專利名稱：一種抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種螺紋連接結(jié)構(gòu)，尤其是一種抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，屬于油管螺紋連接的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
開采石油或者天然氣時(shí)，油管是石油、天然氣從地下提取到地上的通道，油管需要承受很大的拉伸、彎曲、內(nèi)壓等載荷，受力非?？量?，油管接頭一般采用錐管螺紋連接，連接部位是整個(gè)管柱中的薄弱環(huán)節(jié)，油田每年都有大量油管在接頭部位發(fā)生失效，經(jīng)濟(jì)損失巨大。目前使用的油管連接結(jié)構(gòu)一般是按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，分為8牙/英寸(用于加厚油管)和10牙/英寸(用于不加厚油管)兩種，都屬于圓螺紋。螺紋的承載面角和導(dǎo)向面角都是30°，這種螺紋技術(shù)成熟，加工簡(jiǎn)單，合格率高，其缺點(diǎn)是由于承載面角比較平緩，在拉伸載荷作用下，螺紋牙上的徑向分力大，使接頭容易滑脫失效，因而連接強(qiáng)度低，不適合在深井中使用，而且在彎曲條件下性能顯著下降。為此，中國(guó)專利ZL02257690. 8，授權(quán)公告日為2003年9月24日，實(shí)用新型名稱為 “油套管螺紋接頭”，該專利公開了一種具有良好密封性能的油套管螺紋接頭。該螺紋接頭為錐形螺紋接頭，其錐度與API螺紋接頭一樣，它由外螺紋件P和內(nèi)螺紋件B通過螺紋1連接而成。其特點(diǎn)是接頭的螺紋為偏梯形螺紋，承載面角3°，導(dǎo)向面角10°。承載面角從中 30°調(diào)整為3°，接頭在拉伸和彎曲載荷左右下的徑向分力明顯減少，連接效率提高。同時(shí)， 外螺紋件前端設(shè)置了一個(gè)圓柱密封面，內(nèi)螺紋件的對(duì)應(yīng)位置設(shè)置了一個(gè)凸起的球面主密封面，二者過盈配合，起密封作用。與普通API油管接頭相比，該專利公開的接頭改進(jìn)了螺紋形狀，連接效率提高，同時(shí)，增加了金屬/金屬密封結(jié)構(gòu)，密封性能顯著提高。但是，這種螺紋形狀仍然不能滿足水平井、大位移井等彎曲度很高的井況。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝使用方便，連接強(qiáng)度高，密封性能好，抗彎曲性能好，適用范圍廣，安全可靠。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，包括管體及通過螺紋緊固連接于管體上的接箍；所述管體一端的外表面上依次設(shè)有外螺紋、過渡圓柱面、外密封錐面及密封端面，所述密封端面位于管體對(duì)應(yīng)于設(shè)置外螺紋的一端端部，過渡圓柱面的一端與外螺紋相連，另一端通過外密封錐面與密封錐面相連；接箍的內(nèi)表面上依次設(shè)有內(nèi)螺紋、內(nèi)密封錐面及扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩，所述內(nèi)螺紋與外螺紋相匹配，外螺紋與內(nèi)螺紋均采用倒鉤式螺紋結(jié)構(gòu)；過渡圓柱面與外密封錐面的總長(zhǎng)度M為6. 5^7mm,內(nèi)密封錐面的長(zhǎng)度L為 M-0. 5mm ；管體對(duì)應(yīng)于設(shè)置外螺紋的一端伸入接箍?jī)?nèi)，管體通過外螺紋與接箍的內(nèi)螺紋緊固連接；外密封錐面與內(nèi)密封錐面過盈配合，密封端面與扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩過盈配合。[0007]所述管體與接箍緊固連接時(shí)，管體與接箍的軸線相同；外密封錐面與管體軸線的夾角、以及內(nèi)密封錐面與接箍軸線的夾角均為α，α為14° 16°。所述管體與接箍緊固連接時(shí)，密封端面與管體軸線的垂線的夾角、以及扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩與接箍軸線的垂線的夾角均為α，α為14° 16°。所述外螺紋與內(nèi)螺紋的承載面角Y =- 3.5°，導(dǎo)向面角θ =10°。所述外螺紋與內(nèi)螺紋的螺距相同，管體的規(guī)格為2 3/8^2 7/8〃時(shí)，螺距為8牙/ 英寸(3. 175mm),內(nèi)螺紋的槽寬為1. 7175mm,內(nèi)螺的牙寬為1. 4575mm ；外螺紋的槽寬、牙寬均為1. 5875mm ；內(nèi)螺紋的齒高1. 219mm，外螺紋的齒高1. 016mm。所述外螺紋與內(nèi)螺紋的螺距相同，管體的規(guī)格為3 1/2、1/2"時(shí)，螺距為6牙/ 英寸(4. 