CN2744914Y

CN2744914Y - 带楔形密封环的螺纹连接结构

Info

Publication number: CN2744914Y
Application number: CN 200420028489
Authority: CN
Inventors: 张志强; 邱锋; 王春河; 孙一清; 张军; 徐志谦; 屈强
Original assignee: Tianjin Steel Pipe Co ltd
Current assignee: Tianjin Pipe Group Corp
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2014-03-10

Abstract

本实用新型提供一种带楔形密封环的螺纹连接结构，包括两端带有内螺纹的接箍及两支带有外螺纹和锥形密封面及扭矩台肩的管子，在所述连接两支管子的接箍的中部设有一个带有锥形密封面和扭矩台肩的楔形密封环，其外表面为圆柱形表面，内表面亦为圆柱形表面，外表面和内表面之间是锥形密封面和扭矩台肩，锥形密封面的表面为一个与二管子螺纹同轴的内圆锥表面，在两侧管子端部的锥形密封面与楔形密封环的锥形密封面形成过盈配合。有益效果是该结构在其两侧的API偏梯形螺纹机紧的状态下，形成对管路所输送介质的密封效果，解决了接箍不易于加工之难，提高了生产效率及加工的成材率。楔形环可有效地保护管端锥面和台肩粘连破坏，容易更换。

Description

带楔形密封环的螺纹连接结构

技术领域

本实用新型涉及石油、化工、地热及天然气矿藏的勘探或开采使用的套管和油管的密封连接结构，特别是一种在石油套管的接箍内部具有独立密封环的带楔形密封环的螺纹连接结构。

背景技术

API偏梯形螺纹虽然比API圆螺纹具有较高的抗滑脱性能，但密封性能差是其最大的不足。随着自然界中油、气资源的逐渐减少，开采难度越来越大，API螺纹已不能适应高压油气井的技术要求。为了解决这一问题，许多种套管和油管的设计采用了在接箍的中部与管端部增加一组相互配合的锥形密封面，并在临近锥形密封面的位置设计有扭矩台肩。这种设计虽然能够解决API偏梯形螺纹密封性能差的问题，但由于锥形密封面和扭矩台肩与两侧的螺纹同时集成在接箍上，因此存在着工艺性能差、难于加工和原料消耗较大的问题。从而需要一种既可以用锥形密封面和扭矩台肩来实现连接的密封性，同时具有良好的加工工艺性，易于加工，并且可以降低原料消耗和提高生产效率的新型套管连接方式。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种使用于石油及天然气矿藏的勘探或开采使用的套管和油管，以及任何可能遇到的相同问题如地热、化工等行业的管子的接箍内部带楔形密封环的螺纹连接结构。这种连接方式，既可以用锥形密封面和扭矩台肩来实现连接的密封性，同时具有良好的加工工艺性，易于加工，并且可以降低原料消耗和提高生产效率。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种带楔形密封环的螺纹连接结构，它包括两端带有内螺纹的接箍及两支带有外螺纹和锥形密封面及扭矩台肩的管子，其特征是：在所述连接两支管子的接箍的中部设有一个带有锥形密封面和扭矩台肩的楔形密封环，其外表面为圆柱形表面，内表面亦为圆柱形表面，外表面和内表面之间是锥形密封面和扭矩台肩，锥形密封面的表面为一个与二管子螺纹同轴的内圆锥表面，在两侧管子端部的锥形密封面与楔形密封环的锥形密封面形成过盈配合。

所述二管子公端采用API偏梯形螺纹的牙形，除退刀区域外，全部螺纹为全顶螺纹，管子最前端是扭矩台肩，锥形密封面的表面为一与管子外螺纹同轴的外圆锥表面，管端是不加厚的或外加厚的。

所述管子前端面的扭矩台肩的表面是垂直于管子轴线的平面或与管子同轴的锥面，锥面的锥角大于150度小于180度，锥面是圆锥的内表面。

所述管子前端面的锥形密封面的表面为一个与管子外螺纹同轴的外圆锥表面，其锥度通常为1/14～1/8。

所述接箍两端设有带有API偏梯扣牙形的全顶内螺纹，其长度自接箍端面向内＜半个接箍长度的三分之二，≮半个接箍长度的二分之一，接箍靠近中间段为非全顶螺纹，其齿顶在一与螺纹同心的内圆柱面上，螺纹在内圆柱面上消失，接箍中间段为螺纹的内圆柱表面，此即非全顶螺纹的齿顶面。

所述锥形密封面的锥度通常为1/14～1/8。

所述扭矩台肩的表面是垂直于管子轴线的平面或与管子同轴的锥面，锥面的锥角大于150度小于180度，锥面为圆锥的外表面。

本实用新型的有益效果是：本结构依靠楔形环及其相关部件，在其两侧的API偏梯形螺纹机紧的状态下，产生的被控制在弹性变形范围以内的径向和轴向变形，形成对管路所输送介质的密封效果。楔形环的材质采用与管体相同或不相同的材质。本设计区别于接箍中部带有台肩的密封方式，具有以下特点和优异之处。

