CN203403833U - 具有切点密封结构的梯形螺纹接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有切点密封结构的梯形螺纹接头，它包括管体（1）和接箍（2），其特征在于所述管体（1）的端部外表面从外至内依次设置外螺纹（3）、球面密封结构（4）以及端面台肩（5），所述接箍（2）的端部内表面从外至内依次设置内螺纹（6）、锥面密封结构（7）以及直角台肩（8），所述管体（1）与接箍（2）紧密配合，所述外螺纹（3）、球面密封结构（4）分别与内螺纹（6）、锥面密封结构（7）形成径向过盈配合，所述端面台肩（5）与直角台肩（8）形成轴向过盈配合。本实用新型该具有切点密封结构的梯形螺纹接头具有连接效率高以及气密封性能好的优点。

Description

具有切点密封结构的梯形螺纹接头

技术领域

本实用新型涉及一种油套管螺纹接头，尤其涉及一种具有切点密封结构的梯形螺纹接头，属于石油管螺纹连接技术领域。

背景技术

目前油田使用的油套管，大多采用API圆螺纹或偏梯形螺纹连接，这种螺纹的优点是技术成熟，容易加工和检测，但也同时存在很多缺点，其最突出的缺点是密封性能差、连接效率低，而且容易发生粘扣失效。

API圆螺纹的锥度一般是1:16，螺纹高度是1.801mm，螺距是每英寸(25.4mm)8牙，其承载面角和导向面角都是30°。该螺纹的导向面比较平缓，利于对扣和上扣，但其螺距小，容易错扣，尤其是规格较大时更加明显。这种螺纹形式的连接效率低，只能达到管体的60～80%。

API偏梯形螺纹的锥度与圆螺纹一样，一般是1:16。该螺纹高度为1.575mm，螺距是每英寸(25.4mm)5牙，螺距增大有利于上扣，但其螺纹导向面角是10°，比圆螺纹陡，对上扣不利，其承载面角是3°，与圆螺纹比，连接效率明显提高。

不论是API圆螺纹还是API偏梯形螺纹，都不具备气密封能力。经对现有技术文献的检索发现，中国专利授权公告号为CN 2549162 Y，授权公告日为2003年5月7日，实用新型专利名称为“石油套管气密封螺纹接头”，该专利对上述API螺纹进行了改进。该实用新型为一种石油套管气密封螺纹接头，包括接箍的母螺纹、套管端部的公螺纹，母螺纹与公螺纹互相配合，其特征是所述接箍两端结构为对称设置，每一端的母螺纹是由偏梯形螺纹构成，在其前方有内密封锥面，在接箍内密封锥面的端部加工有接箍内扭矩台肩，每一端的螺纹通过退刀槽与密封锥面相连接；所述套管端部的公螺纹前方有外密封锥面，在其端部加工有外扭矩台肩，接箍内密封锥面和内扭矩台肩与石油套管端部的外密封锥面和外扭矩台肩相接触。同时，接箍内扭矩台肩和套管端部的外扭矩台肩均为楔形。加工接箍内密封锥面和套管端部的外密封锥面的锥度均为1:10。这种接头与API接头相比，气密封性能显著提高。但是，由于结构上的原因，该接头还存在以下问题：1、螺纹为偏梯形螺纹，承载面角3°，导向面角10°，连接效率偏低，与普通API偏梯形螺纹一样；2、内密封锥面、外密封锥面的锥度都是1:10，锥面过盈配合实现密封，对锥面加工要求很高，如果内、外锥面的锥度不一致，锥面上的接触压力分布就会很不均匀，从而影响密封效果。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种连接效率高以及气密封性能好的具有切点密封结构的梯形螺纹接头。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种具有切点密封结构的梯形螺纹接头，它包括管体和接箍，所述管体的端部外表面从外至内依次设置外螺纹、球面密封结构以及端面台肩，所述接箍的端部内表面从外至内依次设置内螺纹、锥面密封结构以及直角台肩，所述管体与接箍紧密配合，所述外螺纹、球面密封结构分别与内螺纹、锥面密封结构形成径向过盈配合，所述端面台肩与直角台肩形成轴向过盈配合。

作为一种优选，外螺纹与内螺纹的导向面角设置为42～50°，承载面角设置为90°，外螺纹与内螺纹的螺纹锥度为1:16，螺纹高度设置范围为0.85～1.78mm。

作为一种优选，接箍上的锥面密封结构的锥度T为1:16或者1:32，管体上的球面密封结构的球面半径R为7.0-14.0mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型螺纹采用承载面角90°，导向面角42～50°的梯形螺纹，连接效率高；密封结构采用锥面密封结构和球面密封结构形成的切点密封结构，接触压力较高且分布均匀，气密封效果好。因此该具有切点密封结构的梯形螺纹接头具有连接效率高以及气密封性能好的优点。

