專利名稱：特殊偏梯形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，具體地說是ー種特殊偏梯形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(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。現(xiàn)有的API (美國石油學(xué)會)偏梯形螺紋接頭，存在抗扭矩性能較弱，連接強(qiáng)度低，抗擠毀能力差等不足，逐漸使得油井管公司或油田尋求性能更加優(yōu)良和可靠的特殊螺紋連接結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題，提供ー種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，該接頭連接強(qiáng)度高，抗壓縮載荷能強(qiáng)，同時(shí)抗扭矩性能高。按照本發(fā)明的技術(shù)方案ー種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，包括通過螺紋連接的接箍及管體，所述接箍內(nèi)壁的軸向中部設(shè)置有環(huán)狀的內(nèi)臺階柱面，所述接箍的兩端加エ有標(biāo)準(zhǔn)偏梯形內(nèi)螺紋，所述偏梯形內(nèi)螺紋靠近所述內(nèi)臺階柱面的后端設(shè)置有內(nèi)密封螺紋，所述管體端部的外壁上加工有標(biāo)準(zhǔn)偏梯形外螺紋，所述偏梯形外螺紋的前端設(shè)置有外密封螺紋，所述內(nèi)密封螺紋與所述外密封螺紋采用承載面牙側(cè)角為負(fù)角度的特殊偏梯形螺紋。所述承載面牙側(cè)角的值為-3° -10°。所述內(nèi)密封螺紋與所述外密封螺紋的牙數(shù)為2飛牙。所述內(nèi)密封螺紋與所述外密封螺紋的牙數(shù)為2牙或3牙。所述接箍內(nèi)臺階柱面的端部設(shè)置有內(nèi)扭矩臺肩，所述內(nèi)扭矩臺肩上設(shè)置有凹入的內(nèi)臺肩角度，所述內(nèi)臺肩角度靠近所述接箍軸線的ー邊向外傾斜形成內(nèi)倒角；所述管體的端部設(shè)置有與所述內(nèi)扭矩臺肩相配合的外扭矩臺肩，所述外扭矩臺肩上設(shè)置有凸出的外臺肩角度，所述外臺肩角度靠近所述管體軸線的ー邊向內(nèi)傾斜形成外倒角。所述內(nèi)臺肩角度的值為110° 160°，所述外臺肩角度的值比所述內(nèi)臺肩角度的值大(T2°，所述內(nèi)倒角的值為10°飛0°，所述外倒角的值與所述內(nèi)倒角的值相等。所述外臺肩角度的值比所述內(nèi)臺肩角度的值大0. 5° 1°。所述內(nèi)臺肩角度的頂點(diǎn)與所述內(nèi)臺階柱面內(nèi)壁之間的距離為內(nèi)臺肩頂點(diǎn)距離，所述內(nèi)臺肩頂點(diǎn)距離為內(nèi)臺肩厚度與齒高之和的1/2 ;所述外臺肩角度的頂點(diǎn)與所述管體內(nèi)壁之間的距離為外臺肩頂點(diǎn)距離，所述外臺肩頂點(diǎn)距離為外臺肩厚度與齒高之和的1/2。所述外臺肩厚度與所述內(nèi)臺肩厚度相等，為5"!5mm。所述內(nèi)臺肩角度的頂點(diǎn)處設(shè)置有內(nèi)頂點(diǎn)圓弧，所述內(nèi)頂點(diǎn)圓弧的半徑為I. (T5. Omm ;所述外臺肩角度的頂點(diǎn)處設(shè)置有外頂點(diǎn)圓弧，所述外頂點(diǎn)圓弧的半徑比所述內(nèi)頂點(diǎn)圓弧的半徑大0. 2^1. 0mm。本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明在接箍及管體的標(biāo)準(zhǔn)偏梯形螺紋的端部増加了承載面牙側(cè)角采用負(fù)角度的特殊偏梯形螺紋，形成倒鉤式牙型梯型螺紋結(jié)構(gòu)，并且在螺紋的端部増加了抗壓縮載荷的承載接觸面，大大增加了接頭的連接強(qiáng)度和抗壓縮載荷能力，同時(shí)提高了其抗扭矩性能。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明分解后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中的密封螺紋的牙型圖。 圖4為本發(fā)明中的內(nèi)扭矩臺肩的放大圖。