CN207278200U - 气密封螺纹接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气密封螺纹接头，它包括外螺纹件和内螺纹件；所述外螺纹件的端部的外壁上由头向尾依次设置有密封面、外螺纹段和扭矩台肩；所述内螺纹件的端部的外壁上由头向尾依次设置有抗扭端面、内螺纹段、密封配合孔，并且当内螺纹件与外螺纹件拧紧后，所述扭矩台肩与抗扭端面抵接形成轴向过盈配合，外螺纹段与内螺纹段相啮合，密封配合孔与密封面密封连接形成径向过盈配合；本实用新型密封性能良好，适合于在作业条件非常苛刻的海洋油田使用。

Description

气密封螺纹接头

技术领域

本实用新型涉及一种气密封螺纹接头，属于油套管螺纹连接技术领域。

背景技术

目前，油套管是开采石油和天然气所必须的石油专用管材，上百根钢管通过螺纹连接起来，组成一个长达数千米的管柱，接头是其中最薄弱的环节，如何提高接头的连接性能、避免发生失效事故是油套管生产厂和油田都特别关心的问题。

目前，油套管采用的接头通常是API接头，其具体结构见图1，该接头由外螺纹部11、内螺纹部12组成，二者通过API螺纹13连接在一起。内螺纹部12为独立部件，称为接箍，外螺纹部11加工在管子端部，管子端部一般经过外加厚处理，目的是提高接头的连接强度。

API接头没有设置专门的密封结构，连接功能和密封功能均依靠螺纹，其螺纹为锥管圆螺纹，其具体结构见图4，锥度为1:16，其内螺纹16和外螺纹17过盈配合，起连接功能，同时起密封作用。但内螺纹16和外螺纹17啮合后，在螺牙顶部与螺牙底部之间存在间隙，必须依靠螺纹脂的填充才能起到密封作用，但螺纹脂易挥发变质，所以密封性能不可靠。

API接头的另一个缺点是连接效率低，API锥管圆螺纹的承载面角和导向面角均为30°，当受到轴向载荷时，径向分力大，容易发生螺纹滑脱失效。另外，API螺纹应力集中严重，在啮合螺纹的两端，应力特别高，中间的啮合螺纹应力却很低，属于典型的马鞍形分布，因此极容易发生粘扣。

因此，API接头不能满足某些苛刻钻井条件的需求，同时，API螺纹的螺距是10牙/25.4mm或8牙/25.4mm，螺纹牙较细，且螺纹只有一级，上扣速度不够快，特别是在海洋油田，为了节约海洋平台占用时间，需要开发能够实现快速上扣的螺纹接头。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种气密封螺纹接头，它密封性能良好，适合于在作业条件非常苛刻的海洋油田使用。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种气密封螺纹接头，它包括：

外螺纹件，所述外螺纹件的端部的外壁上由头向尾依次设置有密封面、外螺纹段和扭矩台肩；

内螺纹件，所述内螺纹件的端部上由头向尾依次设置有抗扭端面、内螺纹段和密封配合孔，并且当内螺纹件与外螺纹件拧紧后，所述扭矩台肩与抗扭端面抵接形成轴向过盈配合，外螺纹段与内螺纹段相啮合，密封配合孔与密封面密封连接形成径向过盈配合。

进一步为了提高气密封螺纹接头的上扣速度，所述外螺纹段包括第一级外螺纹和第二级外螺纹，所述第二级外螺纹的公称直径比第一级外螺纹的公称直径小，所述内螺纹段包括第一级内螺纹和第二级内螺纹，所述第二级内螺纹的公称直径比第一级内螺纹的公称直径大，并且当内螺纹件与外螺纹件拧紧后，第一级外螺纹和第二级内螺纹啮合，第二级外螺纹和第一级内螺纹啮合。

进一步为了最大程度地降低应力集中，提高上扣速度，所述外螺纹段的螺牙和内螺纹段的螺牙之间在轴向上具有间隙。

进一步，所述的间隙为0.05～0.25mm。

进一步，所述外螺纹段和内螺纹段的螺牙高度均为0.8～1.0mm，螺距均为6～8牙/25.4mm。

进一步提供了一种螺纹的具体结构，所述外螺纹段和内螺纹段均为圆柱直螺纹结构。

进一步，所述扭矩台肩为斜台肩，并且扭矩台肩的台肩面与外螺纹件的垂线之间的夹角α为25°～30°，所述抗扭端面为与扭矩台肩相配合抵接的斜端面。

进一步为了提高气密封螺纹接头的密封性能，所述密封面为锥面，所述密封配合孔为与密封面相配合抵接的锥孔。

进一步，密封面与外螺纹件的轴线之间的夹角β为14°～16°。

进一步为了控制过盈量大小，使密封效果最好，所述密封面和密封配合孔之间的径向过盈量为0.4～0.6mm。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下的有益效果：

