CN203531777U - 优质气密封油套管螺纹接头 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种优质气密封油套管螺纹接头,是一种锥管螺纹接头,它包括接箍(1)和外螺纹件(7),所述接箍上从外端向内依次设置内螺纹(2)、密封槽(3)、内密封面(4)和扭矩台肩(5),在密封槽中放入弹性密封圈(6),所述外螺纹件(7)上从内向外端依次设置外螺纹(8)、圆柱面结构(9)、外密封面(10)和端部台肩(11),接头拧紧后,外密封面(10)与内密封面(4)过盈配合,外螺纹件的端部台肩(11)与接箍的扭矩台肩(5)也过盈配合,外螺纹件上的圆柱面结构(9)挤压密封槽(3)中的弹性密封圈(6),形成弹性过盈配合。与现有技术相比,本实用新型密封性能更好,连接强度高。

Description

优质气密封油套管螺纹接头
技术领域
本实用新型涉及一种油套管接头,尤其涉及一种优质气密封油套管螺纹接头,属于石油管螺纹连接技术领域。
背景技术
油套管是开采石油和天然气所必需的石油专用管材,几百根油套管通过螺纹连接起来,形成长达数千米的管柱。油套管柱内部充满了高压石油或天然气,因此要承受很高的内压力,接头部位是其中最薄弱的环节,经常发生泄漏失效。如何提高接头的密封能力是油套管生产的技术难点。
目前油田使用的接头一般是API螺纹接头,又分为圆螺纹接头和偏梯形螺纹接头,这种接头按照API标准制造,技术成熟,但是啮合的内、外螺纹,其齿顶与齿底之间或齿侧与齿侧之间总是存在间隙,很容易发生泄漏,尤其是对于天然气井,不能使用这种接头。
为此,中国专利公开号为CN2575286Y,公开日2003年9月24日,实用新型名称为“油套管螺纹接头”,该专利公开了一种具有良好密封性能的油套管螺纹接头。该螺纹接头为锥形螺纹接头,其锥度与API螺纹接头一样,它由外螺纹件P和内螺纹件B通过螺纹1连接而成。其特点是外螺纹件前端设置了一个圆柱密封面,内螺纹件的对应位置设置了一个凸起的球面主密封面,二者过盈配合,起密封作用。同时,将外螺纹件前端面倒成-9或-15°角,与内螺纹件的-9或-15°形成过盈配合。与普通API接头相比,本接头增加了金属/金属密封结构,密封性能显著提高。但是,由于金属/金属密封结构变形能力较小,过盈量不能太高,否则密封面容易损坏,因此这种接头的密封能力仍然存在问题,不能满足高压天然气井的开采要求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足,提供一种增加了金属/金属密封结构,还增加了一个弹性密封结构,这样使接头的密封性能进一步提高的优质气密封油套管螺纹接头。
本实用新型的目的是这样实现的:
一种优质气密封油套管螺纹接头,是一种锥管螺纹接头,它包括接箍和外螺纹件,所述接箍上从外端向内依次设置内螺纹、密封槽、内密封面和扭矩台肩,在密封槽中放入弹性密封圈,所述外螺纹件上从内向外端依次设置外螺纹、圆柱面结构、外密封面和端部台肩,接头拧紧后,外密封面与内密封面过盈配合,外螺纹件的端部台肩与接箍的扭矩台肩也过盈配合,外螺纹件上的圆柱面结构挤压密封槽中的弹性密封圈,形成弹性过盈配合。
作为一种优选,内螺纹和外螺纹采用同样的锥度Z、螺距P,齿高h,导向面角α,承载面角β,依据规格不同,设置不同的锥度Z、螺距P、齿高h和承载面角β,具体数值如下:60.3≤OD≤114.3mm,Z=1.02/12,P=4.233mm,h=1.18,β=-5°;127<OD≤177.8mm, Z=1/12,P=5.08mm,h=1.27mm,β=-7°;177.8 <OD≤244.5mm, Z=1/12,P=6.35mm,h=2.25,β=-7°;244.5<OD≤339.7mm, Z=1.25/12,P=6.35mm, h=1.85mm, β=-10°,导向面角α=20°。
