CN203655175U - 气密封螺纹接头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种气密封螺纹接头，包括接箍和管体端部，接箍为左右对称结构，在接箍上由外侧向中间依次设置有内螺纹、球面密封结构、扭矩台肩，相应地，在管体端部上依次设置有外螺纹、锥面密封结构、端面台肩；接头使用时，接箍与管体端部紧密配合，其中，接箍上的内螺纹、球面密封结构、扭矩台肩与管体端部上的外螺纹、锥面密封结构、端面台肩分别形成径向过盈配合和轴向过盈配合；球面密封结构的球面半径为110～155mm；接头使用时，锥面密封结构和球面密封结构过盈配合，球面与锥面形成切点。进一步地，端面台肩为直角台肩，与之对应的扭矩台肩也是直角台肩；内螺纹和外螺纹都是直角梯形锥螺纹。本接头密封能力强，易于连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油管螺纹连接技术领域，尤其是一种气密封螺纹接头。
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1构成，在其前方有内密封锥面2，在接箍内密封锥面2的端部加工有接箍内扭矩台肩3，每一端的螺纹通过退刀槽4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5，在其端部加工有外扭矩台肩6，接箍内密封锥面2和内扭矩台肩3与石油套管端部的外密封锥面5和外扭矩台肩6相接触。同时，接箍内扭矩台肩3和套管端部的外扭矩台肩6均为楔形。加工接箍内密封锥面2和套管端部的外密封锥面5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
针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种气密封螺纹接头，这种接头采用独特的球面/锥面密封结构，并设置台肩辅助密封，密封能力强。同时，采用一种新的直角梯形螺纹结构，最大限度地提高了接头的连接效率。本实用新型采用的技术方案是：
一种气密封螺纹接头，包括接箍和管体端部，接箍为左右对称结构，在接箍上由外侧向中间依次设置有内螺纹、球面密封结构、扭矩台肩，相应地，在管体端部上依次设置有外螺纹、锥面密封结构、端面台肩；接头使用时，接箍与管体端部紧密配合，其中，接箍上的内螺纹、球面密封结构、扭矩台肩与管体端部上的外螺纹、锥面密封结构、端面台肩分别形成径向过盈配合和轴向过盈配合；球面密封结构的球面半径为110～155mm；接头使用时，锥面密封结构和球面密封结构过盈配合，球面与锥面形成切点。
进一步地，端面台肩为直角台肩，与之对应的扭矩台肩也是直角台肩。
进一步地，内螺纹和外螺纹都是直角梯形锥螺纹，锥度均为1:16，导向面角均为45°，承载面角均为90°。
当接头用作套管或是油管时，螺纹形状相同，依据管体外径设置不同的螺距和齿高，具体如下：
60.3≤OD≤114.3mm时，内螺纹螺距4.233mm，内螺纹齿高h1=1.35mm，内螺纹齿顶宽l2=0.94mm，内螺纹齿底宽l1=0.90mm，外螺纹螺距4.233mm，外螺纹齿高h2=1.50mm，外螺纹齿顶宽l3=0.94mm，外螺纹齿底宽l4=0.90mm；
114.3< OD≤339.7mm时，内螺纹螺距5.08mm，内螺纹齿高h1=1.60mm，内螺纹齿顶宽l2=1.70mm，内螺纹齿底宽l1=1.63mm，外螺纹螺距5.08mm，外螺纹齿高h2=1.75mm，外螺纹齿顶宽l3=1.70mm，外螺纹齿底宽l4=1.63mm；
OD表示管体外径。
进一步地，外螺纹的螺齿向管体端部的前端方向逐渐降低，相应地，内螺纹的螺齿由接箍的两端向中部逐渐升高。
进一步地，锥面密封结构的锥度为1:10。
与现有技术相比，本实用新型有显著进步，具体表现在：1)螺纹采用直角梯形螺纹，承载面角90°，连接效率高。2)密封结构采用球面/锥面结构，球面密封设置在接箍内部，不容易损伤，气密封效果好。
附图说明
图1为本实用新型的结构组成示意图。
图2为本实用新型螺纹部分示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1、图２所示：
本实用新型总体上为锥形螺纹连接的油套管接头，其锥度为1:16。该气密封螺纹接头包括接箍1和管体端部5，接箍1为左右对称结构，在接箍1上由外侧向中间依次设置有内螺纹2、球面密封结构3、扭矩台肩4，相应地，在管体端部5上依次设置有外螺纹6、锥面密封结构7、端面台肩8；接头使用时，接箍1与管体端部5紧密配合，其中，接箍上的内螺纹2、球面密封结构3、扭矩台肩4与管体端部上的外螺纹6、锥面密封结构7、端面台肩8分别形成径向过盈配合和轴向过盈配合。锥面密封结构7的锥度为1:10，球面密封结构3的球面半径为110～155mm；接头使用时，锥面密封结构7和球面密封结构3过盈配合，球面与锥面形成切点，产生很高的接触压力，起密封的效果，可以防止天然气或石油泄漏。
同时设置扭矩台肩结构，管体上的端面台肩8为直角台肩，与之对应的扭矩台肩4也是直角台肩，这样加工简单，辅助密封效果好。
进一步地，外螺纹6的螺齿向管体端部5的前端方向逐渐降低，相应地，内螺纹2的螺齿由接箍1的两端向中部逐渐升高。此种结构可以使得螺纹连接时更加方便。
