專利名稱：特殊圓螺紋油套管連接接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(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
本發(fā)明針對上述問題，提供一種特殊圓螺紋油套管連接接頭，該接頭連接強度高， 密封性能好，抗彎曲能力強，入扣性能好。按照本發(fā)明的技術(shù)方案一種特殊圓螺紋油套管連接接頭，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)圓錐面及過渡錐面，所述中間柱面的端面向外部傾斜形成內(nèi)端面倒角；所述外密封面包括設(shè)置在所述管體端部外壁上的外圓錐面，所述管體端部的端面向內(nèi)傾斜形成外端面倒角。所述內(nèi)端面倒角的值為10° 45°，所述外端面倒角比所述內(nèi)端面倒角的值小 0 3。。所述內(nèi)圓錐面的錐度與所述螺紋的錐度相同，所述過渡錐面的錐度大于所述螺紋的錐度，所述中間柱面的端面與所述內(nèi)圓錐面之間設(shè)置有內(nèi)端面圓弧；所述外圓錐面的錐度與所述螺紋的錐度相同，并且所述外圓錐面的表面低于所述螺紋的齒底圓錐母線，所述外端面倒角與所述外圓錐面之間設(shè)置有外端面圓弧。所述內(nèi)端面圓弧的半徑為0. 5 5mm，所述外端面圓弧的半徑比所述內(nèi)端面圓弧的半徑大0 2mm。所述外密封面的外圓錐面長度為5 20mm，所述內(nèi)密封面的長度比所述外圓錐面的長度長半個螺距。所述內(nèi)密封面的厚度為ri5mm，所述外密封面的厚度與所述內(nèi)密封面的厚度相等。所述管體端部的內(nèi)壁上設(shè)置有內(nèi)圓柱面，所述內(nèi)圓柱面通過過渡錐面與所述管體的內(nèi)孔相連。所述內(nèi)圓柱面的長度為0 20mm,所述過渡平面的長度為(Tl5mm。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0. 2(Tl. 0_。本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明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，在機緊時不易錯扣；牙型的承載面牙側(cè)角形成倒鉤， 提高了螺紋的連接強度，增加了牙型密封性能，同時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
圖
圖
圖
圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的說明。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、外圓錐面13、內(nèi)密封面長度14、外密封面厚度15、內(nèi)密封面厚度16、外端面圓弧17、內(nèi)端面圓弧18、外端面倒角19、 內(nèi)端面倒角20、內(nèi)圓柱面21、過渡錐面22、內(nèi)圓錐面23、過渡錐面24、內(nèi)密封面25、外密封面26、中徑線27、內(nèi)臺階孔柱面28、中間柱面29等。如圖I、圖2所示，本發(fā)明是一種特殊圓螺紋油套管連接接頭，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27為基準(zhǔn)進行緊密配合，達(dá)到管體2與管體3通過接箍I進行若干連接形成油、套管柱滿足油氣田生產(chǎn)使用要求。本發(fā)明中的螺紋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0. 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29，中間柱面 29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25及設(shè)置在管體2、3上的外密封面26。如圖4所示，內(nèi)密封面25包括設(shè)置在中間柱面29端面與接箍I內(nèi)螺紋端部之間的內(nèi)圓錐面23及過渡錐面24。內(nèi)圓錐面23的錐度與螺紋4的錐度相同，過渡錐面24的錐度大于螺紋4的錐度，以達(dá)到其平滑過渡同時對外密封面26起到導(dǎo)向作用。中間柱面29
4的端面向外部傾斜形成內(nèi)端面倒角20，內(nèi)端面倒角20的值為10° 45°。中間柱面29的端面與內(nèi)圓錐面23之間設(shè)置有內(nèi)端面圓弧18,內(nèi)端面圓弧18的半徑為O. 5 5mm。內(nèi)密封面25的長度14比外圓錐面13的長度長半個螺距11，內(nèi)圓錐面23長度為5 15mm，過渡錐面24的長度為2 10mm，內(nèi)密封面25的厚度16為4 15mm。如圖5所示，外密封面26包括設(shè)置在管體2、3端部外壁上的外圓錐面13，外圓錐面13的錐度與螺紋4的錐度相同，并且外圓錐面13的表面低于螺紋4的齒底圓錐母線，這樣就不會造成其表面觸碰內(nèi)螺紋齒頂，其尺寸控制在O. 5^1. 5mm。管體2、3端部的端面向內(nèi)傾斜形成外端面倒角19，外端面倒角19比內(nèi)端面倒角20的值小(Γ3°，這樣能夠滿足多次機器擰接后其接觸面依舊形成過盈配合起到密封作用同時起到高抗扭矩作用。外端面倒角 19與外圓錐面13之間設(shè)置有外端面圓弧17，外端面圓弧17的半徑比內(nèi)端面圓弧18的半徑大(T2mm，這樣能夠滿足多次機器擰接后其接觸面依舊形成過盈配合起到密封作用。外密封面26的外圓錐面13長度為5 20mm，外密封面26的厚度15與內(nèi)密封面25的厚度16相等。管體端部的內(nèi)壁上設(shè)置有內(nèi)圓柱面21，內(nèi)圓柱面21通過過渡錐面22與管體的內(nèi)孔相連。內(nèi)圓柱面21的長度為(T20mm，過渡平面22的長度為(Tl5mm。內(nèi)圓柱面21和過渡平面22的長度可以根據(jù)管體2、3壁厚量來規(guī)定，使其能夠在緊密配合后能夠和內(nèi)臺階孔柱面 28保持同一個柱面平滑過渡即可。