圖5為本發(fā)明中的外扭矩臺肩的放大圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)ー步的說明。圖f圖5中，包括接箍I、管體2、偏梯形內(nèi)螺紋3、偏梯形外螺紋4、內(nèi)密封螺紋5、外密封螺紋6、內(nèi)扭矩臺肩7、外扭矩臺肩8、錐度9、螺距10、齒高11、導(dǎo)向面牙側(cè)角12、承載面牙側(cè)角13、承載面牙頂圓弧14、承載面牙底圓弧15、導(dǎo)向面牙底圓弧16、導(dǎo)向面牙頂圓弧17、內(nèi)臺肩厚度18、外臺肩厚度19、內(nèi)臺肩頂點(diǎn)距離20、外臺肩頂點(diǎn)距離21、內(nèi)臺肩角度22、外臺肩角度23、內(nèi)頂點(diǎn)圓弧24、外頂點(diǎn)圓弧25、內(nèi)倒角26、外倒角27、內(nèi)臺階柱面28、中徑線29、管體30等。如圖I、圖2所示，本發(fā)明是ー種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，包括通過螺紋連接的接箍I及管體2、30，接箍I和管體2、30是以虛擬的中徑線29為基準(zhǔn)，以內(nèi)外螺紋進(jìn)行旋合，以管體2與管體30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。接箍I內(nèi)壁的軸向中部設(shè)置有環(huán)狀的內(nèi)臺階柱面28，接箍內(nèi)臺階柱面28的長度范圍是5(T200mm，増加接頭的連接強(qiáng)度和抗彎曲能力。接箍I的兩端加工有標(biāo)準(zhǔn)偏梯形內(nèi)螺紋3，偏梯形內(nèi)螺紋3靠近內(nèi)臺階柱面28的后端設(shè)置有內(nèi)密封螺紋5。管體2、30端部的外壁上加工有標(biāo)準(zhǔn)偏梯形外螺紋4，偏梯形外螺紋4的前端設(shè)置有外密封螺紋6。偏梯形內(nèi)螺紋3與偏梯形外螺紋4采用API標(biāo)準(zhǔn)。如圖3所示，內(nèi)密封螺紋5與外密封螺紋6采用承載面牙側(cè)角13為負(fù)角度的特殊偏梯形螺紋，其余參數(shù)，如錐度9、螺距10、齒高11、導(dǎo)向面牙側(cè)角12、承載面牙頂圓弧14、承載面牙底圓弧15、導(dǎo)向面牙底圓弧16、導(dǎo)向面牙頂圓弧17均與偏梯形內(nèi)螺紋3及與偏梯形外螺紋4完全相同。承載面牙側(cè)角13的值為-3° -10°，形成倒鉤式牙型，由于承載面牙側(cè)角13是負(fù)角度后，其牙型寬度要小于API標(biāo)準(zhǔn)偏梯形螺紋的牙寬，不會造成在旋合時(shí)內(nèi)外螺紋的任何干渉。內(nèi)密封螺紋5與外密封螺紋6的牙數(shù)為2飛牙，最好為2牙或3牙。在加工吋，螺紋牙型角由+3°向-3°過渡時(shí)應(yīng)平滑過渡，過渡面長度不能大于I個(gè)螺距，并且其外密封螺紋6的牙數(shù)總長度要比內(nèi)密封螺紋5的牙數(shù)總長度大(0. 3 1)個(gè)螺距的距離長度，最佳是0. 5牙的距離，這樣保證其配合時(shí)留有足夠余量不會發(fā)生干渉。如圖4所示，接箍I內(nèi)臺階柱面28的端部設(shè)置有內(nèi)扭矩臺肩7。內(nèi)扭矩臺肩7上設(shè)置有凹入的內(nèi)臺肩角度22，內(nèi)臺肩角度22靠近接箍I軸線的ー邊向外傾斜形成內(nèi)倒角26。內(nèi)臺肩角度22的值為110° 160°，內(nèi)倒角26的值為10°飛0°。內(nèi)臺肩角度22的頂點(diǎn)與內(nèi)臺階柱面28內(nèi)壁之間的距離為內(nèi)臺肩頂點(diǎn)距離20，內(nèi)臺肩頂點(diǎn)距離20為內(nèi)臺肩厚度18與齒高11之和的1/2，內(nèi)臺肩厚度18為5 15mm。內(nèi)臺肩角度22的頂點(diǎn)處設(shè)置有內(nèi)頂點(diǎn)圓弧24，內(nèi)頂點(diǎn)圓弧24的半徑為I. (T5. 0mm。如圖5所示，管體2、30的端部設(shè)置有與內(nèi)扭矩臺肩7相配合的外扭矩臺肩8。外扭矩臺肩8上設(shè)置有凸出的外臺肩角度23，外臺肩角度23靠近管體2、30軸線的ー邊向內(nèi)傾 斜形成外倒角27。外臺肩角度23的值比內(nèi)臺肩角度22的值大(T2°，最好大0.5° 1°，滿足內(nèi)、外臺肩在機(jī)緊情況下造成的塑性變形狀態(tài)下達(dá)到過盈配合。