作为一种优选,外密封面的锥度为T,锥面长度为L,端部台肩为反向台肩,角度为θ,锥面与台肩面之间过渡圆弧的圆弧半径为R,外螺纹件镗孔角度为γ,其中T=1/12~1/16,L=12.4~12.7mm,θ=9~15°,R=0.8~1.2mm,γ=3~6°。
作为一种优选,密封槽宽A=10.16~10.56mm,深B=1.0~1.2mm,密封槽一边为斜边,斜度为Φ,Φ=45~60°,另一边为直角边。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
1、除了金属/金属主密封、扭矩台肩辅助密封外,又增加了弹性密封结构,接头的密封可靠性显著提高;
2、螺纹设置为倒钩式螺纹,并依据规格不同,设置不同的螺距、锥度、齿高等参数,使得接头连接效率高。
本实用新型具有多重密封,可显著提高密封效果。同时,螺纹结构也进行了改进,螺纹高度、螺距、承载面角度等都进行了优化,使得螺纹的连接效率较高。与现有技术相比,本实用新型密封性能更好,连接强度高,适合在中压和高压天然气井中使用。
附图说明
图1为本实用新型优质气密封油套管螺纹接头的结构示意图。
图2为本实用新型优质气密封油套管螺纹接头的内螺纹以及外螺纹的结构示意图。
图3为本实用新型优质气密封油套管螺纹接头的外密封面结构示意图。
图4为本实用新型优质气密封油套管螺纹接头的密封槽结构示意图。
其中:
接箍1、内螺纹2、密封槽3、内密封面4、扭矩台肩5、弹性密封圈6、外螺纹件7、外螺纹8、圆柱面结构9、外密封面10、端部台肩11
导向面角α、承载面角β、齿高h、螺距P、球面半径R、外密封面密封锥面长度L、外密封面密封锥面锥度T、过渡圆弧半径R、反向台肩角度θ、镗孔角度γ、密封槽宽度A、密封槽深度B、密封槽斜边角度Φ。
具体实施方式
参见图1~图4,本实用新型涉及的一种优质气密封油套管螺纹接头,总体上为锥形螺纹连接的套管,由接箍1和外螺纹件7共同组成。接箍1上从外端向内依次设置内螺纹2、密封槽3、内密封面4和扭矩台肩5,在密封槽中放入弹性密封圈6;外螺纹件7上从内向外端依次设置外螺纹8、圆柱面结构9、外密封面10和端部台肩11。接头拧紧后,外密封面10与内密封面4过盈配合,外螺纹件的端部台肩11与接箍的扭矩台肩5也过盈配合,起密封作用。同时,外螺纹件上的圆柱面结构9,挤压密封槽3中的弹性密封圈6,形成弹性过盈配合,也起密封作用。这样,本实用新型具有多重密封,可显著提高密封效果。
为了提高接头的连接强度,内螺纹2和外螺纹8采用同样的锥度Z、螺距P,齿高h,导向面角α,承载面角β,依据规格(外径,用OD表示)不同,设置不同的锥度Z、螺距P、齿高h和承载面角β,具体数值如下:60.3≤OD≤114.3mm时,Z=1.02/12,P=4.233mm,h=1.18,β=-5°;127<OD≤177.8mm时, Z=1/12,P=5.08mm,h=1.27mm,β=-7°;177.8 <OD≤244.5mm时, Z=1/12,P=6.35mm,h=2.25,β=-7°;244.5<OD≤339.7mm时, Z=1.25/12,P=6.35mm, h=1.85mm, β=-10°。导向面角α=20°。导向面角为正,承载面角为负,这种螺纹呈倒钩形,连接效率高。
为了提高金属/金属密封的密封效果,外密封面10的锥度为T,锥面长度为L,端部台肩11为反向台肩,角度为θ,锥面与台肩面之间过渡圆弧的圆弧半径为R,外螺纹件镗孔角度为γ,其中T=1/12~1/16,L=12.4~12.7mm,θ=9~15°,R=0.8~1.2mm,γ=3~6°。
