同时，亦能产生足够抵抗使用环境外力的径向锁紧力；同时采用上述设计，无需在接头处安装防松锁紧块，使得螺纹接头结构更为简单，并增大螺纹负载面的接触，提高使用的安全性能。
3) 在锥度螺纹母接头的首段与锥度螺纹公接头的尾端均设置过盈面与径向密封面，可使得公母螺纹接头在尺寸过盈与径向机械密封影响下，与橡胶密封圈一同有效的提高了隔水管的密封性能；同时其配合双向锁紧力的作用使隔水管串形成一个相对的整体结构，最大限度的减少隔水管因为接头的配合间隙而产生晃动。
4) 在锥度螺纹母接头过盈面与其径向密封面的倒角，与锥度螺纹公接头过盈面与其径向密封面的倒角之间设置一定间隙，可使得径向密封面所受的径向锁紧力不会全部直接传导至过盈面，从而提高了隔水管的力学性能，增加其稳定性。
5) 橡胶密封圈采用多层结构，其可使得橡胶密封圈具备多层密封性能；同时在发生渗漏情况下，水会浸入多层橡胶密封圈间的缝隙，而不会直接影响隔水管，从而确保了其在极端情况下的稳定性与安全性；橡胶密封圈外端面表面为圆弧曲面，可使得其随液压力度增大而贴紧管道，进而加强了密封性。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (2)
1.一种双向自锁式单头螺纹隔水管接头，其特征在于，所述双向自锁式单头螺纹隔水管接头包含有锥度螺纹母接头、锥度螺纹公接头与橡胶密封圈；所述锥度螺纹公接头为带有外螺纹的锥度外螺纹接头，锥度螺纹母接头为带有与外螺纹相对应的内螺纹的锥度内螺纹接头；所述外螺纹与内螺纹均采用梯形螺纹结构；所述梯形螺纹的底边对应中线与螺纹径向轴线间存在一定夹角；所述锥度螺纹母接头的首段与锥度螺纹公接头的尾端均设置有过盈面；所述锥度螺纹母接头与锥度螺纹公接头的过盈面为长度与直径均相同的光滑曲面，其方向与隔水管中心轴线相平行；所述锥度螺纹母接头过盈面内径小于其螺纹小径；所述锥度螺纹公接头过盈面直径大于其螺纹外径，且锥度螺纹母接头与锥度螺纹公接头的过盈面均与其螺纹存在一定间隙；所述锥度螺纹母接头首部设有锥度螺纹母接头径向密封面；所述锥度螺纹公接头尾部设有锥度螺纹公接头径向密封面；所述锥度螺纹母接头径向密封面与锥度螺纹公接头径向密封面位置分布位于锥度螺纹母接头与锥度螺纹公接头的过盈面端部，其环径相等，且方向与隔水管中心轴线相垂直；所述锥度螺纹母接头过盈面与其径向密封面的倒角，与锥度螺纹公接头过盈面与其径向密封面的倒角之间存在一定间隙；所述锥度螺纹母接头尾部与锥度螺纹公接头首部接触的径向配合面上设有密封槽，密封槽内设有橡胶密封圈；所述橡胶密封圈采用多层结构；所述每层橡胶密封圈相互间首尾连接，且相邻橡胶密封圈之间存在微小间隙；所述橡胶密封圈外端面表面为圆弧曲面。
2.按照权利要求1所述的双向自锁式单头螺纹隔水管接头，其特征在于，所述锥度螺纹母接头与锥度螺纹公接头的基本外锥面锥度为1/10至1/14；所述梯形螺纹的牙型角为35°至55°；所述梯形螺纹的底边对应中线与螺纹径向轴线之间夹角为5°至10°。
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