CN201221652Y - 油管螺纹连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油管螺纹连接结构，由具有外螺纹的油管端头(10)和具有内螺纹的管接头(11)旋接而成，油管端头(10)和管接头(11)所采用的螺纹均为偏梯形锥螺纹，油管端头(10)的头部设置有圆弧面(4)，管接头(11)上设置有与该圆弧面过盈配合的圆锥面(3)，油管端头(10)的头部设置有外扭矩台阶(8)，管接头(11)上设置有与该外扭矩台阶(8)配合的内扭矩台阶(7)，油管端头(10)的头部中段设置有外圆柱面(2)，管接头(11)上设置与该外圆柱面(2)过盈配合的内圆柱面(1)。本实用新型具有螺纹连接强度高、密封性能好、上扣容易且不易脱扣、抗粘扣性能好、抗过扭矩能力强等优点。

Description

油管螺纹连接结构

技术领域

本实用新型涉及油管螺纹连接技术领域，具体地说，涉及一种油管螺纹连接结构。主要在石油天然气工业中油气田使用，应用于深井、超深井、高压气井、超高温井、定向井、复杂地层结构井等要求连接强度和密封性能较高的油气井。

背景技术

油管是用于在油气井中组成采集油气介质或注液作业的管柱的专用管材。油管管柱通常由两端带螺纹的油管连接而成，油管管柱的连接部位是其性能的薄弱之处。为保证接头处的密封性和连接强度，对油管螺纹精度有较严格的要求。

随着石油钻采工艺技术的发展，深井、超深井、高压气井、超高温井、定向井、复杂地层结构井等井况对油套管的连接强度和密封性能提出了更高的要求。

API圆螺纹具有较好的液体密封性能，API圆螺纹设计因内、外螺纹的螺纹顶、底部不直接接触，决定了其螺纹部分的连接强度只有管体部分的60～80％，且由于其螺纹连接后存在泄漏通道，系依靠螺纹脂堵塞该泄漏通道而产生密封作用，因此其对气体介质的密封性能较差。此外，API圆螺纹设计决定了油管外螺纹与接箍连接时，接箍内两端管体中间存在2个J值的距离——也就是API圆螺纹连接后，由于接箍内两端管体中间存在空间，导致管体内孔与接箍内螺纹存在直径突变，该突变部分易在采油或采气过程中产生生涡流，若在腐蚀性较强的井中使用，很容易在该部位引起腐蚀而引起事故。

API偏梯形螺纹尽管其连接强度较高，但是螺纹的密封性能不理想。所以，国外各大石油专用管制造厂都致力于开发连接强度和密封性能更优越的特殊连接结构油井管产品。

发明内容

本实用新型的目的提供一种螺纹连接强度高、密封性能好、上扣容易且不易脱扣、抗粘扣性能好、抗过扭矩能力强的油管螺纹连接结构。

实现上述目的的技术方案是：一种油管螺纹连接结构，由具有外螺纹的油管端头和具有内螺纹的管接头旋接而成，油管端头和管接头所采用的螺纹均为偏梯形锥螺纹，油管端头的头部设置有圆弧面，管接头上设置有与该圆弧面过盈配合的圆锥面，油管端头的头部设置有外扭矩台阶，管接头上设置有与该外扭矩台阶配合的内扭矩台阶，油管端头的头部中段设置有外圆柱面，管接头上设置与该外圆柱面过盈配合的内圆柱面。

进一步，油管端头的圆弧面与外扭矩台阶以凸圆弧面过渡，管接头上的圆锥面与内扭矩台阶由凹圆弧面过渡。

更进一步，管接头内圆柱面处带有起始圆弧面。

采用上述技术方案后，该螺纹油管连接结构主密封部分通过油管端头的圆柱面与管接头的圆柱面过盈配合实现，副密封采用油管端头的圆弧面和管接头的圆锥面过盈配合实现，在适当的过盈配合作用下，使连接部位具有优良、可靠的气密封性能。油管端头的外扭矩台阶与管接头的内扭矩台阶相配合，不仅便于准确控制上扣的位置，而且有助于进一步提高密封的可靠性。

该油管螺纹连接结构在上、卸扣过程中螺纹主要起连接作用，动柠扭矩拧紧力矩只有少量作用在螺纹上，大量的拧紧力矩作用在油管端头的外扭矩台阶与管接头上设置的内扭矩台阶上，因此大大提高了螺纹抗粘扣能力和抗过扭矩能力。

