專利名稱：特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于石油行業(yè)的油井管螺紋接頭，具體地說是一種特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭。
背景技術(shù)：
油井管行業(yè)中的油套管主要是通過螺紋接頭連接起來，形成油套管柱，長度達(dá)到數(shù)千米，其中螺紋接頭連接的強(qiáng)度要求、密封性能，拉伸載荷及抗扭矩性能等各方面的要求較聞。目前，現(xiàn)有的油套管圓螺紋連接的結(jié)構(gòu)基本上都是API(美國石油學(xué)會)標(biāo)準(zhǔn)圓螺紋，技術(shù)比較成熟，但使用效果不夠理想。這種標(biāo)準(zhǔn)圓螺紋接頭的密封面性能差，抗彎曲能力弱，往往導(dǎo)致在螺紋連接部位發(fā)生泄露、斷裂、滑脫等質(zhì)量事故。·發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對上述問題，提供一種特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，該接頭連接強(qiáng)度高，密封性能好，抗彎曲能力強(qiáng)，入扣性能好。按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，包括通過螺紋連接的接箍及管體，所述螺紋的牙型為帶有圓弧齒頂及圓弧齒底的特殊圓螺紋，其導(dǎo)向面牙側(cè)角為40°飛0°，其承載面牙側(cè)角為1° 5°，其錐度為1:81:20;所述接箍內(nèi)壁的軸向中部設(shè)置有環(huán)狀的中間柱面，所述中間柱面的兩端面與所述管體的端部之間分別設(shè)置有金屬密封結(jié)構(gòu)，所述金屬密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述接箍上的內(nèi)密封面及設(shè)置在所述管體上的外密封面；所述內(nèi)密封面包括設(shè)置在所述中間柱面端面與所述接箍內(nèi)螺紋端部之間的內(nèi)密封柱面及與所述內(nèi)密封柱面垂直的內(nèi)密封端面；所述外密封面包括設(shè)置在所述管體端部外壁上的外密封柱面及與所述外密封柱面垂直的外密封端面。所述內(nèi)密封端面與所述內(nèi)密封柱面之間設(shè)置有內(nèi)端面內(nèi)圓角；所述外密封端面與所述外密封柱面之間設(shè)置有外端面外圓角。所述內(nèi)端面內(nèi)圓角的半徑為O. 2、. 8mm,所述外端面外圓角的半徑比所述內(nèi)端面內(nèi)圓角的半徑大0 0. 2mm。所述內(nèi)密封端面與所述中間柱面的內(nèi)壁之間設(shè)置有內(nèi)端面外圓角；所述外密封端面與所述管體的內(nèi)壁之間設(shè)置有外端面內(nèi)圓角，所述內(nèi)端面外圓角與所述外端面內(nèi)圓角相等且為O. 3 1mm。所述內(nèi)密封柱面的長度為5 20mm，所述外密封柱面的長度比所述內(nèi)密封柱面的長度長半個(gè)螺距。所述內(nèi)密封端面的厚度為TlOmm，所述外密封端面的厚度與所述內(nèi)密封端面的厚
度相等。所述螺紋的螺距為6.5牙/英寸牙/英寸，其牙型齒高為I. 5 2. 5mm。所述螺紋的齒底圓弧及齒頂圓弧的半徑為O. 2(Tl. 0_。[0013]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于本實(shí)用新型采用非對稱的特殊圓螺紋，牙型的導(dǎo)向面牙側(cè)角比標(biāo)準(zhǔn)圓螺紋大，螺紋的入扣性能好，在機(jī)緊時(shí)不易錯(cuò)扣；牙型的承載面牙側(cè)角形成倒鉤，提高了螺紋的連接強(qiáng)度，增加了牙型密封性能，同時(shí)提高了接頭的抗彎曲能力，使其抗泄露性能大大增加；在接箍與管體之間增加平面型金屬密封結(jié)構(gòu)，使其在過盈配合后能夠有效提高抗扭矩性能和密封性能。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型分解后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型中的螺紋牙型圖。圖4為本實(shí)用新型中的內(nèi)密封面的放大圖。圖5為本實(shí)用新型中的外密封面的放大圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明。圖廣圖5中，包括接箍I、管體2、管體3、螺紋4、牙型齒高5、導(dǎo)向面牙側(cè)角6、承載面牙側(cè)角7、齒底圓弧8、齒頂圓弧9、錐度10、螺距11、牙型角12、外密封柱面13、內(nèi)密封柱面14、外密封端面15、內(nèi)密封端面16、外端面外圓角17、內(nèi)端面內(nèi)圓角18、外端面內(nèi)圓角19、內(nèi)端面外圓角20、內(nèi)密封面21、外密封面22、中間柱面23、中徑線24等。