CN202689963U - 抗粘扣双线锥管螺纹连接结构 - Google Patents
抗粘扣双线锥管螺纹连接结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种抗粘扣双线锥管螺纹连接结构，该结构由一个端部带有外螺纹的管子（A）与一个带有内螺纹的接箍（B）旋合拧接而成，所述管子的外螺纹与接箍内螺纹均为双线锥管螺纹，螺纹牙形采用非对称梯形且内、外螺纹的配合间隙为零。本实用新型的效果是在上扣钳转速不变的条件下，内、外螺纹旋合拧接过程所需要的时间缩短一倍，实现快速上扣；旋合拧接过程中内、外螺纹之间的摩擦路径减少一倍，避免了螺纹表面因摩擦或材料粘接而造成螺纹粘扣性损伤的可能性，从根本上解决油井管使用过程中容易出现的螺纹粘扣问题；螺纹接头连接强度高、密封性能好。
Description
技术领域
本实用新型涉及油井管制造技术，特别涉及一种抗粘扣双线锥管螺纹连接结构。
背景技术
石油天然气开采工程，简单说就是将贮藏于地层中的石油天然气通过一个管道将其输送至地面的工程技术，而作为油气井主体结构的油井管及相关部件所组成的管柱就是一条可靠的输送管道。数百米乃至数千米长的管柱，一般是由很多支单根管子通过螺纹连接而成的。作为管柱最薄弱环节的螺纹接头，其技术性能在油气井建井和油气开发过程中起着至关重要的作用，即使是一个螺纹接头出现失效，亦可能造成不可估量的重大损失。
长期以来，符合美国石油协会API（American Petroleum Institute）标准规范的管螺纹存在的性能缺陷在油井管制造领域一直没有得到有效解决。具体表现为：API圆螺纹在上卸、扣过程中出现的粘扣现象在油田施工现场依然存在，因连接强度较低造成螺纹脱扣而引起的掉井事故仍没有彻底杜绝；API偏梯螺纹虽然解决了API圆螺纹抗拉强度低的问题，但螺纹接头的密封性能却出现了明显下降，抗粘扣性能虽稍好于API圆螺纹，但仍然不是十分理想。后来国内外各油井管制造厂先后发明的各类特殊扣产品在也仅是在API梯形螺纹的基础上采用增加单独金属密封结构的方式来解决连接强度与密封性问题，螺纹的粘扣问题仍然没有得到有效解决。
上述列举的API螺纹以及特殊扣螺纹均采用单头螺纹作为管柱连接，存在的共性问题是未能在技术原理上实现螺纹的快速上扣，特别是螺纹的粘扣问题一直未能有效得到解决，对于大口径石油套管的螺纹缺点更加突显。
发明内容
为克服现有螺纹接头上扣速度慢、特别是上卸扣过程螺纹容易出现粘扣性损伤现象的缺陷，本实用新型提供一种用于油井管连接用抗粘扣双线锥管螺纹连接结构，其目的是从原理上实现螺纹的快速上扣以及杜绝螺纹粘扣现象的发生，同时保证螺纹接头的高连接强度与密封可靠性。
为实现上述目的，本实用新型提供一种抗粘扣双线锥管螺纹连接结构，该结构包括有一个端部带有外螺纹的管子A与一个带有内螺纹的接箍B旋合拧接而成，其中：所述管子A的外螺纹和接箍的内螺纹均为双线锥管螺纹。
所述双线锥管螺纹的牙形为非对称梯形，所述非对称梯形的两个腰与上、下底之间有圆弧过渡，所述双线锥管螺纹的螺纹牙高为h＝1.475mm～1.575mm，螺距为p＝5.08mm，螺纹头数为n＝2，牙形的导入面角度为α1＝15°～35°，承载面角度为α2＝-5°～+5°。
所述双线锥管螺纹的内、外螺纹牙形的轴向及径向配合间隙均为零。
本实用新型的有益效果是该双线锥管螺纹连接结构采用内、外螺纹牙形零间隙配合设计，接箍内螺纹进行磷化或镀铜等表面处理，使螺纹配合接触应力的分布更加合理，提高螺纹接头的密封可靠性。将双线螺纹应用于油井管连接这一简单方式，从技术原理上彻底解决现有油井管螺纹上扣速度慢、上卸扣过程易发生螺纹粘扣性损伤的技术难题。
附图说明
图1为本实用新型的抗粘扣双线锥管螺纹连接结构外观示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为本实用新型的螺纹牙形放大剖面图。
图中：
A、管子 B、接箍 C、外螺纹 D、内螺纹
具体实施方式
结合附图对本实用新型的抗粘扣双线锥管螺纹连接结构加以说明。
本实用新型的抗粘扣双线锥管螺纹连接结构的设计思想是：螺纹上任意一点沿同一条螺旋线旋转一周所移动的轴向距离称为导程，导程S在数值上等于螺纹头数n乘以螺距p，即S=n×p。显然，双线螺纹与同螺距单头管螺纹相比，在上扣钳或其它拧接设备转速不变的条件下，内、外螺纹旋合拧接过程所需要的圈数（时间）减少一倍，提高拧接工序的作业效率，特别是油田现场管子连接下井时的作业效率。与此同时，内、外螺纹之间的摩擦路径（距离）亦减少一倍，使螺纹表面因摩擦或材料粘接而造成粘扣性损伤的几率降低，避免螺纹因多次上扣或卸扣而发生损坏的可能性，提高螺纹的抗粘扣性能。
本实用新型的抗粘扣双线锥管螺纹连接结构采用非对称梯形的螺纹牙形设计，提高螺纹接头的抗拉强度，避免螺纹接头在拉伸载荷作用下的滑脱失效。螺纹接头在拉伸载荷下的失效形式为管体或接箍断裂。抗粘扣双线锥管螺纹连接结构中的双线螺纹的螺旋升角满足轴向机械自锁条件，以螺旋升角最大的5-1/2in规格为例，平均螺旋升角仅为为1.326°，小于机械自锁的临界摩擦角，计算如下：螺旋升角=arctαn（2*5.08/139.7/π）=1.326°；机械自锁摩擦角的计算公式为：
机械摩擦角=αrct αn μ………式中：μ机械摩擦系数；
查阅机械设计手册（化学工业出版社1987年第二版），得钢材-钢材的摩擦系数为0.05～0.10，取较小值0.05代人上式得：