233mm),內(nèi)螺紋的槽寬2. 2465mm,內(nèi)螺紋的牙寬1. 9865mm ；外螺紋的槽寬、牙寬均為2. 1165mm,內(nèi)螺紋的齒高為1. 219_，外螺紋的齒高1. 016_。所述內(nèi)密封錐面與過渡圓柱面間形成存儲(chǔ)部。所述存儲(chǔ)部?jī)?nèi)設(shè)有螺紋脂。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)管體一端的外表面上依次設(shè)有外螺紋、過渡圓柱面、外密封錐面及密封端面，接箍的內(nèi)表面上依次設(shè)有內(nèi)螺紋、內(nèi)密封錐面及扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩，內(nèi)螺紋與外螺紋相匹配，內(nèi)螺紋與外螺紋均采用倒鉤式螺紋結(jié)構(gòu)，使管體與接箍緊固連接后在拉伸和彎曲載荷作用下，不會(huì)產(chǎn)生惡性的徑向應(yīng)力，連接強(qiáng)度、抗彎曲性能顯著提高；內(nèi)密封錐面與外密封錐面過盈配合，密封端面與扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩過盈配合，保證了管體與接箍緊固連接后的密封性能，內(nèi)密封錐面與過渡圓柱面間形成存儲(chǔ)螺紋脂的存儲(chǔ)部，能保護(hù)密封面上的接觸壓力， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝使用方便，連接強(qiáng)度高，密封性能好，抗彎曲性能好，適用范圍廣，安全可靠。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例1內(nèi)螺紋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為實(shí)施例1外螺紋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為實(shí)施例2內(nèi)螺紋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為實(shí)施例2外螺紋的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示本實(shí)用新型包括管體1、外螺紋2、過渡圓柱面3、外密封錐面4、密封端面5、接箍6、內(nèi)螺紋7、內(nèi)密封錐面8、扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩9及存儲(chǔ)部10。如圖1所示所述管體1上設(shè)有接箍6，所述接箍6與管體1通過螺紋緊固連接。 管體1的一端外表面上依次設(shè)有外螺紋2、過渡圓柱面3、外密封錐面4及密封端面5，所述密封端面5位于管體1對(duì)應(yīng)于設(shè)置外螺紋2的一端端部；過渡圓柱面3的一端與外螺紋2 的端部相連，過渡圓柱面3的另一端通過外密封錐面4與密封端面5相連。接箍6的內(nèi)表面上依次設(shè)有內(nèi)螺紋7、內(nèi)密封錐面8及扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩9，所述內(nèi)螺紋7與外螺紋2相匹配；接箍 6通過內(nèi)螺紋7與管體1的外螺紋2相對(duì)應(yīng)配合，從而接箍6與管體1緊固連接。內(nèi)螺紋7 與外螺紋2采用倒鉤式螺紋結(jié)構(gòu)，同時(shí)，所述外螺紋2與內(nèi)螺紋7的承載面角γ =-3.5°，導(dǎo)向面角θ =10° ；當(dāng)管體1與接箍6緊固連接后，在拉伸和彎曲載荷作用下，不會(huì)產(chǎn)生惡性的徑向應(yīng)力，連接強(qiáng)度、抗彎曲性能均顯著提高。過渡圓柱面3與外密封錐面4的總長(zhǎng)度M為6. 5 7mm，為了使內(nèi)密封錐面8與外密封錐面4過盈配合，內(nèi)密封錐面8的長(zhǎng)度L為 M-0. 5mm ；當(dāng)過渡圓柱面3與外密封錐面4的長(zhǎng)度確定后，內(nèi)密封錐面8的長(zhǎng)度能夠相應(yīng)確定。連接時(shí)，管體1對(duì)應(yīng)于設(shè)置外螺紋2的一端伸入接箍6內(nèi)，管體1的外螺紋2與接箍6 的內(nèi)螺紋7相對(duì)應(yīng)配合，將管體1與接箍6緊固連接。管體1與接箍6緊固連接后，外密封錐面4與內(nèi)密封錐面8過盈配合，密封端面5與扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩9緊密接觸后形成過盈配合；內(nèi)密封錐面8與過渡圓柱面3間的間隙形成存儲(chǔ)部10，所述存儲(chǔ)部10的空間內(nèi)可以存儲(chǔ)螺紋脂，保護(hù)密封面上的接觸壓力。管體1與接箍6緊固連接后，管體1與接箍6的軸線相同， 即管體1與接箍6的軸線位于同一直線上。