CN215718531U - 油套管接头及油套管组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种油套管接头及油套管组件。油套管接头包括：外螺纹接头；内螺纹接头，与外螺纹接头螺纹连接；其中，沿平行于油套管接头的轴线的方向，外螺纹接头与内螺纹接头之间依次设有螺纹结构、第一凹槽、密封结构、第二凹槽以及台肩结构；螺纹结构包括设置在外螺纹接头的部分外壁面上的外螺纹段和与外螺纹段螺纹配合的内螺纹段，内螺纹段设置在内螺纹接头的部分内壁面上；其中，外螺纹段和内螺纹段的螺纹锥度均大于等于1:10且小于等于1:6，螺纹螺距均大于等于5牙/英寸且小于等于3牙/英寸，螺纹齿高均大于等于1.70mm且小于等于2.50mm。本实用新型的技术方案中，油套管接头易对扣、操作方便，具有优异气密封性能。

Description

油套管接头及油套管组件

技术领域

本实用新型涉及石油管工程技术领域，具体而言，涉及一种油套管接头及油套管组件。

背景技术

随着油气田开发环境越来越复杂，深井、超深井、高温高压井日益增多，油田一般采用提高管体的壁厚来应对井下超高的内压和外压，这也对厚壁管体用油套管螺纹接头的操作性能和使用性能提出了严格的要求，即要求油套管螺纹接头易对扣、操作方便，具有优异的内压和外压气密封性能。

若采用常规油套管接头用于厚壁油套管将造成油套管接头的上扣扭矩极大，往往超过了油田上扣设备能力，因此常规油套管接头难以用于厚壁油套管。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种油套管接头及油套管组件，油套管接头易对扣、上扣效率高、操作方便，具有优异的内压和外压气密封性能，能够满足油田用户对厚壁油套管接头的操作性能和使用性能要求，适合用于深井、超深井、高温高压气井等复杂井况，本申请的技术方案中，油套管接头适用于厚壁油套管。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种油套管接头，包括：外螺纹接头；内螺纹接头，与外螺纹接头螺纹连接；其中，沿平行于油套管接头的轴线的方向，外螺纹接头与内螺纹接头之间依次设有螺纹结构、第一凹槽、密封结构、第二凹槽以及台肩结构；螺纹结构包括设置在外螺纹接头的部分外壁面上的外螺纹段和与外螺纹段螺纹配合的内螺纹段，内螺纹段设置在内螺纹接头的部分内壁面上；其中，外螺纹段和内螺纹段的螺纹锥度均大于等于1:10且小于等于1:6，螺纹螺距均大于等于5牙/英寸且小于等于3牙/英寸，螺纹齿高均大于等于1.70mm且小于等于2.50mm。

进一步地，密封结构包括第一密封锥面和与部分第一密封锥面密封配合的第二密封锥面，第一密封锥面设置在外螺纹接头的部分外壁面上，第二密封锥面设置在内螺纹接头的部分内壁面上。

进一步地，密封结构还包括：第一圆弧R₁₀，设置在外螺纹接头的部分外壁面上；第二圆弧R₂₀；第三圆弧R₂₁，第二圆弧R₂₀和第三圆弧R₂₁均设置在内螺纹接头的至少部分内壁面上；由螺纹结构向台肩结构的方向，第一圆弧R₁₀和第一密封锥面依次连接，第二圆弧R₂₀、第二密封锥面和第三圆弧R₂₁依次连接；其中，由螺纹结构向台肩结构的方向，第一密封锥面和第二密封锥面均逐渐靠近油套管接头的轴线，且第一密封锥面与油套管接头的轴线之间具有夹角α₁，第二密封锥面与油套管接头的轴线之间具有夹角β₃。

进一步地，第一凹槽包括设置在外螺纹接头的部分外壁面上的第一圆柱面，由螺纹结构向台肩结构的方向，第一圆柱面、第一圆弧R₁₀和第一密封锥面依次连接；沿油套管接头的轴线方向，第一圆柱面的远离第一密封锥面的一端与台肩结构之间的距离为L₁₀，第一密封锥面的长度为L₁₁，第二密封锥面的中心与台肩结构之间的距离为L₂₀，第二密封锥面的长度为L₂₁；其中，15mm≤L₁₀≤20mm，0.7≤L₁₁/L₁₀≤0.9，0.6≤L₂₀/L₁₀≤0.8，2mm≤L₂₁≤4mm。

进一步地，4.10°≤α₁≤9.90°，0°≤β₃-α₁≤0.5°，R₁₀≥10mm。

进一步地，由螺纹结构向台肩结构的方向，内螺纹接头的内壁面上依次设有内螺纹段、第二密封锥面以及内台肩面，第一凹槽包括设置在内螺纹接头的部分内壁面上的凹槽结构以及设置在外螺纹接头的部分外壁面上的第一圆柱面，凹槽结构位于内螺纹段和第二密封锥面之间，凹槽结构和第一圆柱面配合形成第一凹槽。