1、本实用新型设置有专门的密封面和密封配合孔，当内螺纹件与外螺纹件拧紧后，外螺纹段与内螺纹段相啮合，密封面和密封配合孔的连接形成径向过盈配合作为主密封，阻断流体从内到外的泄漏通道，同时还通过扭矩台肩和抗扭端面抵接形成轴向过盈配合作为辅助密封结构，密封可靠性显著增强；

2、将内螺纹段和外螺纹段分成两级，所述内螺纹段和外螺纹段均为圆柱直螺纹结构，内螺纹段的螺牙和外螺纹段的螺牙之间具有间隙，并且内螺纹段和外螺纹段之间没有轴向过盈量，分担的扭矩小，应力集中程度降低，使接头的上扣速度提高了一倍。

3、本实用新型的上扣速度快、抗粘扣能力强、密封性能良好，适合于在作业条件非常苛刻的海洋油田使用。

附图说明

图1为现有技术的API螺纹接头的结构示意图；

图2为现有技术的API螺纹接头的螺纹的结构示意图；

图3为本实用新型的气密封螺纹接头的结构示意图；

图4为本实用新型的气密封螺纹接头的螺纹的结构示意图；

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，

如图3所示，一种气密封螺纹接头，它包括：

外螺纹件1，所述外螺纹件1的端部的外壁上由头向尾依次设置有密封面5、外螺纹段和扭矩台肩2；

内螺纹件6，所述内螺纹件6的端部上由头向尾依次设置有抗扭端面10、内螺纹段、密封配合孔7，并且当内螺纹件6与外螺纹件1拧紧后，所述扭矩台肩2与抗扭端面10抵接形成轴向过盈配合，外螺纹段与内螺纹段相啮合，密封配合孔7与密封面5密封连接形成径向过盈配合。

为了提高气密封螺纹接头的上扣速度，如图3所示，所述外螺纹段包括第一级外螺纹3和第二级外螺纹4，所述第二级外螺纹4的公称直径比第一级外螺纹3的公称直径小，所述内螺纹段包括第一级内螺纹8和第二级内螺纹9，所述第二级内螺纹9的公称直径比第一级内螺纹8的公称直径大，并且当内螺纹件6与外螺纹件1拧紧后，第一级外螺纹3和第二级内螺纹9啮合，第二级外螺纹4和第一级内螺纹8啮合。

为了最大程度地降低应力集中，提高上扣速度，如图4所示，所述外螺纹段的螺牙和内螺纹段的螺牙之间在轴向上具有间隙。

如图4所示，所述的间隙为0.05～0.25mm。

如图4所示，所述外螺纹段和内螺纹段的螺牙高度均为0.8～1.0mm，螺距均为6～8牙/25.4mm。

如图4所示，所述外螺纹段和内螺纹段均为圆柱直螺纹结构，螺纹呈梯形。

如图3所示，所述扭矩台肩2为斜台肩，并且扭矩台肩2的台肩面与外螺纹件1的垂线之间的夹角α为25°～30°，所述抗扭端面10为与扭矩台肩2相配合抵接的斜端面，抗扭端面与扭矩台肩相配合抵接形成轴向过盈配合，承担上扣扭矩；以上描述的外螺纹件1的垂线垂直于外螺纹件1的轴线方向的线。

为了提高气密封螺纹接头的密封性能，如图3所示，所述密封面5为锥面，所述密封配合孔7为与密封面5之间相配合抵接的锥孔。

进一步，密封面5与外螺纹件的轴线之间的夹角β为14°～16°。

为了控制过盈量大小，使密封效果最好，如图3所示，所述密封面5和密封配合孔7之间的径向过盈量为0.4～0.6mm。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型设置有专门的密封面5和密封配合孔7，当内螺纹件6与外螺纹件1拧紧后，外螺纹段与内螺纹段相啮合，密封面5和密封配合孔7的连接形成径向过盈配合作为主密封，同时还通过扭矩台肩2和抗扭端面10抵接形成轴向过盈配合作为辅助密封结构，密封可靠性显著增强；将内螺纹段和外螺纹段分成两级，所述内螺纹段和外螺纹段均为圆柱直螺纹结构，内螺纹段的螺牙和外螺纹段的螺牙之间具有间隙，并且内螺纹段和外螺纹段之间没有轴向过盈量，分担的扭矩小，应力集中程度降低，使接头的上扣速度提高了一倍。