本發(fā)明操作時，先將管體2的外螺紋先放入接箍I的內(nèi)螺紋3 7扣后進行機器擰接。由于導(dǎo)向面牙側(cè)角6坡度較大，放扣時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、造成錯扣機緊現(xiàn)象。接箍I有內(nèi)密封面25，當(dāng)機器擰接過盈旋緊配合后具有較大的抗扭矩作用，機緊的位置和扭矩大小可以按照API標(biāo)準(zhǔn)圓螺紋上扣機緊相同或工藝文件另行規(guī)定，但是必須滿足內(nèi)密封面25和外密封面26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27為基準(zhǔn)進行緊密配合，達(dá)到管體2與管體3通過接箍I進行若干連接形成油、套管柱滿足油氣田生產(chǎn)使用要求，在油田下井時將其一個個的連接件機緊連接形成數(shù)千米的油套管柱。本發(fā)明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，在機緊時不易錯扣；牙型的承載面牙側(cè)角形成倒鉤，提高了螺紋的連接強度， 增加了牙型密封性能，同時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；增加了接箍的總體長度，提高了接頭的抗彎曲能力。本發(fā)明加工簡單方便，使用范圍廣， 安全可靠；能夠承受外界高強度復(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(29)，所述中間柱面(29)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(25 )及設(shè)置在所述管體(2、3 )上的外密封面(26 );所述內(nèi)密封面(25 )包括設(shè)置在所述中間柱面(29)端面與所述接箍(I)內(nèi)螺紋端部之間的內(nèi)圓錐面(23)及過渡錐面(24)，所述中間柱面(29)的端面向外部傾斜形成內(nèi)端面倒角(20);所述外密封面(26)包括設(shè)置在所述管體(2、3)端部外壁上的外圓錐面(13)，所述管體(2、3)端部的端面向內(nèi)傾斜形成外端面倒角(19)。
2.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)端面倒角(20)的值為10° 45。，所述外端面倒角(19)比所述內(nèi)端面倒角(20)的值小(T3°。
3.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)圓錐面(23) 的錐度與所述螺紋(4)的錐度相同，所述過渡錐面(24)的錐度大于所述螺紋(4)的錐度，所述中間柱面(29)的端面與所述內(nèi)圓錐面(23)之間設(shè)置有內(nèi)端面圓弧(18);所述外圓錐面(13)的錐度與所述螺紋(4)的錐度相同，并且所述外圓錐面(13)的表面低于所述螺紋(4) 的齒底圓錐母線，所述外端面倒角(19)與所述外圓錐面(13)之間設(shè)置有外端面圓弧(17)。
4.按照權(quán)利要求3所述的特殊圓螺紋油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)端面圓弧(18)的半徑為0. 5 5mm，所述外端面圓弧(17)的半徑比所述內(nèi)端面圓弧(18)的半徑大 0 2mm。
5.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋油套管連接接頭，其特征是所述外密封面(26) 的外圓錐面(13)長度為5 20mm，所述內(nèi)密封面(25)的長度(14)比所述外圓錐面(13)的長度長半個螺距(11)。
6.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)密封面(25) 的厚度(16)為ri5mm，所述外密封面(26)的厚度(15)與所述內(nèi)密封面(25)的厚度(16)相等。
7.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋油套管連接接頭，其特征是所述管體(2、3)端部的內(nèi)壁上設(shè)置有內(nèi)圓柱面(21)，所述內(nèi)圓柱面(21)通過過渡錐面(22)與所述管體(2、3) 的內(nèi)孔相連。
8.按照權(quán)利要求7所述的特殊圓螺紋油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)圓柱面(21) 的長度為0 20臟，所述過渡平面(22)的長度為(Tl5mm。
9.按照權(quán)利要求I所述的特殊圓螺紋油套管連接接頭，其特征是所述螺紋(4)的螺距(II)為6.5牙/英寸 4牙/英寸，其牙型齒高(5)為I.5 2. 5mm。
10.按照權(quán)利要求I或9所述的特殊圓螺紋油套管連接接頭，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。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特殊圓螺紋油套管連接接頭，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)圓錐面及過渡錐面，中間柱面的端面向外部傾斜形成內(nèi)端面倒角；外密封面包括設(shè)置在管體端部外壁上的外圓錐面，管體端部的端面向內(nèi)傾斜形成外端面倒角。本發(fā)明采用非對稱的特殊圓螺紋，且設(shè)置有金屬密封結(jié)構(gòu)，強度高，密封性能好，抗扭矩性能和抗彎曲能力高。
文檔編號E21B17/08GK102606086SQ201210083799
公開日2012年7月25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, 耿玉娟 申請人:無錫西姆萊斯石油專用管制造有限公司