进一步地，凹槽结构包括：第一外斜面；第二圆柱面；内斜面，由螺纹结构向台肩结构的方向，第一外斜面、第二圆柱面和内斜面依次连接，第一外斜面逐渐远离油套管接头的轴线，且第一外斜面与油套管接头的轴线之间具有夹角β₁，内斜面逐渐靠近油套管接头的轴线，且内斜面与油套管接头的轴线之间具有夹角β₂。

进一步地，10°≤β₁≤20°，30°≤β₂≤60°。

进一步地，由螺纹结构向台肩结构的方向，内螺纹接头的内壁面上依次设有第二密封锥面和内台肩面，第二凹槽包括：第三圆柱面；第四圆弧R₂₂，与第三圆柱面均设置在内螺纹接头的部分内壁面上，由螺纹结构向台肩结构的方向，第二密封锥面、第三圆柱面、第四圆弧R₂₂和内台肩面依次连接；其中，第三圆柱面、第四圆弧R₂₂、部分内台肩面和部分第一密封锥面共同形成第二凹槽。

进一步地，台肩结构包括：外台肩面，设置在外螺纹接头的端面并与第一密封锥面连接，外台肩面与竖直方向之间具有夹角α₂；内台肩面，设置在内螺纹接头的部分内壁面上并与第二密封锥面连接，内台肩面与竖直方向之间具有夹角β₄；其中，外台肩面与内台肩面过盈配合。

进一步地，外台肩面为外斜面，内台肩面为外斜面，由螺纹结构向台肩结构的方向，外台肩面和内台肩面均逐渐远离油套管接头的轴线。

进一步地，5°≤α₂≤15°，0°≤β₄-α₂≤1°。

进一步地，外螺纹接头具有第二外斜面，第二外斜面设置在外螺纹接头的部分内壁面上，由螺纹结构向台肩结构的方向，第二外斜面逐渐远离油套管接头的轴线并与外台肩面连接，第二外斜面与油套管接头的轴线之间具有夹角α₃。

进一步地，6°≤α₃≤20°。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种油套管组件，包括油套管和与油套管连接的油套管接头，其中，油套管接头为上述的油套管接头。

应用本实用新型的技术方案，通过螺纹结构的外螺纹段和内螺纹段之间的螺纹配合实现外螺纹接头与内螺纹接头之间的螺纹连接；通过对外螺纹段和内螺纹段的螺纹参数的设计，使油套管接头易对扣、上扣效率高、具有优异气密封性能等特点，能够满足油田用户对厚壁油套管接头的操作性能和使用性能要求，适合用于深井、超深井、高温高压气井等复杂井况，本申请的技术方案中，油套管接头适用于厚壁油套管。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的油套管接头的实施例的结构示意图；

图2示出了图1的油套管接头的外螺纹接头的结构示意图；

图3示出了图1的油套管接头的内螺纹接头的结构示意图；

图4示出了图2的A处的局部放大图；

图5示出了图3的B处的局部放大图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、外螺纹接头；11、第一密封锥面；12、外台肩面；13、第二外斜面；2、内螺纹接头；21、第二圆柱面；22、内斜面；23、第二密封锥面；24、第三圆柱面；25、内台肩面；10、第一圆柱面；20、第一外斜面；30、螺纹结构；31、外螺纹段；32、内螺纹段；40、第一凹槽；50、密封结构；60、第二凹槽；70、台肩结构。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

针对现有技术中油套管螺纹接头难以满足厚壁油套管对扭矩的要求，难以适用于厚壁油套管的问题，本实用新型及本实用新型的实施例提供了一种油套管接头及油套管组件。

如图1所示，本实用新型的实施例中，油套管接头包括外螺纹接头1和内螺纹接头2，内螺纹接头2与外螺纹接头1螺纹连接；其中，沿平行于油套管接头的轴线的方向，外螺纹接头1与内螺纹接头2之间依次设有螺纹结构30、第一凹槽40、密封结构50、第二凹槽60以及台肩结构70；螺纹结构30包括设置在外螺纹接头1的部分外壁面上的外螺纹段31和与外螺纹段31螺纹配合的内螺纹段32，内螺纹段32设置在内螺纹接头2的部分内壁面上；其中，外螺纹段31和内螺纹段32的螺纹锥度均大于等于1:10且小于等于1:6，螺纹螺距均大于等于5牙/英寸且小于等于3牙/英寸，螺纹齿高均大于等于1.70mm且小于等于2.50mm。