如圖I、圖2所示，本實(shí)用新型是一種特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，包括通過螺紋4連接的接箍I及管體2、3。接箍I和管體2是以虛擬的中徑線24為基準(zhǔn)進(jìn)行緊密配合，達(dá)到管體2與管體3通過接箍I進(jìn)行若干連接形成油、套管柱滿足油氣田生產(chǎn)使用要求。本實(shí)用新型中的螺紋4的牙型為帶有圓弧齒頂及圓弧齒底的特殊圓螺紋，由對稱的牙型改為偏向承載面的非對稱牙型。如圖3所示，螺紋4的導(dǎo)向面牙側(cè)角6為40°飛0°，其承載面牙側(cè)角7為1° 5°，牙型角12的范圍為導(dǎo)向面牙側(cè)角6與承載面牙側(cè)角7之差。螺紋4的錐度10為1:8 1:20;螺距11為6.5牙/英寸 4牙/英寸(25. 4 mm)；牙型齒高5為I. 5^2. 5mm。螺紋4的齒底圓弧8及齒頂圓弧9的半徑為O. 2(Tl. 0mm。再參見圖I及圖2，在接箍I內(nèi)壁的軸向中部設(shè)置有環(huán)狀的中間柱面23，中間柱面23的兩端面與管體2、3的端部之間分別設(shè)置有金屬密封結(jié)構(gòu)。金屬密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在接箍I上的內(nèi)密封面21及設(shè)置在管體2、3上的外密封面22。如圖4所示，內(nèi)密封面21包括設(shè)置在中間柱面23端面與接箍I內(nèi)螺紋端部之間的內(nèi)密封柱面14及與內(nèi)密封柱面14垂直的內(nèi)密封端面16。內(nèi)密封端面16與內(nèi)密封柱面14之間設(shè)置有內(nèi)端面內(nèi)圓角18,內(nèi)端面內(nèi)圓角18的半徑為O. 2"O. 8mm ;內(nèi)密封端面16與中間柱面23的內(nèi)壁之間設(shè)置有內(nèi)端面外圓角20，內(nèi)端面外圓角20為O. 3 1mm。內(nèi)密封柱面14的長度為5 20mm，內(nèi)密封端面16的厚度為3 10mm。如圖5所示，外密封面22包括設(shè)置在管體2、3端部外壁上的外密封柱面13及與外密封柱面13垂直的外密封端面15。外密封柱面13與內(nèi)密封柱面14過盈配合，過盈量要求根據(jù)管體2、3的外徑，控制內(nèi)密封柱面14外徑減去外密封柱面13外徑范圍是O. 2(T0. 8mm。外密封端面15與外密封柱面13之間設(shè)置有外端面外圓角17，外端面外圓角17的半徑比內(nèi)端面內(nèi)圓角18的半徑大(TO. 2mm ;外密封端面15與管體2、3的內(nèi)壁之間設(shè)置有外端面內(nèi)圓角19，外端面內(nèi)圓角19與內(nèi)端面外圓角20相等。外密封柱面13的長度比內(nèi)密封柱面14的長度長半個(gè)螺距11，外密封端面15的厚度與內(nèi)密封端面16的厚度相等，以達(dá)到過盈配合后不發(fā)生任何干涉即可。本實(shí)用新型操作時(shí)，先將管體2的外螺紋先放入接箍I的內(nèi)螺紋3 7扣后進(jìn)行機(jī)器擰接。由于導(dǎo)向面牙側(cè)角6坡度較大，放扣時(shí)在重力作用下入扣非常容易，不會造成內(nèi)螺紋齒頂和外螺紋齒頂頂扣、造成錯(cuò)扣機(jī)緊現(xiàn)象。接箍I有內(nèi)密封面21，當(dāng)機(jī)器擰接過盈旋緊配合后具有較大的抗扭矩作用，機(jī)緊的位置和扭矩大小可以按照API標(biāo)準(zhǔn)圓螺紋上扣機(jī)緊相同或工藝文件另行規(guī)定，但是必須滿足內(nèi)密封面21和外密封面22以及內(nèi)外螺紋4的緊密配合。同樣的緊固方法，將接箍I和管體3以虛擬的中徑線24為基準(zhǔn)進(jìn)行緊密配合，達(dá)到管體2與管體3通過接箍I進(jìn)行若干連接形成油、套管柱滿足油氣田生產(chǎn)使用要求，在油田下井時(shí)將其一個(gè)個(gè)的連接件機(jī)緊連接形成數(shù)千米的油套管柱。
本實(shí)用新型采用非對稱的特殊圓螺紋，牙型的導(dǎo)向面牙側(cè)角比標(biāo)準(zhǔn)圓螺紋大，螺紋的入扣性能好，在機(jī)緊時(shí)不易錯(cuò)扣；牙型的承載面牙側(cè)角形成倒鉤，提高了螺紋的連接強(qiáng)度，增加了牙型密封性能，同時(shí)提高了接頭的抗彎曲能力，使其抗泄露性能大大增加；在接箍與管體之間增加了一個(gè)金屬密封結(jié)構(gòu)，使其在過盈配合后能夠有效提高抗扭矩性能和密封性能；金屬密封結(jié)構(gòu)采用平面密封結(jié)構(gòu)，加工簡單；增加了接箍的總體長度，提高了接頭的抗彎曲能力。本實(shí)用新型加工簡單方便，使用范圍廣，安全可靠；能夠承受外界高強(qiáng)度復(fù)雜的力施加而不泄露或損壞，滿足油田的使用要求。