外倒角27的值與內(nèi)倒角26的值相等。外臺肩角度23的頂點(diǎn)與管體2、30內(nèi)壁之間的距離為外臺肩頂點(diǎn)距離21，外臺肩頂點(diǎn)距離21為外臺肩厚度19與齒高11之和的1/2，外臺肩厚度19與內(nèi)臺肩厚度18相等，為5 15mm。外臺肩角度23的頂點(diǎn)處設(shè)置有外頂點(diǎn)圓弧25，外頂點(diǎn)圓弧25的半徑比內(nèi)頂點(diǎn)圓弧24的半徑大0. 2^1. 0mm。本發(fā)明操作時(shí)，將接箍I的任意一端先套入管體2上，套入時(shí)應(yīng)將接箍I的內(nèi)螺紋與管體2的外螺紋先套入3 7扣，套扣時(shí)應(yīng)輕緩，將內(nèi)外螺紋對扣然后人力旋入，以人力旋合不動時(shí)為止，將已經(jīng)手緊旋合在一起的接箍I和管體2用石油管道擰接機(jī)器進(jìn)行進(jìn)一歩的機(jī)器擰接，達(dá)到機(jī)器擰接時(shí)的過盈配合狀態(tài)。當(dāng)接箍I與管體2在機(jī)器擰接過盈旋緊配合后，其內(nèi)密封螺紋5、外密封螺紋6達(dá)到了過渡配合狀態(tài)形成一定的密封性，同時(shí)內(nèi)臺肩厚度18與外臺肩厚度19達(dá)到了過盈配合，因其兩者的臺肩厚度與齒高導(dǎo)向面在同一個(gè)平面上，接觸面較大，大大増加了其高抗扭矩性能和壓縮載荷能力。機(jī)緊的位置和扭矩大小可以按照API標(biāo)準(zhǔn)操作或エ藝文件另行規(guī)定，但是必須滿足內(nèi)臺肩厚度18與外臺肩厚度19在機(jī)緊旋合后不得有任何間隙。同樣的緊固方法將接箍I和管體30以虛擬的中徑線29為基準(zhǔn)進(jìn)行緊密配合，達(dá)到管體30與管體2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。本發(fā)明在接箍I及管體2、30的標(biāo)準(zhǔn)偏梯形螺紋的端部増加了承載面牙側(cè)角采用負(fù)角度的特殊偏梯形螺紋，形成倒鉤式牙型梯型螺紋結(jié)構(gòu)，提高了螺紋的連接強(qiáng)度，増加了牙型密封性能，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；在螺紋端部采用了從牙型角的導(dǎo)向面牙側(cè)角直接過渡為管端面，増加了管端面的厚度，提高其螺紋連接的抗壓縮載荷和抗扭矩性能；增加了接箍的總體長度，提高了接頭的連接強(qiáng)度和抗彎曲能力。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(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.ー種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，包括通過螺紋連接的接箍(I)及管體(2、30)，所述接箍(I)內(nèi)壁的軸向中部設(shè)置有環(huán)狀的內(nèi)臺階柱面(28)，其特征是所述接箍(I)的兩端加工有標(biāo)準(zhǔn)偏梯形內(nèi)螺紋(3)，所述偏梯形內(nèi)螺紋(3)靠近所述內(nèi)臺階柱面(28)的后端設(shè)置有內(nèi)密封螺紋(5)，所述管體(2、30)端部的外壁上加工有標(biāo)準(zhǔn)偏梯形外螺紋(4)，所述偏梯形外螺紋(4)的前端設(shè)置有外密封螺紋(6)，所述內(nèi)密封螺紋(5)與所述外密封螺紋(6)采用承載面牙側(cè)角(13)為負(fù)角度的特殊偏梯形螺紋。
2.按照權(quán)利要求I所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是所述承載面牙側(cè)角(13)的值為-3° -10°。
3.按照權(quán)利要求I所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)密封螺紋(5)與所述外密封螺紋(6)的牙數(shù)為2飛牙。
4.按照權(quán)利要求3所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)密封螺紋(5)與所述外密封螺紋(6)的牙數(shù)為2牙或3牙。