本实用新型的实施例中，通过螺纹结构30的外螺纹段31和内螺纹段32之间的螺纹配合实现外螺纹接头1与内螺纹接头2之间的螺纹连接；通过对外螺纹段31和内螺纹段32的螺纹参数(包括螺纹锥度、螺纹螺距和螺纹齿高)的设计，使油套管接头易对扣、上扣效率高、具有优异气密封性能等特点，能够满足油田用户对厚壁油套管接头的操作性能和使用性能要求，适合用于深井、超深井、高温高压气井等复杂井况，本申请的技术方案中，油套管接头适用于厚壁油套管。

由于旋拧外螺纹接头1和内螺纹接头2所需的扭矩较小，因此，容易操作外螺纹接头1和内螺纹接头2，使外螺纹接头1与内螺纹接头2之间的连接操作便捷，下井效率较高。

另外，密封结构50用于密封。第一凹槽40用于存储过量的螺纹脂，从而避免螺纹脂压力对密封性能的影响。第二凹槽60用于存储过量的螺纹脂，从而避免螺纹脂压力对密封性能的影响。

本实用新型的实施例中，油套管接头为厚壁用油套管螺纹接头，是由管体外螺纹接头和接箍内螺纹接头旋合组成的螺纹接头，外螺纹接头1加工在管端部外表面，内螺纹接头2加工在接箍端部内表面；油套管接头沿图1纸面的左右方向从左向右依次包括以下部位：螺纹结构30，第一凹槽40，密封结构50、第二凹槽60和台肩结构70。

该油套管接头的显著特点是接头壁厚远大于相同规格API接头的壁厚。由于接头壁厚越大，越易粘扣，所以该油套管接头设计的螺纹过盈量远小于API接头，且采用大螺距大锥度设计；采用弧面结合锥面金属密封结构，油套管接头的密封结构两侧均有凹槽结构。该厚壁用油套管螺纹接头易对扣、操作方便、上扣效率高、具有超高内压和外压气密封性能等特点。该厚壁用油套管螺纹接头在各种复杂载荷工况下仍然具有良好的结构完整性和密封完整性，可适用于深井、超深井、高温高压气井等地质情况复杂的油气井。

如图4和图5所示，本实用新型的实施例中，密封结构50包括第一密封锥面11和与部分第一密封锥面11密封配合的第二密封锥面23，第一密封锥面11设置在外螺纹接头1的部分外壁面上，第二密封锥面23设置在内螺纹接头2的部分内壁面上。

上述设置中，第二密封锥面23与部分第一密封锥面11密封配合实现密封，由于第二密封锥面23和第一密封锥面11均为锥面，因此，使得油套管接头的密封结构50的密封接触压力达到均匀分布，使密封结构50具有优异的密封分布状态，能够实现有效密封；相较于通过圆弧面和柱面配合实现密封的技术而言，本申请的技术方案中，油套管接头的密封结构50的密封效果较好。

如图4和图5所示，本实用新型的实施例中，密封结构50还包括第一圆弧R₁₀、第二圆弧R₂₀和第三圆弧R₂₁，第一圆弧R₁₀设置在外螺纹接头1的部分外壁面上；第二圆弧R₂₀和第三圆弧R₂₁均设置在内螺纹接头2的至少部分内壁面上；由螺纹结构30向台肩结构70的方向，第一圆弧R₁₀和第一密封锥面11依次连接，第二圆弧R₂₀、第二密封锥面23和第三圆弧R₂₁依次连接；其中，由螺纹结构30向台肩结构70的方向，第一密封锥面11和第二密封锥面23均逐渐靠近油套管接头的轴线，且第一密封锥面11与油套管接头的轴线之间具有夹角α₁，第二密封锥面23与油套管接头的轴线之间具有夹角β₃。

上述设置中，设置在外螺纹接头1上的第一圆弧R₁₀、第一密封锥面11与设置在内螺纹接头2上的第二圆弧R₂₀、第二密封锥面23和第三圆弧R₂₁一起形成油套管接头的实际密封接触部位，从而可以更好地实现密封作用。

该油套管螺纹接头的密封结构50采用弧面结合锥面金属密封结构；该油套管螺纹接头易对扣、上扣效率高、具有超高内压和外压气密封性能等特点，适合用于深井、超深井、高温高压气井等复杂井况。

该实际密封接触部位不是传统式临近台肩，而是远离台肩部位，这大大降低了油套管接头的密封性能受台肩受力状态的影响，提高了密封性能的稳健性，同时提高了油套管接头的抗压缩性能和抗过扭性能。