為了最大限度地提高接頭在彎曲情況下的密封性能，外密封錐面4與管體1軸線的夾角、以及內(nèi)密封錐面8與接箍6軸線的夾角均設(shè)置為α，α為14° 16°。同時(shí)，密封端面5與管體1軸線的垂線夾角、以及扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩9與接箍6軸線的垂線夾角也設(shè)置為α，α 為14° 16°。內(nèi)螺紋2、外螺紋7的螺距相同，當(dāng)管體1的規(guī)格為2 3/8 2 7/8"時(shí)，螺距為8牙/英寸(3. 175mm),內(nèi)螺紋7的槽寬為1. 7175mm,內(nèi)螺紋7的牙寬為1. 4575mm ；外螺紋2的槽寬、牙寬均為1.5875mm。當(dāng)管體1的規(guī)格為3 1/2、1/2"時(shí)，螺距為6牙/英寸 (4. 233mm)。內(nèi)螺紋7的槽寬為2. 2465mm,內(nèi)螺紋7的牙寬1. 9865mm，外螺紋2的槽寬、牙寬均為2. 1165mm。內(nèi)、外螺紋的齒高不同，內(nèi)螺紋齒高1. 219mm，外螺紋齒高1. 016mm。實(shí)施例1本實(shí)施例是用于Φ70.03Χ5. 51mm的管體1，鋼級(jí)為P110。管體1的外徑是 70. 03mm，接箍6的外徑是88. 9 mm，外螺紋2的齒高h(yuǎn)2為1. 016mm,內(nèi)螺紋7的齒高h(yuǎn)i為
1.219mm,內(nèi)螺紋7、外螺紋2的錐度為1 :16，內(nèi)螺紋7的螺距wl為3. 175mm、外螺紋2的螺距w4為13. 175讓(8牙/英寸)。螺紋7、外螺紋2的承載面角、=-3.5°，導(dǎo)向面角 θ = 10°。內(nèi)螺紋7的槽寬w3為1.7175mm，內(nèi)螺紋7的牙寬w2為1.4575mm，外螺紋2的槽寬w5、牙寬w6均為1. 5875mm。該管體1與接箍6連接結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度可以達(dá)到887kN， 氣密封壓力達(dá)到100. 2MPa以上，抗彎曲能力達(dá)到55° /100米。實(shí)施例2本實(shí)施例是用于Φ88. 9X6. 45mm的管體1，鋼級(jí)為Pl 10。管體1的外徑是88. 9mm, 接箍6的外徑是107. 95 mm，外螺紋2的齒高h(yuǎn)4為1. 016mm,內(nèi)螺紋7的齒高h(yuǎn)3為1. 219mm, 螺紋7、外螺紋2的錐度1 :16。螺紋7、外螺紋2的螺距w7、WlO均為4. 233mm(6牙/英寸)， 螺紋7、外螺紋2的承載面角γ =- 3.5°，導(dǎo)向面角θ = 10°。內(nèi)螺紋7的槽寬w9為
2.2465mm,內(nèi)螺紋7的牙寬w8為1. 9865mm ；外螺紋2的槽寬wll、牙寬wl2均為2. 1165mm。 該管體1與接箍6連接結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度可以達(dá)到1268kN，氣密封壓力達(dá)到96. 3MPa以上，抗彎曲能力達(dá)到/100米。本實(shí)用新型管體1 一端的外表面上依次設(shè)有外螺紋2、過渡圓柱面3、外密封錐面 4及密封端面5，接箍6的內(nèi)表面上依次設(shè)有內(nèi)螺紋7、內(nèi)密封錐面8及扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩9，內(nèi)螺紋 7與外螺紋2相匹配，內(nèi)螺紋7與外螺紋2均采用倒鉤式螺紋結(jié)構(gòu)，使管體1與接箍6緊固連接后在拉伸和彎曲載荷作用下，不會(huì)產(chǎn)生惡性的徑向應(yīng)力，連接強(qiáng)度、抗彎曲性能顯著提高；內(nèi)密封錐面4與外密封錐面8過盈配合，密封端面5與扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩9過盈配合，保證了管體與接箍緊固連接后的密封性能，內(nèi)密封錐面8與過渡圓柱面3間形成存儲(chǔ)螺紋脂的存儲(chǔ)部10，能保護(hù)密封面上的接觸壓力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝使用方便，連接強(qiáng)度高，密封性能好，抗彎曲性能好，適用范圍廣，安全可靠。