油管端头的圆弧面与外扭矩台阶以凸圆弧面过渡，管接头上的圆锥面与内扭矩台阶由凹圆弧面过渡，可以防止动拧过扭矩拧紧过程中造成顶端顶死。

油管端头的圆弧面及管接头上的起始圆弧面除起相应的密封作用外，还在上、卸扣过程中起密封部位的导向作用。

内孔部分设计上采用外螺纹件与内螺纹件的内孔平直过度，可使流体在管柱内通过时流速稳定、避免对连接部位产生涡流冲刷现象。

综上所述，本实用新型的特点如下：1、螺纹连接强度高；2、密封性能好；3、上扣容易，不易错扣；4、抗粘扣性能好；5、抗过扭矩能力强；6、上扣后，连接部位应力低；7、连接部位内孔平直过渡，可使流体在管柱内通过时流速稳定、避免对连接部位产生涡流冲刷现象。

附图说明

图1为本实用新型的剖视结构示意图；

图2为图1的I部放大示意图；

图3为图1的II部放大示意图；

图4为本实用新型的密封结构部分的分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

油田使用油管的主要规格有2-3/8″(60.32mm)、2-7/8″(73.02mm)、3-1/2″(88.90mm)、4″(101.60mm)、(114.30mm)等，以2-7/8″规格最常用。下面的具体说明，以常用规格2-7/8″(73.02×5.51mm)的油管，钢级为P110为例，对油管特殊螺纹连接设计的特点加以说明：

如图1～4所示，一种油管螺纹连接结构，由具有外螺纹的油管端头10和具有内螺纹的管接头11旋接而成，油管端头10和管接头11所采用的螺纹均为非API标准的偏梯形锥螺纹，油管端头10的头部设置有R＝6mm的圆弧面4，管接头11上设置有与该圆弧面4过盈配合的1∶8的圆锥面3，油管端头10的头部设置有15°外扭矩台阶8，管接头11上设置有与该外扭矩台阶8配合的15°内扭矩台阶7，油管端头10的头部中段设置有Φ68.725mm的外圆柱面2，管接头11上设置与该外圆柱面2过盈配合的Φ68.522mm的内圆柱面1。

如图2所示，油管端头10的圆弧面4与外扭矩台阶以R＝0.6mm的凸圆弧面6过渡，管接头11上的圆锥面3与内扭矩台阶7由R0.4mm的凹圆弧面5过渡。

如图2所示，管接头11内圆柱面1处带有起始R＝5mm的圆弧面9。

该螺纹油管连接结构是根据API 5B标准偏梯形螺纹连接强度高的特点，依据API标准偏梯形螺纹的设计原理，采用螺距P为3.175mm(8牙/in)、锥度为1∶16(0.0625in/in)、螺纹高度h为1mm、导向面角度α为10°、承载面β为3°的有别于API标准的偏梯形螺纹尺寸参数设计，使螺纹部分的连接强度达到或超过管体本身的强度。

该螺纹油管连接结构采用管端定径后镗孔加工工艺，使管体原有内孔d＝62mm、定径部分管体镗孔内孔d1＝61mm及接箍通孔d1′＝61mm，三者内孔平滑过渡。

Claims (3)

1、一种油管螺纹连接结构，由具有外螺纹的油管端头(10)和具有内螺纹的管接头(11)旋接而成，其特征在于：油管端头(10)和管接头(11)所采用的螺纹均为偏梯形锥螺纹，油管端头(10)的头部设置有圆弧面(4)，管接头(11)上设置有与该圆弧面(4)过盈配合的圆锥面(3)，油管端头(10)的头部设置有外扭矩台阶(8)，管接头(11)上设置有与该外扭矩台阶(8)配合的内扭矩台阶(7)，油管端头(10)的头部中段设置有外圆柱面(2)，管接头(11)上设置与该外圆柱面(2)过盈配合的内圆柱面(1)。

2、根据权利要求1所述的油管螺纹连接结构，其特征在于：油管端头(10)的圆弧面(4)与外外扭矩台阶以凸圆弧面(6)过渡，管接头(11)上的圆锥面(3)与内扭矩台阶(7)由凹圆弧面(5)过渡。

3、根据权利要求1或2所述的油管螺纹连接结构，其特征在于：管接头(11)内圆柱面(1)处带有起始圆弧面(9)。

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