如图1至图5所示，本实用新型的实施例中，第一凹槽40包括设置在外螺纹接头1的部分外壁面上的第一圆柱面10，由螺纹结构30向台肩结构70的方向，第一圆柱面10、第一圆弧R₁₀和第一密封锥面11依次连接；沿油套管接头的轴线方向，第一圆柱面10的远离第一密封锥面11的一端与台肩结构70之间的距离为L₁₀，第一密封锥面11的长度为L₁₁，第二密封锥面23的中心与台肩结构70之间的距离为L₂₀，第二密封锥面23的长度为L₂₁；其中，15mm≤L₁₀≤20mm，0.7≤L₁₁/L₁₀≤0.9，0.6≤L₂₀/L₁₀≤0.8，2mm≤L₂₁≤4mm。

发明人知道一种名称为“油套管螺纹接头”的技术方案，该技术方案螺纹为改进的偏梯形结构，密封结构采用了外密封面为柱面，内密封面为球面的结构，该密封结构生产加工及检测困难，而且密封结构容易意外损伤。

本实用新型的实施例中，基于厚壁用油套管螺纹接头规格的不同，外螺纹接头1的鼻端长度L₁₀满足下面公式：15mm≤L₁₀≤20mm。外螺纹接头1的第一密封锥面11的长度L₁₁与鼻端长度L₁₀的比值范围为：0.7≤L₁₁/L₁₀≤0.9。内螺纹接头2的第二密封锥面23的长度L₂₁的范围为：2mm≤L₂₁≤4mm。内螺纹接头2的第二密封锥面23的中心到内台肩面25的距离L₂₀与外螺纹接头1的鼻端长度L₁₀满足下面公式：0.6≤L₂₀/L₁₀≤0.8。

这样设置后，外内螺纹旋合后油套管螺纹接头的密封接触部位远离台肩部位，密封接触部位刚度得到提高，有效避免了密封接触状态受台肩受力状态的影响和过量螺纹脂的影响，从而使得螺纹接头在复杂工况下密封性能具有优异的稳定性能和压缩性能。

优选地，本实用新型的实施例中，4.10°≤α₁≤9.90°，0°≤β₃-α₁≤0.5°，R₁₀≥10mm。

本实用新型的实施例中，外螺纹接头1的第一密封锥面11的角度α₁的范围为：4.10°≤α₁≤9.90°，该范围内的密封角度使得油套管螺纹接头具有优异的密封分布状态以及良好的密封面抗粘扣性能。外螺纹接头1的第一圆弧R₁₀的范围为：R₁₀≥10mm，大圆弧角设计能有效降低密封接触压力的一侧的峰值，降低粘扣概率。内螺纹接头2的第二密封锥面23的角度β₃与外螺纹接头1的第一密封锥面11的角度α₁满足下面公式：0°≤β₃-α₁≤0.5°，这补偿了由于管端缩颈的影响造成靠近管端一侧的密封接触压力降低，从而得螺纹接头密封接触压力达到均匀分布，实现稳健的密封效果。

如图3和图5所示，本实用新型的实施例中，由螺纹结构30向台肩结构70的方向，内螺纹接头2的内壁面上依次设有内螺纹段32、第二密封锥面23以及内台肩面25，第一凹槽40包括设置在内螺纹接头2的部分内壁面上的凹槽结构以及设置在外螺纹接头1的部分外壁面上的第一圆柱面10，凹槽结构位于内螺纹段32和第二密封锥面23之间，凹槽结构和第一圆柱面10配合形成第一凹槽40。

上述设置中，凹槽结构和第一圆柱面10配合形成第一凹槽40，第一凹槽40可以存储过量的螺纹脂，从而避免螺纹脂压力对密封性能的影响。

如图5所示，本实用新型的实施例中，凹槽结构包括第一外斜面20、第二圆柱面21和内斜面22，由螺纹结构30向台肩结构70的方向，第一外斜面20、第二圆柱面21和内斜面22依次连接，第一外斜面20逐渐远离油套管接头的轴线，且第一外斜面20与油套管接头的轴线之间具有夹角β₁，内斜面22逐渐靠近油套管接头的轴线，且内斜面22与油套管接头的轴线之间具有夹角β₂。

本实用新型的实施例中，设置在内螺纹接头2上的第一外斜面20、第二圆柱面21和内斜面22一起构成凹槽结构，凹槽结构和第一圆柱面10配合形成第一凹槽40，可以存储螺纹部位过量的螺纹脂，从而避免螺纹脂压力对密封性能的影响。

