CN202007937U - 一种公端对顶油套管连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种公端对顶油套管连接结构，其包括一接箍，所述接箍内设有内螺纹，所述接箍的首端和尾端分别与一具有外螺纹的第一公端和一具有外螺纹的第二公端螺纹连接，所述第一公端与第二公端的端面相互对顶，所述第一公端的外螺纹齿形为：承载角α为0～3°，导向角β为10°～50°，齿高为1～2mm。

Description

一种公端对顶油套管连接结构

技术领域

本实用新型涉及一种油套管连接结构，尤其涉及一种螺纹连接的油套管连接结构。

背景技术

API圆螺纹与偏梯形螺纹是各个油气田采用最多的接头形式，如图1所示，接头(或称为连接结构)由两个公端(管端)1和接箍3组成，公端1与接箍3通过螺纹连接，螺纹形貌为圆螺纹或者为偏梯形螺纹。根据API SPEC5B(美国石油协会-套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范)，接头经过机紧后，两个公端1之间的间隙l为25.4mm左右。在油气循环时，这个间隙会造成紊流，且由于该间隙处也无法涂刷内涂层，因此该间隙处是整个管柱的防腐薄弱点。

公开号为CN1169518，公开日为1998年1月7日，名称为“高气密偏梯形螺纹套管连接结构”的中国专利文献公开了一种套管连接结构，套管两端壁厚端面制成弧形曲面，两套管通过接箍连接后有轴向过盈“△”使两套管的连接管端壁厚端面相互压紧贴实管壁产生弹塑性变形，形成金属对金属的连接密封面。

公开号为CA462922，公开日为1950年1月31日，名称为“紧固装置”的加拿大专利文献公开了一种接头形式，其中公母螺纹配合分三种相位，母螺纹的螺纹形貌及螺距、锥度都相同，而通过改变公螺纹中间某个螺纹的齿形，使得螺纹配合的相位不相同，中间螺纹配合与其它部分不同，在压缩过程中只有中间紧密结合。

公开号为AU4673201，公开日为2001年10月30日，名称为“高压旋转防喷器装配”的澳大利亚专利文献公开了一种接头，其公螺纹的每端有一个锥状的端面鼻子，通过螺纹连接后，端面的轴向压紧形成主密封，而锥对锥的密封面起到次密封作用。

上述专利文献为了避免油气循环中出现紊流、防止接箍中间出现腐蚀薄弱点的形貌，均是采取在接箍内部增加一个内台肩的做法，且接头的公、母端螺纹形貌相同。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种公端对顶油套管连接结构，该连接结构能够实现与接箍连接的两公端对顶，其实体性能不能低于同规格与钢级的用户标准端性能，同时该公端对顶的油套管连接机构还可以限定上扣位置，从而降低油套管发生粘扣的风险，减小管柱内的紊流，提高油套管的防腐性能。

本实用新型根据上述发明目的，提供了一种公端对顶油套管连接结构，其包括一接箍，所述接箍内设有内螺纹，所述接箍的首端和尾端分别与一具有外螺纹的第一公端和一具有外螺纹的第二公端螺纹连接，所述第一公端与第二公端的端面相互对顶，形成内平过渡，所述第一公端的外螺纹齿形为：承载角α为0～3°，导向角β为10°～50°，齿高为1～2mm，此外，该外螺纹的齿顶线、齿底线和中径线彼此平行，中径线与水平线之间具有一夹角，螺纹承载面齿顶半径为0.2～0.5mm，螺纹的导向面齿顶半径为0.5～1.2mm。由于螺纹的中径线与水平线不平行是其他常见螺纹也具有的特点，且螺纹的导向面齿顶半径和承载面齿顶半径的选择也并无特别之处，其均不对本案的实施效果造成实质影响，故其不在本案的讨论范围内。

优选地，所述第一公端与接箍的上扣位置公差为0～9.54mm。

本技术方案中，与第一公端对顶的第二公端为通用的API标准螺纹，该第二公端的外螺纹可选为圆螺纹，也可选为偏梯形螺纹。无论圆螺纹还是偏梯形螺纹，其齿形均是本领域内技术人员所熟知的标准尺寸。

优选地，所述第二公端的外螺纹为10牙/英寸或8牙/英寸的圆螺纹，或者是5牙/英寸的偏梯形螺纹。

本实用新型所述的公端对顶油套管连接结构通过采用上述技术方案，使得位于接箍内的两公端能够完全实现对顶，从而减小了管内的紊流，使得该油套管接头具有良好密封性的同时，还不易发生粘扣。

附图说明

图1为现有的油套管连接结构示意图。

图2为本实用新型所述的油套管连接结构的结构示意图。

图3为本实用新型所述的油套管连接结构中第一公端的螺纹齿形图。

图4为第一公端拧进接箍，且与第二公端对顶时，各元件的位置关系示意图。

具体实施方式

如图2所示，该油套管连接结构不同于图1所示的油套管连接结构，其两个公端端面之间不具有间隙。该油套管连接结构包括设有内螺纹的接箍8，接箍8的首端和尾端分别与一具有第一公端外螺纹51的第一公端5和一具有第二公端外螺纹71的第二公端7螺纹连接，第一公端5与第二公端7的端面相互对顶，形成一内平过渡6。为了最大限度的使用API标准件，从而降低结构生产成本，该接箍的外径、长度均与API标准相同。作为第二公端7的用户端也为通用的API标准螺纹接头，其为8牙/英寸的圆螺纹，因此与第二公端7的外螺纹啮合的接箍8的部分内螺纹也为标准齿形，因此，第二公端7拧进接箍8的轴向距离与现有的油套管接头也基本相同。又由于第一公端5与第二公端7的端面是对顶的，因此第一公端5拧进接箍8的轴向距离较长，即内平过渡6位于接箍8的中心偏向第二公端的位置。需要说明的是，本领域内技术人员根据螺纹啮合的原理，应当知道，接箍8内与第一公端5的外螺纹51啮合的部分内螺纹的齿形应当与第一公端5的外螺纹51的齿形相同。

