CN2732980Y - 锯齿形套管螺纹连接结构 - Google Patents

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邱锋
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张志强
徐志谦
孙一清
郝玉华
张军
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Abstract

本实用新型提供一种锯齿形套管螺纹连接结构，包括接箍与管体，接箍内螺纹A与管体外螺纹B为锯齿形螺纹连接，锯齿形螺纹连接齿形的牙形角的数值范围设定在50～60°之间。有益效果是该锯齿形套管螺纹连接结构采用了a牙形角的锯齿形结构，牙底、牙顶均为小圆弧形。为防止配合接触应力的过度集中，采用了双锥度设计，既保留了圆螺纹套管工艺性、密封性较好，偏梯形螺纹套管抗滑脱、强度大的优点，又克服了圆螺纹套管抗滑脱强度低、偏梯形螺纹套管密封性差的缺点。双锥度设计使螺纹接触应力状态明显改善，能有效地防止粘扣现象的发生，改善上卸扣性能，从而有利于下井操作。

Description

锯齿形套管螺纹连接结构
技术领域
本实用新型涉及管道密封连接结构，特别是一种石油套管油管带有密封性能的锯齿形套管螺纹连接结构。
背景技术
在石油及天然气的勘探和开采过程中，套管作为完井的主要部件，并起着十分重要的作用。随着地质情况的愈加复杂和井深的不断增加，传统的API螺纹套管已不能完全满足油田的需求。
API 8牙圆螺纹套管结构简单，工艺性、密封性较好，但因其抗滑脱性能差、易粘扣，在地质情况复杂特别是深井的应用方面受到了较大限制。API5牙偏梯形螺纹套管由于牙形和结构特点，其抗滑脱性能大为提高，接头的抗滑脱强度基本达到了管体的抗拉强度，克服了圆螺纹连接抗滑脱强度差的缺点。但螺纹接头的密封性能下降，工艺性亦不如圆螺纹。因此，开发、研制经济实用的新型产品，是套管研发部门的重要课题。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于石油、天然气井的套管和油管的锯齿形螺纹连接结构，以防止螺纹连接时配合接触应力的过度集中的问题；该结构同时达到使螺纹套管连接抗滑脱、提高连接强度、避免粘扣现象的发生及方便井上操作的目的。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种锯齿形套管螺纹连接结构，包括接箍与管体，其中：接箍内螺纹A与管体外螺纹B为锯齿形螺纹连接。
锯齿形螺纹连接齿形的牙形角为a，其数值范围设定在50～60°之间。
锯齿形螺纹导入角a1设定在50～55°之间，承载面牙形角a2为主要承受轴剪应力作用的自锁角度，其范围设定在0～5°之间。
锯齿形螺纹牙底、牙顶均为圆弧形。
锯齿形套管螺纹连接为分段式的双锥度，其啮合部分L1段的锥度为1∶16；管体外螺纹B的L3段及接箍内螺纹A的L5段的锥度均为1∶20。
本实用新型的有益效果是该锯齿形套管螺纹连接结构采用了a牙形角的锯齿形结构，牙底、牙顶均为小圆弧形。为防止配合接触应力的过度集中，采用了双锥度设计，既保留了圆螺纹套管工艺性、密封性较好，偏梯形螺纹套管抗滑脱、强度大的优点，又克服了圆螺纹套管抗滑脱强度低、偏梯形螺纹套管密封性差的缺点。锯齿形套管螺纹连接使螺纹接触应力状态明显改善，能有效地防止粘扣现象的发生，改善上卸扣性能，从而有利于下井操作。具有以下优点：
1、工艺性、密封性较好，接头抗拉强度大；
2、由于螺纹承载面牙形角采用a2的自锁设计，锯齿形(JC)螺纹接头在拉伸载荷的作用下螺纹主要承受轴向剪应力作用，接头不会出现象API圆螺纹那样的滑脱失效；
3、分段式的双锥度设计，从结构上改善了螺纹配合表面接触应力的分布状态，改善了上卸扣性能。
附图说明
图1为本实用新型的内外螺纹啮合示意图；
图2为JC轴向螺纹牙形示意图。
图中：
A-接箍内螺纹
B-管体外螺纹
L1-内外螺纹啮合面
L3-管体外螺纹啮合面到螺纹消失点平面
L5-接箍内螺纹管端手紧面到接箍中心面
1-JC螺纹连接导入面
2-JC螺纹连接承载面
3-牙底圆弧
4-牙顶圆弧
P-为螺距。
具体实施方式
结合附图对本实用新型实施例的锯齿形(JC)套管螺纹连接结构加以说明。
如图1、图2所示，锯齿形螺纹(JC)连接结构的套管和油管。其中：接箍内螺纹A与管体外螺纹B旋合拧接，接箍内螺纹A端与管体外螺纹B端设计成(JC)锯齿螺纹连接，采用的螺纹连接方式是a牙形角的锯齿形结构，小圆弧形式的牙底、牙顶，分段式的双锥度设计。
锯齿形套管螺纹连接结构，包括接箍与管体，接箍A与管体B为锯齿形螺纹连接，其相互连接的齿形的牙形角为a，其数值范围设定在50～60°之间；锯齿形螺纹导入角a1设定在50～55°之间，承载面牙形角a2为主要承受轴剪应力作用的自锁角度，其范围设定在0～5°之间；锯齿形螺纹牙底3、牙顶4均为圆弧形；锯齿形套管螺纹连接为分段式的双锥度，其啮合部分L1段的锥度为1∶16；管体外螺纹BL3段及接箍内螺纹A L5段的锥度均为1∶20。
该结构的具体作用是这样实现的。
(JC)锯齿螺纹牙形角为a，a的数值范围设定在50°～60°之间，则导入面1中的a1为50°～55°之间，承载面2中的a2为0°～5°之间。
以下选定a为58°，导入角a1为55°，承载面角度a2为3°为例，说明螺纹齿形计算参数：
螺纹齿高h为1.87mm，牙底圆弧半径为0.5mm，牙顶圆弧半径为0.55mm。牙形原始三角形高度H为2.736mm，Srs＝Srn用Sr表示，则Sr＝0.413mm；Scs＝Scn，用Sc表示Sc＝0.454mm。
(JC)锯齿螺纹牙形角的牙底3、牙顶4设计成为小圆弧形式。
螺距为6牙/英寸，则P为4.233mm，
锯齿形套管螺纹连接为分段式的双锥度设计成：管体外螺纹B的L3段及接箍内螺纹A的L5段的锥度均为1∶20。
管体B外螺纹与接箍内螺纹啮合部分的L1段长度，其锥度为1∶16；管体外螺纹B的L3段和接箍内螺纹A的L5段这两个长度部分的锥度分别为1∶20。
(JC)锯齿螺纹选取螺纹大径等于管子的公称外径。
考虑到加工及测量上的方便，螺纹配合轴向的部分尺寸取API长圆螺纹数值(见API SPEC STD 5B)。接箍尺寸取API LTC螺纹相关尺寸(见API SPEC5CT)。
由于(JC)锯齿螺纹承载面牙形角采用0°～5°的自锁设计，JC螺纹接头在拉伸载荷的作用下螺纹主要承受轴向剪应力作用，接头不会出现如API圆螺纹那样的滑脱失效。