优选地，本实用新型的实施例中，10°≤β₁≤20°，30°≤β₂≤60°。这样设置，便于加工，方便走刀，便于存储螺纹脂。

优选地，β₂为45°。

如图3和图5所示，本实用新型的实施例中，由螺纹结构30向台肩结构70的方向，内螺纹接头2的内壁面上依次设有第二密封锥面23和内台肩面25，第二凹槽60包括第三圆柱面24和第四圆弧R₂₂，第四圆弧R₂₂与第三圆柱面24均设置在内螺纹接头2的部分内壁面上，由螺纹结构30向台肩结构70的方向，第二密封锥面23、第三圆柱面24、第四圆弧R₂₂和内台肩面25依次连接；其中，第三圆柱面24、第四圆弧R₂₂、部分内台肩面25和部分第一密封锥面11共同形成第二凹槽60。

上述设置中，第三圆柱面24、第四圆弧R₂₂、部分内台肩面25和部分第一密封锥面11共同形成第二凹槽60，使得在密封结构50和台肩结构70之间形成第二凹槽60，第二凹槽60可以存储台肩部位过量的螺纹脂，从而避免螺纹脂压力对密封性能的影响。

如图1、图4和图5所示，本实用新型的实施例中，台肩结构70包括外台肩面12和内台肩面25，外台肩面12设置在外螺纹接头1的端面并与第一密封锥面11连接，外台肩面12与竖直方向之间具有夹角α₂；内台肩面25设置在内螺纹接头2的部分内壁面上并与第二密封锥面23连接，内台肩面25与竖直方向之间具有夹角β₄；其中，外台肩面12与内台肩面25过盈配合。

本实用新型的实施例中，外内螺纹旋合后，外台肩面12和内台肩面25相互过盈接触，形成台肩结构70，台肩结构70能够提高油套管螺纹接头抗压缩性能，起到辅助密封的作用。

如图4和图5所示，本实用新型的实施例中，外台肩面12为外斜面，内台肩面25为外斜面，由螺纹结构30向台肩结构70的方向，外台肩面12和内台肩面25均逐渐远离油套管接头的轴线。这样设置，便于加工，外台肩面12与内台肩面25之间容易配合，方便操作。

优选地，本实用新型的实施例中，5°≤α₂≤15°，0°≤β₄-α₂≤1°。

本实用新型的实施例中，外螺纹接头1的外台肩面12的角度α₂的范围为：5°≤α₂≤15°，这使得台肩过盈接触后台肩面受力较为均匀，从而使得油套管螺纹接头具有良好的压缩性能。内螺纹接头2的内台肩面25的角度β₃与外螺纹接头1的外台肩面12的角度α₂满足如下公式：0°≤β₄-α₂≤1°，通过上述设置，补偿了由于管体管端缩颈的影响造成靠近管内侧台肩过盈量减小，这使得台肩面接触受力较为均匀，从而使得螺纹接头的具有良好的压缩性能。

如图4所示，本实用新型的实施例中，外螺纹接头1具有第二外斜面13，第二外斜面13设置在外螺纹接头1的部分内壁面上，由螺纹结构30向台肩结构70的方向，第二外斜面13逐渐远离油套管接头的轴线并与外台肩面12连接，第二外斜面13与油套管接头的轴线之间具有夹角α₃。

通过上述设置，使得密封接触部位厚度在较优值，从而使得螺纹接头在密封接触状态和抗粘扣性能之间得到较好平衡。

优选地，本实用新型的实施例中，6°≤α₃≤20°。

本实用新型的实施例中，设置在外螺纹接头1的管端内表面上的第二外斜面13的角度α₃的范围为：6°≤α₃≤20°，通过上述设置，使得密封接触部位厚度在较优值，从而使得螺纹接头在密封接触状态和抗粘扣性能之间得到较好平衡。

本实用新型及本实用新型的实施例提供了一种厚壁用油套管螺纹接头，该厚壁用油套管螺纹接头易对扣、操作方便、上扣效率高、具有超高内压和外压气密封性能等特点。该厚壁用油套管螺纹接头在各种复杂载荷工况下仍然具有良好的结构完整性和密封完整性，可适用于深井、超深井、高温高压气井等地质情况复杂的油气井。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用以下技术方案：

本实用新型的实施例中，厚壁用油套管螺纹接头(如图1所示)，由管体外螺纹接头1(如图2所示)和接箍内螺纹接头2(如图2所示)拧接组合而成。

在管体管端外表面加工外螺纹接头1(如图2所示)，外螺纹接头1上设有管体螺纹部位(即外螺纹段31)、第一圆柱面10、第一圆弧R₁₀、角度为α₁的第一密封锥面11、第五圆弧R₁₁，角度为α₂的外台肩面12以及加工在管端内表面的角度为α₃的第二外斜面13。其中第一密封锥面11的长度L₁₁与鼻端长度L₁₀为给定范围值，第一密封锥面11的角度α₁为给定范围值，外螺纹接头1的局部放大图如图4所示。