同时,在接箍1上设置一个密封槽,密封槽宽A=10.16~10.56mm,深B=1.0~1.2mm,密封槽一边为斜边,斜度为Φ,Φ=45~60°,另一边为直角边。密封槽可嵌入弹性密封圈6。
该一种优质气密封油套管螺纹接头取名为:DL-HA。
本设计的第一个实施例是用于Ф73.0×7.01 mm的油管,钢级为P110。外螺纹件的外径是73.0 mm,接箍的外径是88.9mm,内、外螺纹的螺距是4.233mm,齿高1.18mm,锥度1.02:12, 螺纹承载面角-5°,螺纹导向面角20°,外密封面和内密封锥面锥度为1/12,外密封面长度为12.5mm,端部台肩角度为9°, 锥面与台肩面之间过渡圆弧的圆弧半径为0.8mm,密封槽宽A=10.16mm,深B=1.18mm。试验证明,该接头的气密封能力可以达到127Mpa以上,连接强度高于管体强度。
本设计的第二个实施例是用于Ф177.8×10.36 mm的套管,钢级为Q125。外螺纹件的外径是177.8 mm,接箍的外径是195.1mm,内、外螺纹的螺距是5.08mm,齿高1.27mm,锥度1:12, 螺纹承载面角-7°,螺纹导向面角20°,外密封面和内密封锥面锥度为1/13.5,外密封面长度为12.5mm,端部台肩角度为12°, 锥面与台肩面之间过渡圆弧的圆弧半径为1.0mm,密封槽宽A=10.16mm,深B=1.27mm。试验证明,该接头的气密封能力可以达到87.9Mpa以上,连接强度高于管体强度。

Claims (4)

1.一种优质气密封油套管螺纹接头,是一种锥管螺纹接头,它包括接箍(1)和外螺纹件(7),其特征在于所述接箍上从外端向内依次设置内螺纹(2)、密封槽(3)、内密封面(4)和扭矩台肩(5),在密封槽中放入弹性密封圈(6),所述外螺纹件(7)上从内向外端依次设置外螺纹(8)、圆柱面结构(9)、外密封面(10)和端部台肩(11),接头拧紧后,外密封面(10)与内密封面(4)过盈配合,外螺纹件的端部台肩(11)与接箍的扭矩台肩(5)也过盈配合,外螺纹件上的圆柱面结构(9)挤压密封槽(3)中的弹性密封圈(6),形成弹性过盈配合。
2.根据权利要求1所述的一种优质气密封油套管螺纹接头,其特征在于内螺纹(2)和外螺纹(8)采用同样的锥度Z、螺距P,齿高h,导向面角α,承载面角β,依据规格不同,设置不同的锥度Z、螺距P、齿高h和承载面角β,具体数值如下:60.3≤OD≤114.3mm,Z=1.02/12,P=4.233mm,h=1.18,β=-5°;127<OD≤177.8mm, Z=1/12,P=5.08mm,h=1.27mm,β=-7°;177.8 <OD≤244.5mm, Z=1/12,P=6.35mm,h=2.25,β=-7°;244.5<OD≤339.7mm, Z=1.25/12,P=6.35mm, h=1.85mm, β=-10°,导向面角α=20°。
3.根据权利要求1所述的一种优质气密封油套管螺纹接头,其特征在于外密封面(10)的锥度为T,锥面长度为L,端部台肩(11)为反向台肩,角度为θ,锥面与台肩面之间过渡圆弧的圆弧半径为R,外螺纹件镗孔角度为γ,其中T=1/12~1/16,L=12.4~12.7mm,θ=9~15°,R=0.8~1.2mm,γ=3~6°。
4.根据权利要求1所述的一种优质气密封油套管螺纹接头,其特征在于密封槽(3)宽A=10.16~10.56mm,深B=1.0~1.2mm,密封槽(3)一边为斜边,斜度为Φ,Φ=45~60°,另一边为直角边。
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