其一是解决了接箍不易于加工的问题，接箍的内圆柱形表面的加工难度要大大低于加工双侧的密封锥面和扭矩台肩。

其二是由于接箍中部不用设置密封锥面和台肩，可以大大减小接箍原料的厚度，使接箍的中间部分和螺纹部分的切削量大大降低，而且楔形环可以在异处事先加工，从而提高了生产效率。并使得加工的成材率得到提高。

其三是本结构的楔形环和管体、接箍允许采用不同的材质，可以通过不同材质的结合，将可能发生的因粘连造成的破坏集中在楔形环上，从而可以有效地保护管端的密封锥面和台肩。因粘连破坏的楔形环可以很容易地得到更换，从而提高了连接操作的成功率。

其四是由于楔形环作为连接母端的密封锥面和台肩的载体与作为连接母端的API偏梯形螺纹的载体的接箍是分离的。所以当在连接操作即螺纹机紧过程中出现公端与母端密封锥面的配合，和公端与母端螺纹的配合不相匹配的情况时，有可能通过更换不同尺寸的楔形环来调整，使之相匹配。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的接箍结构示意图；

图3是本实用新型的管子公端结构示意图；

图4是本实用新型的楔形环结构示意图。

图中：

1、接箍 2、管子A的端部 3、管子B的端部 4、楔形环

具体实施方式

现参照附图及实施例对本实用新型的带楔形密封环的螺纹连接结构加以说明。

本实用新型的带楔形密封环的螺纹连接结构，如图1、3所示，它包括一个两端带有内螺纹的接箍1及两支带有外螺纹和锥形密封面及扭矩台肩的管子A、B，在所述连接两支管子A、B的接箍1的中部设有一个带有锥形密封面4-2和扭矩台肩4-3的楔形密封环4，在拧紧位置双侧管子A、B端部的锥形密封面3′与楔形密封环4的锥形密封面4-2形成过盈配合。

管子A、B公端采用API偏梯形螺纹1′的牙形，除退刀区域外，全部螺纹为全顶螺纹，管子A、B最前端是扭矩台肩4′，锥形密封面3′的表面为一与管子外螺纹同轴的外圆锥表面，管端是不加厚的或外加厚的。在管子A、B前端面的扭矩台肩4′的表面是垂直于管子轴线的平面或与管子同轴的锥面，锥面的锥角大于150度小于180度，锥面是圆锥的内表面。管子A、B前端面的锥形密封面3′的表面为一与管子外螺纹同轴的外圆锥表面，其锥度通常为1/14～1/8。

如图2所示，所述接箍1两端设有带有API偏梯扣牙形的全顶内螺纹1-1′，其长度自接箍1端面向内＜半个接箍长度的三分之二，≮半个接箍长度的二分之一，接箍靠近中间段为非全顶螺纹1-2′，其齿顶在一与螺纹同心的内圆柱面上，螺纹在内圆柱面上消失，接箍中间段为螺纹的内圆柱表面1-3′，此即非全顶螺纹的齿顶面。

如图4所示，所述楔形密封环4外表面4-1为圆柱形表面，内表面4-5亦为圆柱形表面，外表面和内表面之间是锥形密封面4-2和扭矩台肩4-3。楔形密封环4外表面4-1的尺寸与接箍1的相关尺寸为没有过盈的配合。锥形密封面4-2的表面为一与管子A、B螺纹同轴的内圆锥表面，其锥度通常为1/14～1/8。