在接箍内表面加工内螺纹接头2(如图3所示)，内螺纹接头2上设有接箍螺纹部位(即内螺纹段32)、角度为β₁的第一外斜面20、第二圆柱面21、角度为β₂的内斜面22、第二圆弧R₂₀、角度为β₃的第二密封锥面23、第三圆弧R₂₁、第三圆柱面24、第四圆弧R₂₂以及角度为β₄的内台肩面25。其中第二密封锥面23的角度为β₃为给定范围值，第二密封锥面23的中心到内台肩面25的长度L₂₀和第二密封锥面23的长度L₂₁为给定范围值，内螺纹接头2的局部放大图如图5所示。

其中，本实用新型的实施例中，油套管螺纹接头的关键具体参数为：

油套管螺纹接头的螺纹结构30的螺纹锥度为1:6～1:10，螺纹螺距为3牙/英寸～5牙/英寸，螺纹齿高为1.70mm～2.50mm。

外螺纹接头1的鼻端长度L₁₀满足下面公式：15mm≤L₁₀≤20mm，外螺纹接头1的第一密封锥面11的长度L₁₁与鼻端长度L₁₀的比值范围为：0.7≤L₁₁/L₁₀≤0.9，外螺纹接头1的第一密封锥面11的角度α₁的范围为：4.10°≤α₁≤9.90°，外螺纹接头1的第一圆弧R₁₀的范围为：R₁₀≥10mm，外螺纹接头1的外台肩面12的角度α₂的范围为：5°≤α₂≤15°，外螺纹接头1的第二外斜面13的角度α₃的范围为：6°≤α₃≤20°。

内螺纹接头2的第一外斜面20的角度β₁的范围为：10°≤β₁≤20°，内斜面22的角度β₂的范围为30°≤β₂≤60°(优选地，角度β₂为45°)，内螺纹接头2的第二密封锥面23的角度β₃与外螺纹接头1的第一密封锥面11的角度α₁满足下面公式：0°≤β₃-α₁≤0.5°，内螺纹接头2的第二密封锥面23的长度L₂₁的范围为：2mm≤L₂₁≤4mm，内螺纹接头2的内台肩面25的角度β₄与外螺纹接头1的外台肩面12的角度α₂满足下面公式：0°≤β₄-α₂≤1°，内螺纹接头2的第二密封锥面23的中心到内台肩面25的距离L₂₀与外螺纹接头1的鼻端长度L₁₀满足下面公式：0.6≤L₂₀/L₁₀≤0.8。以上关键参数的设计，使得该螺纹接头具有易对扣、操作方便，具有超高的内压和外压气密封性能。

本实用新型的实施例具有以下优点：

1、采用了优化的螺纹锥度、螺距、齿高以及优化的密封面结构及密封面位置，极大提高了厚壁套管螺纹接头的操作性能和使用性能；

2、油套管螺纹接头拧接后，实际密封接触部位两侧形成凹槽结构，可以储存下井操作中涂抹多余的螺纹脂，降低螺纹脂压力对螺纹接头性能的影响；

3、外螺纹接头上的密封面和内螺纹接头上的密封面角度的关系补偿了由于管端缩颈的影响造成靠近管端一侧的密封接触压力降低，从而得螺纹接头密封接触压力达到均匀分布，实现稳健的密封效果；

4、外螺纹接头上的外台肩面和内螺纹接头上的内顶台肩角度的关系补偿了由于管体管端缩颈的影响造成靠近管内侧台肩过盈量减小，这使得台肩面较为均匀受力接触，从而使得螺纹接头的具有良好的压缩性能。

本申请属于石油管工程领域，涉及一种高性能厚壁用油套管螺纹接头，主要用于深井、超深井、高温高压气井以及对内压和外压气密封性能要求苛刻的井况。是一种主要用于石油工业中的套管和接箍上的螺纹接头及采用该结构的油套管和接箍，是石油管技术领域。

本实用新型的实施例中，油套管组件包括油套管和与油套管连接的油套管接头，其中，油套管接头为上述的油套管接头。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，油套管为管状结构，油套管接头的外螺纹接头1与油套管的一端连接形成一体结构(本实用新型的实施例中，外螺纹接头1加工在油套管的一端的外表面上，也就是外螺纹接头1与油套管为一体成型结构，当然，还可以根据实际需要，使外螺纹接头1与油套管分体设置并连接形成一体结构)，外螺纹接头1也为管状结构；内螺纹接头2也为管状结构，内螺纹接头2与外螺纹接头1螺纹连接。内螺纹接头2加工在接箍的内表面，通过内螺纹接头2与外螺纹接头1的连接，实现油套管通过油套管接头与接箍连接的目的(当然，在本申请的替代实施例中，还可以根据实际需要，使内螺纹接头2加工在另一个油套管的内表面，这样，通过内螺纹接头2与外螺纹接头1的连接，可以实现两个油套管相互连接的目的)。