以下采用具体的两个实施例来体现本实用新型的气密封螺纹接头的优点。

实施例一

实施例一的气密封螺纹接头是用于Ф73.0×5.51mm的油管，钢级为L80。其内螺纹件6及外螺纹件1的几何尺寸包括外径、壁厚等均采用标准值，加厚部位的加厚尺寸值也采用API标准的规定。油管材料满足API标准对L80钢级油管材料的要求，其内螺纹段和外螺纹段均采用圆柱直螺纹，螺纹高度0.8mm，螺距8牙/25.4mm。扭矩台肩2的台肩面与垂线之间的夹角α为30°，抗扭端面10的倾斜角度与扭矩台肩2的倾角相同。密封面5与管子轴线之间的夹角β为14°，密封配合孔7的锥角与密封面5相同。密封配合孔7与密封面5过盈配合，径向过盈量为0.4mm。本实施例的气密封螺纹接头的连接强度大于管体，气密封能力达到73Mpa以上，上扣速度提高一倍。

实施例二

实施例二的气密封螺纹接头是用于Ф101.6×6.65mm的油管，钢级为C90。其内螺纹件6及外螺纹件1的几何尺寸包括外径、壁厚等均采用标准值，加厚部位的加厚尺寸值也采用API标准的规定。油管材料满足API标准对C90钢级油管材料的要求，其内螺纹段和外螺纹段均采用圆柱直螺纹，螺纹高度1.0mm，螺距6牙/25.4mm。扭矩台肩2的台肩面与垂线之间的夹角α为30°，抗扭端面10的倾斜角度与扭矩台肩2的倾角相同。密封面5与管子轴线之间的夹角β为14°，密封配合孔7的锥角与密封面5相同。密封配合孔7与密封面5过盈配合，径向过盈量为0.48mm。本实施例的气密封螺纹接头的连接强度大于管体，气密封能力达到72Mpa以上，上扣速度提高一倍。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气密封螺纹接头，其特征在于，它包括：

外螺纹件(1)，所述外螺纹件(1)的端部的外壁上由头向尾依次设置有密封面(5)、外螺纹段和扭矩台肩(2)；

内螺纹件(6)，所述内螺纹件(6)的端部上由头向尾依次设置有抗扭端面(10)、内螺纹段和密封配合孔(7)，并且当内螺纹件(6)与外螺纹件(1)拧紧后，所述扭矩台肩(2)与抗扭端面(10)抵接形成轴向过盈配合，外螺纹段与内螺纹段相啮合，密封配合孔(7)与密封面(5)密封连接形成径向过盈配合。

2.根据权利要求1所述的气密封螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹段包括第一级外螺纹(3)和第二级外螺纹(4)，所述第二级外螺纹(4)的公称直径比第一级外螺纹(3)的公称直径小，所述内螺纹段包括第一级内螺纹(8)和第二级内螺纹(9)，所述第二级内螺纹(9)的公称直径比第一级内螺纹(8)的公称直径大，并且当内螺纹件(6)与外螺纹件(1)拧紧后，第一级外螺纹(3)和第二级内螺纹(9)啮合，第二级外螺纹(4)和第一级内螺纹(8)啮合。

3.根据权利要求1所述的气密封螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹段的螺牙和内螺纹段的螺牙之间在轴向上具有间隙。

4.根据权利要求3所述的气密封螺纹接头，其特征在于：所述的间隙为0.05～0.25mm。

5.根据权利要求1所述的气密封螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹段和内螺纹段的螺牙高度均为0.8～1.0mm，螺距均为6～8牙/25.4mm。

6.根据权利要求1所述的气密封螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹段和内螺纹段均为圆柱直螺纹结构。

7.根据权利要求1所述的气密封螺纹接头，其特征在于：所述扭矩台肩(2)为斜台肩，并且扭矩台肩(2)的台肩面与外螺纹件(1)的垂线之间的夹角α为25°～30°，所述抗扭端面(10)为与扭矩台肩(2)相配合抵接的斜端面。

8.根据权利要求1所述的气密封螺纹接头，其特征在于：所述密封面(5)为锥面，所述密封配合孔(7)为与密封面(5)相配合抵接的锥孔。

9.根据权利要求8所述的气密封螺纹接头，其特征在于：所述密封面(5)与外螺纹件的轴线之间的夹角β为14°～16°。

10.根据权利要求1所述的气密封螺纹接头，其特征在于：所述密封面(5)和密封配合孔(7)之间的径向过盈量为0.4～0.6mm。