附图说明

图1为本实用新型具有切点密封结构的梯形螺纹接头接箍与管子连接结构示意图。

图2为本实用新型的接箍的内螺纹以及管子的外螺纹配合处放大图。

图3为本实用新型的接箍的锥面密封结构以及管子的球面密封结构配合处放大图。

其中：

管体1、接箍2、外螺纹3、球面密封结构4、端面台肩5、内螺纹6、锥面密封结构7、直角台肩8。

具体实施方式

参见图1~图3，本实用新型涉及的一种具有切点密封结构的梯形螺纹接头，它包括管体1和接箍2，所述管体1的端部外表面从外至内依次设置外螺纹3、球面密封结构4以及端面台肩5，所述接箍2的端部内表面从外至内依次设置内螺纹6、锥面密封结构7以及直角台肩8。所述管体1与接箍2紧密配合，所述外螺纹3、球面密封结构4分别与内螺纹6、锥面密封结构7形成径向过盈配合，所述端面台肩5与直角台肩8形成轴向过盈配合。接头拧紧后，端面台肩5与直角台肩8发生接触，形成轴向过盈配合，与螺纹一起分担上扣扭矩，并起到辅助密封作用。球面密封结构4与锥面密封结构7形成切点密封，可以防止天然气或石油泄漏。同时，外螺纹3与内螺纹6也形成过盈配合，主要提供接头足够的连接强度，起到连接的功能。

为了最大限度地提高螺纹的连接效率，对螺纹（包括外螺纹3与内螺纹6）形状进行了改进，外螺纹3与内螺纹6的导向面角设置为42～50°，如此平缓的导向面角利于对扣和上扣，承载面角设置为90°，在拉伸载荷作用下，径向分力为零，可以最大限度地提高拉伸效率，外螺纹3与内螺纹6的螺纹锥度为1:16，螺纹高度依据不同的管子的管体规格和壁厚设置范围为0.85～1.78mm。

接箍2上的锥面密封结构7的锥度T为1:16或者1:32，管体1上的球面密封结构4的球面半径R为7.0-14.0mm。接头使用时，锥面密封结构7和球面密封结构4过盈配合，球面与锥面形成切点密封。这种密封结构，在同样的过盈量情况下，可以获得更高的接触压力，且接触压力以切点为中心均匀分布，可获得较好的密封效果。

实施例一

该接头用于73.0×7.01mm的油管，钢级为P110。管体的外径为73.0mm，内径为59.00mm，壁厚为7.01mm。材料的屈服强度σs=758Mpa，抗拉强度为σb=862Mpa。外螺纹与内螺纹的螺纹的高度为1.0mm，导向面角度43°，承载面角度90°，外螺纹与内螺纹都进行磷化处理。本产品连接强度达到802kN，气密封能力达到92.7MPa，上、卸性能可以达到10次上、卸而不粘扣。

实施例二

该接头用于177.8×12.65mm的套管，钢级为Q125。管体的外径为177.8mm，内径为152.50mm，壁厚为12.65mm。材料的屈服强度σs=862Mpa，抗拉强度为σb=946Mpa。内、外螺纹的高度为1.58mm，导向面角度45°，承载面角度90°，外螺纹与内螺纹都进行磷化处理。本产品连接强度达到5660kN，气密封能力达到107.3MPa，上、卸性能可以达到5次上、卸而不粘扣。

Claims (3)

1.一种具有切点密封结构的梯形螺纹接头，它包括管体（1）和接箍（2），其特征在于所述管体（1）的端部外表面从外至内依次设置外螺纹（3）、球面密封结构（4）以及端面台肩（5），所述接箍（2）的端部内表面从外至内依次设置内螺纹（6）、锥面密封结构（7）以及直角台肩（8），所述管体（1）与接箍（2）紧密配合，所述外螺纹（3）、球面密封结构（4）分别与内螺纹（6）、锥面密封结构（7）形成径向过盈配合，所述端面台肩（5）与直角台肩（8）形成轴向过盈配合。

2.根据权利要求1所述的一种具有切点密封结构的梯形螺纹接头，其特征在于外螺纹（3）与内螺纹（6）的导向面角设置为42～50°，承载面角设置为90°，外螺纹（3）与内螺纹（6）的螺纹锥度为1:16，螺纹高度设置范围为0.85～1.78mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有切点密封结构的梯形螺纹接头，其特征在于接箍（2）上的锥面密封结构（7）的锥度T为1:16或者1:32，管体（1）上的球面密封结构（4）的球面半径R为7.0-14.0mm。

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