CN216894281U - 一种可与api圆螺纹互换的气密封接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可与API圆螺纹互换的气密封接头，包括通过螺纹连接的接箍和管体，所述接箍和管体拥有共同的轴线，所述接箍内壁设置有内螺纹，所述管体外壁设置有外螺纹，所述内螺纹的齿形由内螺纹导向面、内螺纹齿顶圆弧、内螺纹圆弧形承载面和内螺纹齿底圆弧组成；所述外螺纹的齿形由外螺纹导向面、外螺纹齿底圆弧、外螺纹圆弧形承载面和外螺纹齿顶圆弧组成；改进了螺纹齿形，保持螺纹导向面不变，将承载面设置成圆弧形；在接箍中部设置扭矩内台肩，并在台肩上设置了轴向密封装置，提高了接头的密封能力，该接头克服了API圆螺纹连接效率低、密封性能差的缺点，具有与管体相当的连接强度，气密封能力达到管体内壁屈服压力的80％以上。

Description

一种可与API圆螺纹互换的气密封接头

技术领域

本实用新型属于油井管螺纹接头技术领域，具体涉及一种可与API圆螺纹互换的气密封接头。

背景技术

石油行业中开采石油、天然气的油套管通常是通过螺纹接头起来，形成长达数千米的管柱，其中接头部位是整个管柱中的薄弱环节，目前油套管螺纹接头中有半数以上是API圆螺纹形式，API圆螺纹属于一种标准化螺纹，严格按照 API标准加工和检验，优点是技术成熟，加工效率高，互换性好。但是API圆螺纹由于结构设计的原因，也存在很多不足之处，比较突出的一是连接强度较低，一般只有管体强度的60～80％，二是密封性能差，特别是气密封性能更差，不能用于天然气井的开采。

为了克服API圆螺纹的上述缺点，不少油套管生产厂开发了新的螺纹接头形式，概况起来主要有两类：一类是特殊螺纹接头，这类接头完全摒弃了API圆螺纹形式，采用连接效率较高的梯形螺纹，同时设置有金属/金属径向密封结构，所以特殊螺纹接头主要是解决连接强度和气密封问题。但是，特殊螺纹与API 圆螺纹不能互换，而且由于专利技术的保护，不同的特殊螺纹之间也不能互换，这为油田使用特殊螺纹接头带来极大的不便。另外一类是可以与API圆螺纹互换的接头，这类接头通过在接箍中间位置增加一个扭矩台肩，对接头的密封性能有一定改善，但螺纹采用的是API圆螺纹，连接效率没有任何改善，因此也限制了这种接头的推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可与API圆螺纹互换的气密封接头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可与API圆螺纹互换的气密封接头，包括通过螺纹连接的接箍和管体，所述接箍和管体拥有共同的轴线，所述接箍内壁设置有内螺纹，所述管体外壁设置有外螺纹，所述内螺纹的齿形由内螺纹导向面、内螺纹齿顶圆弧、内螺纹圆弧形承载面和内螺纹齿底圆弧组成；所述外螺纹的齿形由外螺纹导向面、外螺纹齿底圆弧、外螺纹圆弧形承载面和外螺纹齿顶圆弧组成，所述内螺纹圆弧形承载面和外螺纹圆弧形承载面的圆弧半径相同。

优选的，所述内螺纹、外螺纹的螺纹导向面、外螺纹导向面均为平面，牙型半角30°，所述内螺纹齿底圆弧、外螺纹齿底圆弧半径均为0.36mm或0.44mm，所述内螺纹齿顶圆弧、外螺纹齿顶圆弧半径均为0.44mm或0.51mm。

优选的，所述接箍和管体旋合后，内螺纹、外螺纹形成径向过盈配合，其过盈量范围为0.198～0.254mm。

优选的，所述接箍内壁中间位置还开设有接箍内台肩，所述接箍内台肩的端面到接箍中面的距离为J，其中J的长度为12.7mm，在所述内台肩的端面上开设有矩形槽，所述矩形槽的内部放置有密封垫圈。

优选的，所述矩形槽与接箍内台肩内壁的之间存在间距。

优选的，在所述接箍和管体旋合后，所述接箍内台肩与管体端部轴向过盈配合，过盈量范围为0.05～0.10mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