由于本申请的油套管组件包括本申请的油套管接头，因此，本申请的油套管组件也具有本申请的油套管接头的上述优点，此处不再赘述。

对本申请的技术方案进行应用，管体采用206.38mm×17.25mm规格套管，钢级为140V，接箍外径229.00mm。

油套管螺纹接头的几何参数为：螺距P＝4牙/英寸，螺纹锥度1:8，L₁₀＝18.5mm，L₁₁/L₁₀＝0.86，α₁＝6.7°，R₁₀＝30mm，α₂＝8°，α₃＝10°。β₁＝15°，β₂＝45°，β₃-α₁＝0.4°，L₂₁＝3.8mm，β₄-α₂＝1°，L₂₀/L₁₀＝0.75。

该套管螺纹接头的上扣扭矩为36500N.m，连接强度达到9886kN，抗压缩强度达到8897kN，抗内压气密封性能达到145Mpa以上，抗外压气密封性能达到146Mpa以上，抗弯曲能力达到20°/30米以上，而且满足3次上卸扣不粘扣的要求。同时该套管螺纹接头对扣、入扣等操作性好，具有优异密封性能的稳健性。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：通过螺纹结构的外螺纹段和内螺纹段之间的螺纹配合实现外螺纹接头与内螺纹接头之间的螺纹连接；通过对外螺纹段和内螺纹段的螺纹参数(包括螺纹锥度、螺纹螺距和螺纹齿高)的设计，使油套管接头易对扣、上扣效率高、具有优异气密封性能等特点，能够满足油田用户对厚壁油套管接头的操作性能和使用性能要求，适合用于深井、超深井、高温高压气井等复杂井况，本申请的技术方案中，油套管接头适用于厚壁油套管。由于旋拧外螺纹接头和内螺纹接头所需的扭矩较小，因此，容易操作外螺纹接头和内螺纹接头，使外螺纹接头与内螺纹接头之间的连接操作便捷，下井效率较高。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (15)

1.一种油套管接头，其特征在于，包括：

外螺纹接头(1)；

内螺纹接头(2)，与所述外螺纹接头(1)螺纹连接；

其中，沿平行于油套管接头的轴线的方向，所述外螺纹接头(1)与所述内螺纹接头(2)之间依次设有螺纹结构(30)、第一凹槽(40)、密封结构(50)、第二凹槽(60)以及台肩结构(70)；

所述螺纹结构(30)包括设置在所述外螺纹接头(1)的部分外壁面上的外螺纹段(31)和与所述外螺纹段(31)螺纹配合的内螺纹段(32)，所述内螺纹段(32)设置在所述内螺纹接头(2)的部分内壁面上；

其中，所述外螺纹段(31)和所述内螺纹段(32)的螺纹锥度均大于等于1:10且小于等于1:6，螺纹螺距均大于等于5牙/英寸且小于等于3牙/英寸，螺纹齿高均大于等于1.70mm且小于等于2.50mm。

2.根据权利要求1所述的油套管接头，其特征在于，所述密封结构(50)包括第一密封锥面(11)和与部分所述第一密封锥面(11)密封配合的第二密封锥面(23)，所述第一密封锥面(11)设置在所述外螺纹接头(1)的部分外壁面上，所述第二密封锥面(23)设置在所述内螺纹接头(2)的部分内壁面上。

3.根据权利要求2所述的油套管接头，其特征在于，所述密封结构(50)还包括：

第一圆弧R₁₀，设置在所述外螺纹接头(1)的部分外壁面上；

第二圆弧R₂₀；

第三圆弧R₂₁，所述第二圆弧R₂₀和所述第三圆弧R₂₁均设置在所述内螺纹接头(2)的至少部分内壁面上；由所述螺纹结构(30)向所述台肩结构(70)的方向，所述第一圆弧R₁₀和所述第一密封锥面(11)依次连接，所述第二圆弧R₂₀、所述第二密封锥面(23)和所述第三圆弧R₂₁依次连接；

其中，由所述螺纹结构(30)向所述台肩结构(70)的方向，所述第一密封锥面(11)和所述第二密封锥面(23)均逐渐靠近所述油套管接头的轴线，且所述第一密封锥面(11)与所述油套管接头的轴线之间具有夹角α₁，所述第二密封锥面(23)与所述油套管接头的轴线之间具有夹角β₃。

