專利名稱：石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石油油管的螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，特別是一種石油油 管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)。 .
背景技術(shù)：
在開采石油和天然氣的過程中，幾百根石油油管通過螺紋接頭連接 起來，組成幾千米長的管柱，接頭需要承受內(nèi)壓、外壓、拉伸載荷等， 接頭部位是整個管柱的薄弱環(huán)節(jié)。隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，越來越多的天 然氣井陸續(xù)投入開采，天然氣比油井更容易從油管聯(lián)接部位泄漏，而且 天然氣井的壓力往往較高，有些天然氣井的壓力甚至達(dá)到上百兆帕，這
時普通的API油管聯(lián)接接頭已經(jīng)達(dá)不到使用要求，常常發(fā)生泄漏，引起 嚴(yán)重后果。
現(xiàn)有技術(shù)中采用的油管聯(lián)接接頭一般是API接頭，其油管聯(lián)接結(jié)構(gòu) 見附圖1所示，它由管體1和接箍2兩部分組成，管體1上有外螺紋11， 接箍2上有內(nèi)螺紋21，接箍2是一種標(biāo)準(zhǔn)接頭，按照API(美國石油學(xué) 會)標(biāo)準(zhǔn)加工制造。這種油管聯(lián)接結(jié)構(gòu)的不足之處是
1、密封性能差。該油管聯(lián)接結(jié)構(gòu)是依靠內(nèi)、外螺紋之間的過盈配 合起連接和密封作用，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的原因，即使在加工公差為零的情 況下，接頭擰緊后，內(nèi)外嚙合螺紋之間也會存在間隙，造成密封性能差， 尤其是氣密封性能更差，不能用于天然氣井的開采。2、應(yīng)力水平高，應(yīng)力集中比較嚴(yán)重，很容易發(fā)生粘扣失效；同時， 天然氣井中一般含有硫化氫氣體，高應(yīng)力水平容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。' 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種能夠承受 較高氣體壓力的、具有更高氣密封性能的石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)。 本實用新型的技術(shù)方案是 一種石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)，它 由管體和接箍兩部分組成，管體上有外螺紋、圓柱面、圓錐面和端面臺 肩，接箍上有內(nèi)螺紋、圓柱孔、圓錐孔和扭矩臺肩，外螺紋與內(nèi)螺紋、 圓錐面與圓錐孔、端面臺肩與扭矩臺肩分別形成過盈配合。 內(nèi)螺紋和外螺紋之間的過盈量控制在0. 08 0. 22mm之間。 圓錐面與圓錐孔之間的過盈量在0. 22 0. 32mm之間。 端面臺肩與扭矩臺肩之間的軸向過盈量在0. 05 0. 09mm之間。 管體上的圓錐面與圓柱面之間由半徑為Ri圓弧光滑過渡，圓錐面與 端面臺肩之間由半徑為R2的圓弧光滑過渡，R,與R2滿足關(guān)系 Rt=2R2=1.6 2. 4亂
管體上端面臺肩與垂線之間的夾角為a 1}接箍上扭矩臺肩與垂線乏 間的夾角為a" ai與a2之間滿足如下關(guān)系ai=a2-0. 55°, a p17. 5 25. 5。。
管體上圓錐面與垂線之間的夾角為P ,，接箍上圓錐孔與垂線之間的 夾角為后2，卜與P2之間滿足如下關(guān)系^=02+0.75°， 3產(chǎn)60 75°。 管體上的圓柱面與接箍上的圓柱孔之間存在0. 22 0. 64mm的間隙。 本實用新型通過改進(jìn)主密封結(jié)構(gòu)形式，將主密封結(jié)構(gòu)設(shè)計成圓錐面/圓錐孔結(jié)構(gòu)，同時改變圓錐面及圓錐孔的錐度，使二者的錐度滿足一定
關(guān)系，從而使二者均勻接觸，得到最好的密封效果；此外，優(yōu)化臺肩的 角度，使臺肩的輔助密封效果可以達(dá)到主密封的密封效果，從而使接頭 具有兩級金屬密封，氣密封能力明顯提高，可以達(dá)到管體內(nèi)壁屈服壓力。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步描述。

圖l為現(xiàn)有油管聯(lián)接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型管體聯(lián)接部分的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實用新型接箍聯(lián)接部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1
如圖所示 一種用于①73.0X5.51 mm的油管，鋼級為PllO，油管 管體的幾何尺寸包括外徑、壁厚等均采用API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，套管材料滿 足API標(biāo)準(zhǔn)對P110鋼級油管材料的要求。該石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié) 構(gòu)由管體1和接箍2兩部分組成，管體1上有外螺紋11、圓柱面12、圓 錐面13和端面臺肩14,接箍2上有內(nèi)螺紋21、圓柱孔22、圓錐孔23 和扭矩臺肩24，外螺紋11與內(nèi)螺紋21、圓錐面13與圓錐孔23、端面 臺肩14與扭矩臺肩24分別形成過盈配合。其外螺紋11和內(nèi)螺紋21的 齒高均為1.016ram，導(dǎo)向面角10° ，承載面角3° ，錐度1:16。內(nèi)螺獻(xiàn) 21和外螺紋11之間的過盈量控制在0. 08 0. 22mm之間。該過盈量遠(yuǎn)小 于普通API油管螺紋的過盈量，因螺紋過盈量減少而損失的上扣扭矩由端面臺肩14與扭矩臺肩24分擔(dān)，使螺紋部位產(chǎn)生的應(yīng)力集中程度得以 緩解，有利于提高接頭的抗應(yīng)力腐蝕能力。密封由兩個金屬與金屬密封 結(jié)構(gòu)承擔(dān) 一是圓錐面13/圓錐孔23配合，起主要密封作用，其過盈量 在0.22 0.32mm之間；另一個是端面臺肩14/扭矩臺肩24之間的配合， 起輔助密封作用，其軸向過盈量在0.05 0.09mm之間，這兩個密封結(jié)構(gòu) 可以起到同樣的密封效果；而管體上的圓柱面12與接箍上的圓柱孔22 之間存在0.22 0.64mm的間隙，則是出于加工考慮，方便刀具的退出。