为了最大限度地提高螺纹的连接效率，对螺纹(包括外螺纹和内螺纹)形状进行了改进，内螺纹2和外螺纹6都是直角梯形锥螺纹，锥度均为1:16，导向面角均为45°，承载面角均为90°。当接头用作套管或是油管时，螺纹形状相同，依据管体外径OD设置不同的螺距和齿高，具体如下：
60.3≤OD≤114.3mm时，内螺纹螺距4.233mm，内螺纹齿高h1=1.35mm，内螺纹齿顶宽l2=0.94mm，内螺纹齿底宽l1=0.90mm，外螺纹螺距4.233mm，外螺纹齿高h2=1.50mm，外螺纹齿顶宽l3=0.94mm，外螺纹齿底宽l4=0.90mm；
114.3< OD≤339.7mm时，内螺纹螺距5.08mm，内螺纹齿高h1=1.60mm，内螺纹齿顶宽l2=1.70mm，内螺纹齿底宽l1=1.63mm，外螺纹螺距5.08mm，外螺纹齿高h2=1.75mm，外螺纹齿顶宽l3=1.70mm，外螺纹齿底宽l4=1.63mm。采用这种螺纹结构，在轴向载荷作用下径向分力最小，连接效率高。
实施例一。
本设计的第一个实施例是用于73.0×7.82mm的油管，钢级为P110。管体的外径为73.0mm，内径为57.38mm，壁厚为7.82mm。材料的屈服强度σs=758Mpa，抗拉强度为σb=862Mpa。内螺纹螺距4.233mm，齿高h1=1.35mm，齿顶宽l2=0.94mm，齿底宽l1=0.90mm，外螺纹螺距4.233mm，齿高h2=1.50mm，齿顶宽l3=0.94mm，齿底宽l4=0.90mm。导向面角度450，承载面角度900，内、外螺纹都进行磷化处理。本产品连接强度达1216kN，气密封能力达142.2MPa。
实施例二。
本设计的第二个实施例是用于168.3×12.07mm的套管，钢级为Q125。管体的外径为168.3mm，内径为144.15mm，壁厚为12.07mm。 套管材料的屈服强度σs=862Mpa，抗拉强度为σb=946Mpa。内螺纹螺距5.08mm，齿高h1=1.60mm，齿顶宽l2=1.70mm，齿底宽l1=1.63mm，外螺纹螺距5.08mm，齿高h2=1.75mm，齿顶宽l3=1.70mm，齿底宽l4=1.63mm。螺纹导向面角度450，承载面角度900，内、外螺纹都进行磷化处理。本产品连接强度达5064kN，气密封能力达108.1MPa。
本实用新型提供的接头连接效率高、密封性能好、加工检测方便，适合在天然气井中使用。
Claims (6)
1.一种气密封螺纹接头，包括接箍(1)和管体端部(5)，其特征在于：所述接箍(1)为左右对称结构，在接箍(1)上由外侧向中间依次设置有内螺纹(2)、球面密封结构(3)、扭矩台肩(4)，相应地，在管体端部(5)上依次设置有外螺纹(6)、锥面密封结构(7)、端面台肩(8)；接头使用时，接箍(1)与管体端部(5)紧密配合，其中，接箍上的内螺纹(2)、球面密封结构(3)、扭矩台肩(4)与管体端部上的外螺纹(6)、锥面密封结构(7)、端面台肩(8)分别形成径向过盈配合和轴向过盈配合；球面密封结构(3)的球面半径为110～155mm；接头使用时，锥面密封结构(7)和球面密封结构(3)过盈配合，球面与锥面形成切点。
2.如权利要求1所述的气密封螺纹接头，其特征在于：端面台肩(8)为直角台肩，与之对应的扭矩台肩(4)也是直角台肩。
3.如权利要求1或2所述的气密封螺纹接头，其特征在于：内螺纹(2)和外螺纹(6)都是直角梯形锥螺纹，锥度均为1:16，导向面角均为45°，承载面角均为90°。
4.如权利要求3所述的气密封螺纹接头，其特征在于：当接头用作套管或是油管时，螺纹形状相同，依据管体外径设置不同的螺距和齿高，具体如下：
60.3≤OD≤114.3mm时，内螺纹螺距4.233mm，内螺纹齿高h1=1.35mm，内螺纹齿顶宽l2=0.94mm，内螺纹齿底宽l1=0.90mm，外螺纹螺距4.233mm，外螺纹齿高h2=1.50mm，外螺纹齿顶宽l3=0.94mm，外螺纹齿底宽l4=0.90mm；
114.3< OD≤339.7mm时，内螺纹螺距5.08mm，内螺纹齿高h1=1.60mm，内螺纹齿顶宽l2=1.70mm，内螺纹齿底宽l1=1.63mm，外螺纹螺距5.08mm，外螺纹齿高h2=1.75mm，外螺纹齿顶宽l3=1.70mm，外螺纹齿底宽l4=1.63mm；
OD表示管体外径。
5.如权利要求3所述的气密封螺纹接头，其特征在于：
外螺纹(6)的螺齿向管体端部(5)的前端方向逐渐降低，相应地，内螺纹(2)的螺齿由接箍(1)的两端向中部逐渐升高。
6.如权利要求3所述的气密封螺纹接头，其特征在于：锥面密封结构(7)的锥度为1:10。
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| CN106969221A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-07-21 | 贵州航天精工制造有限公司 | 一种密封式转换管接头及其密封和连接方法 |
| CN108982076A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-12-11 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种高温高压气井油管气密封螺纹分析评价方法 |
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