如图3所示，本技术方案中，作为工厂端的第一公端的外螺纹齿形为：承载角α为0～3°，导向角β为10°～50°，齿高为1～2mm，螺纹的齿顶线、齿底线和中径线彼此平行，中径线与水平线之间不平行且具有夹角，螺纹承载面齿顶半径R₁为0.2～0.5mm，螺纹的导向面齿顶半径R₂为0.5～1.2mm。

由于螺纹的中径线与水平线不平行是其他常见螺纹也具有的特点，且螺纹的导向面齿顶半径和承载面齿顶半径的选择也并无特别之处，其均不对本案的实施效果造成实质影响，故下述的实施例中并未对螺纹的导向面齿顶半径和承载面齿顶半径做特别的讨论。

为了保证本技术方案中的油套管连接结构能够实现第一公端和第二公端的端面对顶，避免影响管道的连接、抗渗漏等实体性能，同时为了保证油套管具有良好的抗粘扣性，需要对如图4所示的第一公端与接箍的上扣位置公差P做出限定。上扣位置公差P可以通过在如图所示的第一公端5上做三角形标记进行控制，从三角形的顶点到与该顶点对应的边的距离即为上扣位置公差P，其控制在0～9.54mm之间。

下面将分别使用Φ73.02×5.51mm EU N80、Φ139.7×9.17mm LC&BC N80规格与钢级的接头验证本实用新型所述的技术方案。

(1)Φ73.02×5.51mm EU N80

对比例1-2：按照API RP 5C1，Φ73.02×5.51mm EU N80的推荐扭矩为2300ft-lb，API系列中该规格只有圆螺纹，工厂端(第一公端)与用户端(第二公端)均为8牙/英尺的圆螺纹，圆螺纹的承载角α、导向角β均为30°。实施结果如表1所示。

表1

根据表1中对比例的实施情况可以得知，按照两端均为API圆螺纹按照常规尺寸与常规接箍长度，两端不能对顶；两端均为API圆螺纹按照常规尺寸，接箍长度减少25.4mm(即图1中的l值)，两端能对顶，但是用户端在扭矩2150ft-lb时就会使得工厂端发生倒扣，因此不能被接受。

实施例1-2和对比例3-6：按照本实用新型所述的技术方案进行实施，其中工厂端与用户端的螺距均为8牙/英寸，用户端的螺纹形貌与对比例1-2相同，但是工厂端的螺纹形貌不同于用户端，其具体数值和实施结果如表2所示。

表2

根据表2可以得知，对于承载角α的取值，当其大于3°后，倒扣扭矩明显增大，因此不能接受；对于导向角β的取值，当其小于10°后，会导致工厂端轻微粘扣；对于P的取值，当大于9.54mm后，会造成工厂端的粘扣，同时还会造成用户端不能拧紧，影响整体套管的实体性能。当齿高低于1.0mm时，会导致拉伸在螺纹处失效，齿高高于2.0mm会明显提高粘扣风险。

(2)6.2Φ139.7×9.17mm LC&BC N80

对比例7-10：按照API RP 5C1，Φ139.7×9.17mm LC N80的推荐扭矩为4280ft-lb，工厂端与用户端均使用8牙/英寸的圆螺纹；Φ139.7×9.17mmBC N80按照位置上卸扣，按照实际经验其扭矩一般为5150ft-lb，工厂端与用户端均使用5牙/英寸的偏梯形螺纹。实施结果如表3所示。

表3

根据表3可以得知，两端按照同螺距的LC或者BC标准螺纹连接，当对顶时，用户端为达到额定扭矩就会使工厂端发生倒扣，因此不能接受。

实施例3-4和对比例11-14：按照本实用新型所述的技术方案进行实施，其中工厂端与用户端的螺距均为5牙/英寸，用户端的螺纹形貌与对比例7-10相同，但是工厂端的螺纹形貌不同于用户端，其具体数值和实施结果如表4所示。

表4.

根据表4可以得知，当承载角α的值大于3°时，倒扣扭矩明显增大。当导向角β的值小于10°时，会导致工厂端轻微粘扣。当工厂端与接箍之间的上扣位置公差P大于9.54mm时，会造成工厂端的粘扣，同时还会造成用户端不能拧紧，影响整体管柱的实体性能。当齿高低于1.0mm时，会导致拉伸在螺纹处失效，当齿高高于2.0mm时，会明显提高粘扣风险。

要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种公端对顶油套管连接结构，包括一接箍，所述接箍内设有内螺纹，所述接箍的首端和尾端分别与一具有外螺纹的第一公端和一具有外螺纹的第二公端螺纹连接，其特征在于，所述第一公端与第二公端的端面相互对顶，所述第一公端的外螺纹齿形为：承载角α为0～3°，导向角β为10°～50°，齿高为1～2mm。

2.如权利要求1所述的公端对顶油套管连接结构，其特征在于，所述第一公端与接箍的上扣位置公差为0～9.54mm。

3.如权利要求2所述的公端对顶油套管连接结构，其特征在于，所述第二公端的外螺纹为标准螺纹，其为圆螺纹或偏梯形螺纹。

4.如权利要求3所述的公端对顶油套管连接结构，其特征在于，所述第二公端的外螺纹为10牙/英寸或8牙/英寸的圆螺纹，或者是5牙/英寸的偏梯形螺纹。

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