改进了螺纹齿形，保持螺纹导向面不变，将承载面设置成圆弧形，提高了螺纹连接效率；在接箍中部设置扭矩内台肩，并在台肩上设置了轴向密封装置，提高了接头的密封能力，该接头克服了API圆螺纹连接效率低、密封性能差的缺点，具有与管体相当的连接强度，气密封能力达到管体内壁屈服压力的80％以上，同时还可以与API圆螺纹互换。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为API圆螺纹接头的结构示意图；

图3为本实用新型中图1的A区域放大示意图；

图4为本实用新型的内螺纹牙型示意图；

图5为本实用新型的外螺纹牙型图；

图6为本实用新型中扭矩台肩及矩形槽结构的放大图。

图中：1、接箍；2、内螺纹；3、接箍内台肩；4、接箍中面；5、矩形槽； 6、密封垫圈；7、轴线；8、外螺纹；9、管体；10、内螺纹导向面；11、内螺纹齿顶圆弧；12、内螺纹圆弧形承载面；13、内螺纹齿底圆弧；14、外螺纹导向面；15、外螺纹齿底圆弧；16、外螺纹圆弧形承载面；17、外螺纹齿顶圆弧。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型是一种可与API圆螺纹互换的气密封接头，包括通过螺纹连接的接箍1和管体9，接箍1和管体9拥有共同的轴线7，所述接箍 1内壁设置有内螺纹2，所述管体9外壁设置有外螺纹8，所述接箍⑴内壁除内螺纹2外，还在中间位置设置有接箍内台肩3，接箍内台肩3的端面到接箍中面4的距离为J，J值大小符合API标准的规定，在内台肩3的端面上设置一矩形槽5，槽中用来放置橡胶或金属材质的密封垫圈6。

图2是API圆螺纹接头的结构示意图，作为与本实用新型的对比；API圆螺纹接头包括接箍1和管体9两部分，在接箍1内壁设置有API内螺纹，在管体9 外壁设置有API外螺纹，接头拧紧后，管体9端面到接箍中面的距离为J，J值大小在API标准中有明确的规定，一般J＝12.7mm。

对比图1、图2可知，本实用新型在API圆螺纹接头的基础上，进行了两处改进：一是螺纹形状改进，二是在接箍1中间位置增加了接箍内台肩3。

图3是图1中A部分的放大图，也就是本实用新型内螺纹2与外螺纹8的啮合图，图4、图5则分别是内螺纹2和外螺纹8的牙形图；其中，内螺纹2的齿形由内螺纹导向面10、内螺纹齿顶圆弧11、内螺纹圆弧形承载面12和内螺纹齿底圆弧13组成；外螺纹8的齿形由外螺纹导向面14、外螺纹齿底圆弧15、外螺纹圆弧形承载面16和外螺纹齿顶圆弧17组成；内螺纹圆弧形承载面12和外螺纹圆弧形承载面16的圆弧半径相同，均为7.8mm，或9.2mm，分别对应于10牙圆螺纹与8牙圆螺纹；内螺纹导向面10、外螺纹导向面14，牙型半角30°，与API圆螺纹相同，内螺纹齿底圆弧13和半径均为0.36mm或0.44mm，分别对应于10牙圆螺纹以及对应于8牙圆螺纹，内螺纹齿顶圆弧11、外螺纹齿顶圆弧 17半径均为0.44mm或0.51mm，分别对应于10牙圆螺纹以及8牙圆螺纹，也与 API圆螺纹一致。

本实用新型在API圆螺纹基础上，将承载面设置为圆弧形，内螺纹圆弧形承载面12和外螺纹圆弧形承载面16的圆弧半径相同，从而最大限度地保证了接头在拉伸载荷作用下，内螺纹圆弧形承载面12和外螺纹圆弧形承载面16紧密贴合，受力均匀，与API圆螺纹相比，由于本实用新型采用了圆弧形的螺纹承载面，在拉伸载荷作用下，啮合螺纹间的恶性径向分力大幅减小，从而可显著提高接头的连接效率，避免接头发生脱扣失效，与此同时，本实用新型螺纹的导向面、螺距、齿高、锥度、齿顶、齿底圆弧等均与API圆螺纹相同，使得本使用新型可以与API圆螺纹接头互换，在紧急情况下，可以与API圆螺纹互换使用。