5.按照權(quán)利要求I所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是所述接箍(I)內(nèi)臺階柱面(28)的端部設(shè)置有內(nèi)扭矩臺肩(7)，所述內(nèi)扭矩臺肩(7)上設(shè)置有凹入的內(nèi)臺肩角度(22)，所述內(nèi)臺肩角度(22)靠近所述接箍(I)軸線的ー邊向外傾斜形成內(nèi)倒角(26)；所述管體(2、30)的端部設(shè)置有與所述內(nèi)扭矩臺肩(7)相配合的外扭矩臺肩(8)，所述外扭矩臺肩(8)上設(shè)置有凸出的外臺肩角度(23)，所述外臺肩角度(23)靠近所述管體(2、30)軸線的ー邊向內(nèi)傾斜形成外倒角(27 )。
6.按照權(quán)利要求5所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)臺肩角度(22)的值為110° 160°，所述外臺肩角度(23)的值比所述內(nèi)臺肩角度(22)的值大(T2°，所述內(nèi)倒角(26)的值為10°飛0°，所述外倒角(27)的值與所述內(nèi)倒角(26)的值相等。
7.按照權(quán)利要求6所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是所述外臺肩角度(23)的值比所述內(nèi)臺肩角度(22)的值大0.5° 1°。
8.按照權(quán)利要求5所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)臺肩角度(22)的頂點(diǎn)與所述內(nèi)臺階柱面(28)內(nèi)壁之間的距離為內(nèi)臺肩頂點(diǎn)距離(20)，所述內(nèi)臺肩頂點(diǎn)距離(20)為內(nèi)臺肩厚度(18)與齒高(11)之和的1/2 ;所述外臺肩角度(23)的頂點(diǎn)與所述管體(2、30)內(nèi)壁之間的距離為外臺肩頂點(diǎn)距離(21)，所述外臺肩頂點(diǎn)距離(21)為外臺肩厚度(19)與齒高(11)之和的1/2。
9.按照權(quán)利要求8所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是所述外臺肩厚度(19)與所述內(nèi)臺肩厚度(18)相等，為5 15mm。
10.按照權(quán)利要求5所述的特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，其特征是所述內(nèi)臺肩角度(22)的頂點(diǎn)處設(shè)置有內(nèi)頂點(diǎn)圓弧(24)，所述內(nèi)頂點(diǎn)圓弧(24)的半徑為I. (T5. Omm ;所述外臺肩角度(23)的頂點(diǎn)處設(shè)置有外頂點(diǎn)圓弧(25)，所述外頂點(diǎn)圓弧(25)的半徑比所述內(nèi)頂點(diǎn)圓弧(24)的半徑大0. 2 I. Omm0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特殊偏梯形螺紋油套管連接接頭，包括通過螺紋連接的接箍及管體，接箍內(nèi)壁的軸向中部設(shè)置有環(huán)狀的內(nèi)臺階柱面，接箍的兩端加工有標(biāo)準(zhǔn)偏梯形內(nèi)螺紋，偏梯形內(nèi)螺紋靠近內(nèi)臺階柱面的后端設(shè)置有內(nèi)密封螺紋，管體端部的外壁上加工有標(biāo)準(zhǔn)偏梯形外螺紋，偏梯形外螺紋的前端設(shè)置有外密封螺紋，內(nèi)密封螺紋與外密封螺紋采用承載面牙側(cè)角為負(fù)角度的特殊偏梯形螺紋。本發(fā)明在接箍及管體的標(biāo)準(zhǔn)偏梯形螺紋的端部增加了承載面牙側(cè)角采用負(fù)角度的特殊偏梯形螺紋，形成倒鉤式牙型梯型螺紋結(jié)構(gòu)，并且在螺紋的端部增加了抗壓縮載荷的承載接觸面，大大增加了接頭的連接強(qiáng)度和抗壓縮載荷能力，同時(shí)提高了其抗扭矩性能。
文檔編號E21B17/08GK102852466SQ20121012508
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25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