扭矩台肩4-3的表面是垂直于管子A、B轴线的平面或与管子同轴的锥面，锥面的锥角大于150度小于180度，锥面为圆锥的外表面。

管子A、B和楔形密封环4的扭矩台肩4-3是双侧相抵接，也可以是只有一侧相抵接。

本实用新型的带楔形密封环的螺纹连接是这样实现的：

如图1所示，管子A端部外螺纹2与接箍1的一端的内螺纹旋合；管子B端部外螺纹3与接箍1的另一端的内螺纹旋合；在两个管子端部之间有一楔形密封环4。接箍1的结构如图2所示，接箍1两端带有内螺纹；螺纹1-1采用API偏梯扣牙形，接箍靠近中间一段为非全顶螺纹1-2，全顶螺纹的长度自接箍端面向内不超过半个接箍长度的三分之二，不小于半个接箍长度的二分之一，非全顶螺纹的齿顶在一与螺纹同心的内圆柱面上，螺纹在内圆柱面上消失，接箍中间一段为没有螺纹的内圆柱表面1-3，此表面即非全顶螺纹的齿顶面。管子A、B公端的结构如图3所示，采用API偏梯形螺纹1′的牙形，除退刀区域2′外，全部螺纹为全顶螺纹。退刀锥面与管子轴线成12～20度角。最前端是扭矩台肩4′，扭矩台肩4′的表面可以是垂直于管子轴线的平面，或是与管子同轴的锥面，锥面的锥角大于150度小于180度，锥面是圆锥的内表面。锥形密封面的表面为一与管子外螺纹同轴的外圆锥表面，其锥度通常为1/14～1/8。管端可以是不加厚的也可以是外加厚的。楔形环的结构如图4所示，楔形环4外表面4-1为圆柱形表面；内表面4-5亦为圆柱形表面；外表面和内表面之间是锥形密封面4-2和扭矩台肩4-3，锥形密封面4-2的表面为一与管子螺纹同轴的内圆锥表面，其锥度通常为1/14～1/8。扭矩台肩4-3的表面可以是垂直于管子轴线的平面，或是与管子同轴的锥面，锥面的锥角大于150度小于180度，锥面为圆锥的外表面。接箍的内螺纹和管子公端的外螺纹采用API标准的偏梯形螺纹的齿形，其齿形采用如下数据：齿的承载侧面的角度为3°、导入侧面的角度为10°、螺纹的螺距为0.200英寸、螺纹在螺纹中径线上的厚度为0.100英寸、螺纹的高度为0.062英寸、螺纹的锥度为0.0625英寸/英寸。管子、接箍和楔形密封环之问的对应位置的几何形状和尺寸为设定的配合尺寸。

两支管子A和B、一个楔形密封环4和一个接箍1组成本实用新型的连接结构，如图1所示，在连接操作过程中，先与接箍1连接的一支管子A旋入接箍时，当管端到达距接箍中心的预定位置，旋合螺纹的扭距应该达到预先设定的数值，此时螺纹部分即产生了预定的过盈。接箍的内圆柱表面与楔形密封环4的外表面，为同一名义尺寸的无过盈配合。当另一支管子B旋入接箍1时，管端的锥形密封面与楔形密封环4同一侧的锥形密封面相抵，推动楔形密封环，使楔形密封环另一侧的锥形密封面与先旋入接箍1的一支管子A管端的锥形密封面相抵；在管子B继续旋入使得双侧的锥形密封面产生预设的过盈，管子和楔形密封环的扭矩台肩相抵防止了锥形密封面配合的过盈过大。此时，管子B与接箍1的螺纹的配合为过盈配合，并被控制在预定的数值之内。管子的螺纹前端面与楔形密封环4的端面不相接触。

Claims

1、一种带楔形密封环的螺纹连接结构，它包括两端带有内螺纹的接箍及两支带有外螺纹和锥形密封面及扭矩台肩的管子，其特征是：在所述连接两支管子(A、B)的接箍(1)的中部设有一个带有锥形密封面(4-2)和扭矩台肩(4-3)的楔形密封环(4)，其外表面(4-1)为圆柱形表面，内表面(4-5)亦为圆柱形表面，外表面和内表面之间是锥形密封面(4-2)和扭矩台肩(4-3)，锥形密封面(4-2)的表面为一个与管子(A、B)螺纹同轴的内圆锥表面，在两侧管子(A、B)端部的锥形密封面(3′)与楔形密封环(4)的锥形密封面(4-2)形成过盈配合。

2、根据权利要求1所述的带楔形密封环的螺纹连接结构，其特征是：所述管子(A、B)公端采用API偏梯形螺纹(1′)的牙形，除退刀区域外，全部螺纹为全顶螺纹，管子(A、B)最前端是扭矩台肩(4′)，锥形密封面(3′)的表面为一与管子外螺纹同轴的外圆锥表面，管端是不加厚的或外加厚的。

3、根据权利要求1所述的带楔形密封环的螺纹连接结构，其特征是：所述管子(A、B)前端面的扭矩台肩(4′)的表面是垂直于管子轴线的平面或与管子同轴的锥面，锥面的锥角大于150度小于180度，锥面是圆锥的内表面。

4、根据权利要求1所述的带楔形密封环的螺纹连接结构，其特征是：所述管子(A、B)前端面的锥形密封面(3′)的表面为一与管子外螺纹同轴的外圆锥表面，其锥度通常为1/14～1/8。

5、根据权利要求1所述的带楔形密封环的螺纹连接结构，其特征是：所述接箍(1)两端设有带有API偏梯扣牙形的全顶内螺纹(1-1′)，其长度自接箍(1)端面向内＜半个接箍长度的三分之二，≮半个接箍长度的二分之一，接箍靠近中间段为非全顶螺纹(1-2′)，其齿顶在一个与螺纹同心的内圆柱面上，螺纹在内圆柱面上消失，接箍中间段为螺纹的内圆柱表面(1-3′)，此即非全顶螺纹的齿顶面。

6、根据权利要求1所述的带楔形密封环的螺纹连接结构，其特征是：锥形密封面(4-2)的表面锥度通常为1/14～1/8。

7、根据权利要求1所述的带楔形密封环的螺纹连接结构，其特征是：扭矩台肩(4-3)的表面是垂直于管子(A、B)轴线的平面或与管子同轴的锥面，锥面的锥角大于150度小于180度，锥面为圆锥的外表面。