為了保證主密封結(jié)構(gòu)的順利旋合，管體1上的圓錐面13與圓柱面 12之間由半徑為Ri圓弧光滑過渡，圓錐面13與端面臺肩14之間由半徑 為R2的圓弧光滑過渡，R產(chǎn)1.6腿，圓弧R^3.2mm，以利于管體1上的圓 錐面13順利旋入接箍2上的圓錐孔23。
管體1上端面臺肩14與垂線之間的夾角a 1=19. 45° ，接箍2上扭矩 臺肩24與垂線之間的夾角(12=20 °。以使接觸壓力在徑向的分量增大， 接頭在拉伸、彎曲載荷作用下仍能保證密封效果，經(jīng)計算，該密封結(jié)構(gòu) 與主密封結(jié)構(gòu)具有同樣的密封效果。
在主密封結(jié)構(gòu)設(shè)計上，管體1上圓錐面13與垂線之間的夾角P ,60° ， 接箍2上圓錐孔23與垂線之間的夾角3 2=60.75°。卜與^不同，可& 使兩個錐面完全緊密接觸，接觸壓力均勻分布，最大限度地提高密封可 靠性。
本實用新型實施例的氣密封抗力可達(dá)100. 2MPa以上。 實施例2:
如圖所示 一種用于①88.9X9.52m的油管，管體1上的圓弧R產(chǎn)l. 8mm，圓弧R2=3. 6腿；端面臺肩14與垂線之間的夾角a 1=24. 45° ， 扭矩臺肩24與垂線之間的夾角a 2=25;圓錐面13與垂線之間的夾角P ^60°，圓錐孔23與垂線之間的夾角3 2=60.75°。其余結(jié)構(gòu)與實施例1 相同。
本實用新型實施例的氣密封抗力可達(dá)142. 2MPa以上。
權(quán)利要求1、一種石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)，它由管體和接箍兩部分組成，其特征是管體上有外螺紋、圓柱面、圓錐面和端面臺肩，接箍上有內(nèi)螺紋、圓柱孔、圓錐孔和扭矩臺肩，外螺紋與內(nèi)螺紋、圓錐面與圓錐孔、端面臺肩與扭矩臺肩分別形成過盈配合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)，其特征是內(nèi) 螺紋和外螺紋之間的過盈量控制在0. 08 0. 22mm之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)，其特征是圓 錐面與圓錐孔之間的過盈量在0. 22 0. 32ram之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)，其特征是'端 面臺肩與扭矩臺肩之間的軸向過盈量在0. 05 0. 09mm之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)， 其特征是管體上的圓錐面與圓柱面之間由半徑為K圓弧光滑過渡，圓錐面 與端面臺肩之間由半徑為R2的圓弧光滑過渡，R與R2滿足關(guān)系R產(chǎn)2RFl. 6 2.4咖。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)， 其特征是管體上端面臺肩與垂線之間的夾角為a t，接箍上扭矩臺肩與垂'線 之間的夾角為a2, a,與d2之間滿足如下關(guān)系(1^^2-0.55°， a 1=17.5 25. 5。。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)， 其特征是管體上圓錐面與垂線之間的夾角為0 i，接箍上圓錐孔與垂線之間的夾角為^，卜與32之間滿足如下關(guān)系P產(chǎn)0 2+0. 75° ， 3產(chǎn)60 75°-。
8、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)， 其特征是管體上的圓柱面與接箍上的圓柱孔之間存在0.22 0.64mm的間
專利摘要本實用新型涉及一種石油油管的螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，特別是一種能夠承受較高氣體壓力的石油油管高壓氣密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)，該密封聯(lián)接結(jié)構(gòu)由管體(1)和接箍(2)兩部分組成，管體(1)上有外螺紋(11)、圓柱面(12)、圓錐面(13)和端面臺肩(14)，接箍(2)上有內(nèi)螺紋(21)、圓柱孔(22)、圓錐孔(23)和扭矩臺肩(24)，外螺紋(11)與內(nèi)螺紋(21)、圓錐面(13)與圓錐孔(23)、端面臺肩(14)與扭矩臺肩(24)分別形成過盈配合。本實用新型具有圓錐面/圓錐孔、端面臺肩/扭矩臺肩等雙重金屬/金屬密封結(jié)構(gòu)，如果其中一個密封結(jié)構(gòu)損壞，另一個仍然可以起到同樣的密封性效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型能夠承受較高的氣體壓力，接頭部位的應(yīng)力集中程度小，適合在含有硫化氫的高壓天然氣井中使用。
文檔編號F16L15/00GK201318513SQ20082015937
公開日2009年9月30日 申請日期2008年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月22日
發(fā)明者強(qiáng) 付, 丹 吳, 夏佑廣, 李小兵, 李建亮, 謝凱意 申請人:衡陽華菱連軋管有限公司