为了达到最好的配合效果，接箍1和管体9旋合后，内螺纹2、外螺纹8形成径向过盈配合，过盈量范围为0.198～0.254mm。

图6是本实用新型的扭矩台肩及矩形槽结构的放大图，即图1中B区域的放大示意图，接箍1内壁除内螺纹2外，还在中间位置设置有接箍内台肩3，接箍内台肩3的端面到接箍中面4的距离为J，J值大小符合API标准的规定，在内台肩3的端面上设置一矩形槽5，矩形槽5中用来放置橡胶或金属材质的密封垫圈6，其中矩形槽5的宽M＝2～3mm、深度N＝1～3mm、矩形槽5距离接箍内台肩3内壁的距离H＝1～1.5mm，接箍1和管体9旋合后，接箍内台肩3与管体9 端部轴向过盈配合，过盈量范围为0.05～0.10mm，接箍内台肩3的长度范围恰好弥补了API圆螺纹的J值，并使管体9与接箍1拥有相同的内径，使管内流体顺畅流动，接头拧紧后，管体9端面与接箍内台肩3发生轴向过盈配合，压紧矩形槽5中放置的橡胶或者金属材质的密封垫圈6，从而密封住管体9内、外的气体或液体压力，起密封作用，同时还与内螺纹2、外螺纹8一起分担一部分上扣扭矩，与API圆螺纹接头相比，本实用新型螺纹部分承担的扭矩显著降低，从而可改善啮合螺纹的应力集中程度，避免螺纹粘扣失效。

本实用新型操作时，将接箍1先旋入管体9，旋入时应将接箍1的内螺纹2 与管体的外螺纹8先旋入3～7扣，将内螺纹2与管体的外螺纹8对扣，然后人力旋入，以人力旋合不动时停止，将已经手紧旋合在一起的接箍1和管体9用拧接机器进行进一步拧紧到过盈配合状态。

在拧紧过程中，内螺纹2与外螺纹8首先形成径向过盈配合状态，然后接箍内台肩3与管体9端面开始接触，挤压矩形槽5中的橡胶或者金属材质的密封垫圈6，并产生轴向过盈配合，当达到一定扭矩后，接头处于旋合状态，在台肩面上形成较高的接触压力。

本实用新型加工简单方便，使用范围广，安全可靠，具有与管体相当的连接强度，气密封能力达到管体内壁屈服压力的80％以上，同时还可以与API圆螺纹互换，可以满足油田的使用要求。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种可与API圆螺纹互换的气密封接头，包括通过螺纹连接的接箍(1)和管体(9)，所述接箍(1)和管体(9)拥有共同的轴线(7)，所述接箍(1)内壁设置有内螺纹(2)，所述管体(9)外壁设置有外螺纹(8)，其特征在于：所述内螺纹(2)的齿形由内螺纹导向面(10)、内螺纹齿顶圆弧(11)、内螺纹圆弧形承载面(12)和内螺纹齿底圆弧(13)组成；所述外螺纹(8)的齿形由外螺纹导向面(14)、外螺纹齿底圆弧(15)、外螺纹圆弧形承载面(16)和外螺纹齿顶圆弧(17)组成，所述内螺纹圆弧形承载面(12)和外螺纹圆弧形承载面(16)的圆弧半径相同。

2.根据权利要求1所述的一种可与API圆螺纹互换的气密封接头，其特征在于：所述内螺纹(2)、外螺纹(8)的螺纹导向面(10)、外螺纹导向面(14)均为平面，牙型半角30°，所述内螺纹齿底圆弧(13)、外螺纹齿底圆弧(15)半径均为0.36mm或0.44mm，所述内螺纹齿顶圆弧(11)、外螺纹齿顶圆弧(17)半径均为0.44mm或0.51mm。

3.根据权利要求1所述的一种可与API圆螺纹互换的气密封接头，其特征在于：所述接箍(1)和管体(9)旋合后，内螺纹(2)、外螺纹(8)形成径向过盈配合，其过盈量范围为0.198～0.254mm。

4.根据权利要求1所述的一种可与API圆螺纹互换的气密封接头，其特征在于：所述接箍(1)内壁中间位置还开设有接箍内台肩(3)，所述接箍内台肩(3)的端面到接箍中面(4)的距离为J，其中J的长度为12.7mm，在所述内台肩(3)的端面上开设有矩形槽(5)，所述矩形槽(5)的内部放置有密封垫圈(6)。

5.根据权利要求4所述的一种可与API圆螺纹互换的气密封接头，其特征在于：所述矩形槽(5)与接箍内台肩(3)内壁的之间存在间距。

6.根据权利要求4所述的一种可与API圆螺纹互换的气密封接头，其特征在于：在所述接箍(1)和管体(9)旋合后，所述接箍内台肩(3)与管体(9)端部轴向过盈配合，过盈量范围为0.05～0.10mm。

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