權(quán)利要求1.一種抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，包括管體(1)及通過螺紋緊固連接于管體(1)上的接箍(6);其特征是所述管體(1) 一端的外表面上依次設(shè)有外螺紋(2)、過渡圓柱面(3)、 外密封錐面(4)及密封端面(5)，所述密封端面(5)位于管體(1)對(duì)應(yīng)于設(shè)置外螺紋(2)的一端端部，過渡圓柱面(3)的一端與外螺紋(2)相連，另一端通過外密封錐面(4)與密封錐面(5)相連；接箍(6)的內(nèi)表面上依次設(shè)有內(nèi)螺紋(7)、內(nèi)密封錐面(8)及扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩(9)，所述內(nèi)螺紋(7)與外螺紋(2)相匹配，外螺紋(2)與內(nèi)螺紋(7)均采用倒鉤式螺紋結(jié)構(gòu)；過渡圓柱面(3)與外密封錐面(4)的總長(zhǎng)度M為6. 5 7mm，內(nèi)密封錐面(8)的長(zhǎng)度L為M_0. 5mm ； 管體(1)對(duì)應(yīng)于設(shè)置外螺紋(2)的一端伸入接箍(6)內(nèi)，管體(1)通過外螺紋(2)與接箍(6) 的內(nèi)螺紋(7)緊固連接；外密封錐面(4)與內(nèi)密封錐面(8)過盈配合，密封端面(5)與扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩(9)過盈配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征是所述管體(1)與接箍 (6)緊固連接時(shí)，管體(1)與接箍(6)的軸線相同；外密封錐面(4)與管體(1)軸線的夾角、 以及內(nèi)密封錐面(8)與接箍(6)軸線的夾角均為α，α為14° 16°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征是所述管體(1)與接箍(6)緊固連接時(shí)，密封端面(5)與管體(1)軸線的垂線的夾角、以及扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩(9)與接箍(6)軸線的垂線的夾角均為α，α為14° 16°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征是所述外螺紋(2)與內(nèi)螺紋(7)的承載面角γ =- 3.5°，導(dǎo)向面角θ = 10°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征是所述外螺紋(2)與內(nèi)螺紋(7)的螺距相同，管體(1)的規(guī)格為2 3/8 2 7/8"時(shí)，螺距為8牙/英寸，內(nèi)螺紋(7)的槽寬為1. 7175mm,內(nèi)螺紋(7)的牙寬為1. 4575mm ；外螺紋(2)的槽寬、牙寬均為1. 5875mm ； 內(nèi)螺紋(7)的齒高1. 219mm，外螺紋(2)的齒高1. 016mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征是所述外螺紋(2)與內(nèi)螺紋(7)的螺距相同，管體(1)的規(guī)格為3 1/2 4 1/2"時(shí)，螺距為6牙/英寸，內(nèi)螺紋(7) 的槽寬2. 2465mm,內(nèi)螺紋(7)的牙寬1. 9865mm ；外螺紋(2)的槽寬、牙寬均為2. 1165mm,內(nèi)螺紋(7)的齒高為1. 219mm，外螺紋(2)的齒高1. 016mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征是所述內(nèi)密封錐面(8) 與過渡圓柱面(3)間形成存儲(chǔ)部(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，其特征是所述存儲(chǔ)部(10)內(nèi)設(shè)有螺紋脂。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種抗彎曲的油管螺紋連接結(jié)構(gòu)，其包括管體及接箍；管體一端的外表面上依次設(shè)有外螺紋、過渡圓柱面、外密封錐面及密封端面；接箍的內(nèi)表面上依次設(shè)有內(nèi)螺紋、內(nèi)密封錐面及扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩，內(nèi)螺紋與外螺紋相匹配，外螺紋與內(nèi)螺紋均采用倒鉤式螺紋結(jié)構(gòu)；過渡圓柱面與外密封錐面的總長(zhǎng)度M為6.5~7mm，內(nèi)密封錐面的長(zhǎng)度L為M-0.5；管體對(duì)應(yīng)于設(shè)置外螺紋的一端伸入接箍?jī)?nèi)，管體通過外螺紋與接箍的內(nèi)螺紋緊固連接；外密封錐面與內(nèi)密封錐面過盈配合，密封端面與扭轉(zhuǎn)臺(tái)肩過盈配合。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝使用方便，連接強(qiáng)度高，密封性能好，抗彎曲性能好，適用范圍廣，安全可靠。
文檔編號(hào)F16L15/04GK202165022SQ20112010272
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者張毅, 高連新 申請(qǐng)人:無(wú)錫西姆萊斯石油專用管制造有限公司