權(quán)利要求1.一種特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，包括通過螺紋(4)連接的接箍(I)及管體(2、3)，其特征是所述螺紋(4)的牙型為帶有圓弧齒頂及圓弧齒底的特殊圓螺紋，其導(dǎo)向面牙側(cè)角(6)為40° 50。，其承載面牙側(cè)角(7)為1° 5。，其錐度(10)為1:8 1:20;所述接箍(I)內(nèi)壁的軸向中部設(shè)置有環(huán)狀的中間柱面(23)，所述中間柱面(23)的兩端面與所述管體(2、3)的端部之間分別設(shè)置有金屬密封結(jié)構(gòu)，所述金屬密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述接箍(I)上的內(nèi)密封面(21)及設(shè)置在所述管體(2、3)上的外密封面(22);所述內(nèi)密封面(21)包括設(shè)置在所述中間柱面(23)端面與所述接箍(I)內(nèi)螺紋端部之間的內(nèi)密封柱面(14)及與所述內(nèi)密封柱面(14)垂直的內(nèi)密封端面(16);所述外密封面(22)包括設(shè)置在所述管體(2、3)端部外壁上的外密封柱面(13)及與所述外密封柱面(13)垂直的外密封端面(15)。
2.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)密封端面(16)與所述內(nèi)密封柱面(14)之間設(shè)置有內(nèi)端面內(nèi)圓角(18);所述外密封端面(15)與所述外密封柱面(13 )之間設(shè)置有外端面外圓角(17 )。
3.按照權(quán)利要求2所述的特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)端面內(nèi)圓角(18)的半徑為0. 2^0. 8mm,所述外端面外圓角(17)的半徑比所述內(nèi)端面內(nèi)圓角(18)的半徑大0 0. 2mm。
4.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)密封端面(16)與所述中間柱面(23)的內(nèi)壁之間設(shè)置有內(nèi)端面外圓角(20);所述外密封端面(15)與所述管體(2、3)的內(nèi)壁之間設(shè)置有外端面內(nèi)圓角(19)，所述內(nèi)端面外圓角(20)與所述外端面內(nèi)圓角(19)相等且為0. 3 lmm。
5.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)密封柱面(14)的長度為5 20mm，所述外密封柱面(13)的長度比所述內(nèi)密封柱面(14)的長度長半個(gè)螺距(11)。
6.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)密封端面(16)的厚度為3"!Omm,所述外密封端面(15)的厚度與所述內(nèi)密封端面(16)的厚度相等。
7.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，其特征是所述螺紋(4)的螺距(11)為6.5牙/英寸牙/英寸，其牙型齒高(5)為I. 5 2. 5mm。
8.按照權(quán)利要求I或7所述的特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，其特征是所述螺紋(4)的齒底圓弧(8)及齒頂圓弧(9)的半徑為0. 2(Tl. 0mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種特殊圓螺紋高抗扭矩油套管連接接頭，包括通過螺紋連接的接箍及管體，螺紋的牙型為帶有圓弧齒頂及圓弧齒底的特殊圓螺紋，其導(dǎo)向面牙側(cè)角與承載面牙側(cè)角不同；接箍內(nèi)壁的中部設(shè)置有中間柱面，中間柱面的兩端面與管體的端部之間分別設(shè)置有金屬密封結(jié)構(gòu)，金屬密封結(jié)構(gòu)包括內(nèi)密封面及外密封面；內(nèi)密封面包括設(shè)置在中間柱面端面與接箍內(nèi)螺紋端部之間的內(nèi)密封柱面及與內(nèi)密封柱面垂直的內(nèi)密封端面；外密封面包括設(shè)置在管體端部外壁上的外密封柱面及與外密封柱面垂直的外密封端面。本實(shí)用新型采用非對稱的特殊圓螺紋，且設(shè)置有平面型金屬密封結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，密封性能好，抗扭矩性能和抗彎曲能力高。
文檔編號E21B17/042GK202578549SQ20122011947
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者馮波, 閆永軍, 朱建國, 徐文, 耿玉娟 申請人:無錫西姆萊斯石油專用管制造有限公司