机械摩擦角=αrctan μ=arctan0.05=2.86°。
如图1、2、3所示，本实用新型的抗粘扣双线锥管螺纹连接结构是，该结构包括有一个端部带有外螺纹的管子A与一个带有内螺纹的接箍B旋合拧接而成，所述管子A的外螺纹和接箍的内螺纹均为双线锥管螺纹。
所述双线锥管螺纹的牙形为非对称梯形，非对称梯形的两个腰与上、下底之间有圆弧过渡，所述双线锥管螺纹的螺纹牙高为h＝1.475mm～1.575mm，螺距为p＝5.08mm，螺纹头数为n＝2，牙形的导入面角度为α1＝15°～35°，承载面角度为α2＝-5°～+5°。所述双线锥管螺纹的内、外螺纹牙形的轴向及径向配合间隙均为零。
所述管子A的外螺纹与接箍B内螺纹均使用为双线管螺纹加工设计的专用梳刀在机床上进行精密加工，加工后的管子外螺纹不做表面处理，接箍内螺纹表面做磷化或镀铜等处理。
为保证管子接头抗拉强度最大化，管子A外螺纹尾端采用按螺纹锥度自然退出管体的方式进行加工。内、外螺纹连接时，接箍B端面拧紧至外螺纹在管体上的消失位置，实现在拉伸载荷作用下的管体危险截面最大化。
为防止螺纹接头在拉伸载荷作用下接箍B与管子A脱开即出现滑脱失效，螺纹牙形采用非对称梯形，以减小拉伸载荷传递给螺纹牙形承载侧的径向分力，实现螺纹接头在拉伸载荷作用下的失效形式为管体或接箍的断裂。
为提高螺纹接头的密封性能，内、外螺纹采用零间隙配合的初始加工状态，在接箍内螺纹表面磷化或镀铜等厚度的作用下，使内、外螺纹的牙形两侧产生微量过盈，牙顶、牙底形成微小间隙，最后通过接箍与管子的旋合上紧过程产生接触压力的作用，使螺纹牙形产生微小的弹性变形以消除间隙，最终实现内、外螺纹无间隙紧密配合的目的，使螺纹接头的密封性能得到有效保证。
本实用新型的实施例采用的技术数据如下表：
| 螺纹牙高 | h＝1.525mm |
| 螺纹螺距 | p＝5.08mm |
| 螺纹线数 | n＝2 |
| 锥度 | T=1：16 |
| 螺纹牙形角 | α1＝15°α2＝3° |
Claims (3)
1.一种抗粘扣双线锥管螺纹连接结构，该结构包括有一个端部带有外螺纹的管子（A）与一个带有内螺纹的接箍（B）旋合拧接而成，其特征是：所述管子（A）的外螺纹和接箍的内螺纹均为双线锥管螺纹。
2.根据权利要求1所述的抗粘扣双线锥管螺纹连接结构，其特征是：所述双线锥管螺纹的牙形为非对称梯形，所述非对称梯形的两个腰与上、下底之间有圆弧过渡，所述双线锥管螺纹的螺纹牙高为h＝1.475mm～1.575mm，螺距为p＝5.08mm，螺纹头数为n＝2，牙形的导入面角度为α1＝15°～35°，承载面角度为α2＝-5°～+5°。
3.根据权利要求1所述的抗粘扣双线锥管螺纹连接结构，其特征是：所述双线锥管螺纹的内、外螺纹牙形的轴向及径向配合间隙均为零。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 201220282395 CN202689963U (zh) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | 抗粘扣双线锥管螺纹连接结构 |
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|---|---|
| CN202689963U true CN202689963U (zh) | 2013-01-23 |
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| CN 201220282395 Expired - Lifetime CN202689963U (zh) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | 抗粘扣双线锥管螺纹连接结构 |
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| CN (1) | CN202689963U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109505529A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-22 | 中国石油大学(北京) | 四导程石油套管螺纹连接机构及其套管管柱 |
| CN113669019A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-19 | 中煤地第二勘探局集团有限责任公司 | 一种声频环保钻机钻进专用套管 |
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2012
- 2012-06-15 CN CN 201220282395 patent/CN202689963U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN113669019A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-19 | 中煤地第二勘探局集团有限责任公司 | 一种声频环保钻机钻进专用套管 |
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