4.根据权利要求3所述的油套管接头，其特征在于，所述第一凹槽(40)包括设置在所述外螺纹接头(1)的部分外壁面上的第一圆柱面(10)，由所述螺纹结构(30)向所述台肩结构(70)的方向，所述第一圆柱面(10)、所述第一圆弧R₁₀和所述第一密封锥面(11)依次连接；沿所述油套管接头的轴线方向，所述第一圆柱面(10)的远离所述第一密封锥面(11)的一端与所述台肩结构(70)之间的距离为L₁₀，所述第一密封锥面(11)的长度为L₁₁，所述第二密封锥面(23)的中心与所述台肩结构(70)之间的距离为L₂₀，所述第二密封锥面(23)的长度为L₂₁；

其中，15mm≤L₁₀≤20mm，0.7≤L₁₁/L₁₀≤0.9，0.6≤L₂₀/L₁₀≤0.8，2mm≤L₂₁≤4mm。

5.根据权利要求3所述的油套管接头，其特征在于，4.10°≤α₁≤9.90°，0°≤β₃-α₁≤0.5°，R₁₀≥10mm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的油套管接头，其特征在于，由所述螺纹结构(30)向所述台肩结构(70)的方向，所述内螺纹接头(2)的内壁面上依次设有所述内螺纹段(32)、第二密封锥面(23)以及内台肩面(25)，所述第一凹槽(40)包括设置在所述内螺纹接头(2)的部分内壁面上的凹槽结构以及设置在所述外螺纹接头(1)的部分外壁面上的第一圆柱面(10)，所述凹槽结构位于所述内螺纹段(32)和所述第二密封锥面(23)之间，所述凹槽结构和所述第一圆柱面(10)配合形成所述第一凹槽(40)。

7.根据权利要求6所述的油套管接头，其特征在于，所述凹槽结构包括：

第一外斜面(20)；

第二圆柱面(21)；

内斜面(22)，由所述螺纹结构(30)向所述台肩结构(70)的方向，所述第一外斜面(20)、所述第二圆柱面(21)和所述内斜面(22)依次连接，所述第一外斜面(20)逐渐远离所述油套管接头的轴线，且所述第一外斜面(20)与所述油套管接头的轴线之间具有夹角β₁，所述内斜面(22)逐渐靠近所述油套管接头的轴线，且所述内斜面(22)与所述油套管接头的轴线之间具有夹角β₂。

8.根据权利要求7所述的油套管接头，其特征在于，10°≤β₁≤20°，30°≤β₂≤60°。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的油套管接头，其特征在于，由所述螺纹结构(30)向所述台肩结构(70)的方向，所述内螺纹接头(2)的内壁面上依次设有第二密封锥面(23)和内台肩面(25)，所述第二凹槽(60)包括：

第三圆柱面(24)；

第四圆弧R₂₂，与所述第三圆柱面(24)均设置在所述内螺纹接头(2)的部分内壁面上，由所述螺纹结构(30)向所述台肩结构(70)的方向，所述第二密封锥面(23)、所述第三圆柱面(24)、所述第四圆弧R₂₂和所述内台肩面(25)依次连接；

其中，所述第三圆柱面(24)、所述第四圆弧R₂₂、部分所述内台肩面(25)和部分第一密封锥面(11)共同形成所述第二凹槽(60)。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的油套管接头，其特征在于，所述台肩结构(70)包括：

外台肩面(12)，设置在所述外螺纹接头(1)的端面并与第一密封锥面(11)连接，所述外台肩面(12)与竖直方向之间具有夹角α₂；

内台肩面(25)，设置在所述内螺纹接头(2)的部分内壁面上并与第二密封锥面(23)连接，所述内台肩面(25)与竖直方向之间具有夹角β₄；

其中，所述外台肩面(12)与所述内台肩面(25)过盈配合。

11.根据权利要求10所述的油套管接头，其特征在于，所述外台肩面(12)为外斜面，所述内台肩面(25)为外斜面，由所述螺纹结构(30)向所述台肩结构(70)的方向，所述外台肩面(12)和所述内台肩面(25)均逐渐远离所述油套管接头的轴线。

12.根据权利要求10所述的油套管接头，其特征在于，5°≤α₂≤15°，0°≤β₄-α₂≤1°。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的油套管接头，其特征在于，所述外螺纹接头(1)具有第二外斜面(13)，所述第二外斜面(13)设置在所述外螺纹接头(1)的部分内壁面上，由所述螺纹结构(30)向所述台肩结构(70)的方向，所述第二外斜面(13)逐渐远离所述油套管接头的轴线并与外台肩面(12)连接，所述第二外斜面(13)与所述油套管接头的轴线之间具有夹角α₃。

14.根据权利要求13所述的油套管接头，其特征在于，6°≤α₃≤20°。

15.一种油套管组件，其特征在于，包括油套管和与所述油套管连接的油套管接头，其中，所述油套管接头为权利要求1至14中任一项所述的油套管接头。

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