Claims (5)

1、一种锯齿形套管螺纹连接结构，包括接箍与管体，其特征是：接箍内螺纹A与管体外螺纹B为锯齿形螺纹连接。
2、根据权利要求1所述的锯齿形螺纹连接结构，其特征是：锯齿形螺纹连接齿形的牙形角为a，其数值范围设定在50~60°之间。
3、根据权利要求1所述的锯齿形螺纹连接结构，其特征是：锯齿形螺纹导入角a1设定在50~55°之间，承载面牙形角a2为主要承受轴剪应力作用的自锁角度，其范围设定在0~5°之间。
4、根据权利要求1所述的锯齿形螺纹连接结构，其特征是：锯齿形螺纹牙底(3)、牙顶(4)均为圆弧形。
5、根据权利要求1所述的锯齿形螺纹连接结构，其特征是：锯齿形套管螺纹连接为分段式的双锥度，其啮合部分L1段的锥度为1∶16；管体外螺纹B的L3段及接箍内螺纹A的L5段的锥度均为1∶20。
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Owner name: TIANJIN STEEL TUBE GROUP CO., LTD.

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CP03 Change of name, title or address

Address after: Jintang Road, Dongli District, Tianjin, China: 300301

Patentee after: Tianjin Steel Pipe Group Co., Ltd.

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Patentee before: Tianjin steel Pipe Co., Ltd.

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