CN205936433U - 油管螺纹连接结构 - Google Patents
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Abstract
一种油管螺纹连接结构，包括接箍和管体。接箍的两端对称设有锥度为1:16的内螺纹，内螺纹的螺距为7牙/英寸，在内螺纹的顶端依次设有圆柱孔、圆锥孔及扭矩挡肩，扭矩挡肩的角度β1为‑12°～‑15°，内螺纹的承载面角度α1 为‑3°～‑5°，导向面角度θ1为10～15°，槽宽为1.9245mm，牙宽为1.7045mm，齿高h1为h2+0.2mm。管体的顶端设有锥度为1:16的外螺纹，外螺纹的螺距为7牙/英寸，在外螺纹的顶端依次设有圆柱面、圆锥面及端部台肩，端部台肩的角度β2为‑12°～‑15°，外螺纹的承载面角度α2 为‑3°～‑5°，导向面角度θ2为10～15°，槽宽为1.8145mm，牙宽为1.8145mm，齿高h2为0.8～1.2mm。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种螺纹连接结构，特别是一种螺距为7牙/英寸的油管螺纹连接结构。
背景技术
在开采石油和天然气的过程中，石油油管和天然气套管都是通过螺纹连接起来，组成长达数千米的石油油管柱和天然气套管管柱，形成石油和天然气的通道。其中，螺纹连接部位是最为薄弱的环节，很多失效都发生在螺纹连接部位。如何增加油管螺纹连接的可靠性、安全性，是目前需要解决的技术难题。
目前，油管螺纹连接结构一般可以分为两类：一类是符合API标准的API油管螺纹连接结构，另一类是除了API螺纹以外的特殊螺纹连接结构。
API油管螺纹又分为不加厚油管螺纹、外加厚油管螺纹两种种形式。但其螺纹型式都为锥度1:16的锥管圆螺纹螺纹，螺纹的螺距是8牙/英寸（3.175mm）或者10牙/英寸（2.54mm），其导向面角30°，承载面角30°，螺纹的齿高1.81mm。这种螺纹由于承载面角度大，在轴向载荷作用下会产生很大的径向分力，造成螺纹滑脱失效，因此连接效率低，连接强度一般只有管体强度的60－80%。另外连接后在螺纹齿顶齿底处存在一条螺旋状的泄露通道，即使在加工公差为零的情况下，泄露通道仍然存在，说明API圆螺纹在设计密封性能上本身存在缺陷，他的密封性能主要是靠螺纹脂填堵间隙进行保证，但螺纹脂在温度升高或在长期服役条件下，易挥发和变质，这样就大大降低了接头的密封性能。
为了克服API螺纹连接的上述缺点，目前研究人员已设计了各种各样的特殊螺纹连接结构，例如中国专利公开号为CN 2276068Y的 “油井管螺纹接头”，采用具有密封结构的油井管接头，由外螺纹件和内螺纹件组成，其螺纹仍然为偏梯形螺纹，但是在外螺纹前端设置一个圆弧凸密封面，在内螺纹相应啮合的位置设置一个圆柱孔密封面，凸起弧面与圆柱密封面构成主密封部分，同时，外螺纹管件端面与内螺纹底部台肩侧面对接构成副密封部分，该接头增加了主密封结构和副密封结构，因而密封性能增强，但接头的螺纹没有改进。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种螺距为7牙/英寸的油管螺纹连接结构，该螺纹连接结构连接效率高、抗弯曲性能好，通过优化螺纹设计，降低了螺纹部位的应力集中程度，特别适合在深井、水平井、大位移井中使用。
本实用新型的技术方案是：一种油管螺纹连接结构，包括接箍和管体。
接箍的两端对称设有锥度为1:16的内螺纹，内螺纹的螺距为7牙/英寸，在内螺纹的顶端依次设有圆柱孔、圆锥孔及扭矩挡肩，扭矩挡肩的角度β1为-12°～-15°，内螺纹的承载面角度α1 为-3°～-5°，导向面角度θ1为10～15°，槽宽为1.9245mm，牙宽为1.7045mm，齿高h1为h2+0.2mm。
管体的顶端设有锥度为1:16的外螺纹，外螺纹的螺距为7牙/英寸，在外螺纹的顶端依次设有圆柱面、圆锥面及端部台肩，端部台肩的角度β2为-12°～-15°，外螺纹的承载面角度α2 为-3°～-5°，导向面角度θ2为10～15°，槽宽为1.8145mm，牙宽为1.8145mm，齿高h2为0.8～1.2mm。
本实用新型与现有技术相比具有如下特点：
1、油管螺纹连接结构在正常使用时，内螺纹与外螺纹、圆锥孔与圆锥面发生过盈配合，圆锥孔与圆柱面不接触，二者之间存有间隙。金属/金属密封由圆锥孔与圆锥面完成。同时，扭矩挡肩与端部台肩发生轴向过盈，产生的反力使内螺纹与外螺纹的承载面紧密接触，螺纹承载面与扭矩挡肩面组成一个楔形结构，在弯曲载荷下，该楔形结构具有良好的承载效果。
2、油管螺纹连接结构的螺纹形式与标准的油管螺纹都不相同，虽然内螺纹与外螺纹仍采用锥度1:16的锥管螺纹形式，但是内螺纹与外螺纹的螺距更改为7牙/英寸（3.629mm），螺距比API圆螺纹螺距更大，减少上扣时跳扣错扣的概率，便于油田开采和天然气开采上扣，提高下井效率，螺纹承载能力更强应力分布更均匀，有利于提高抗粘扣性能。
3、内螺纹与外螺纹的齿高不同，当这样，内螺纹与外螺纹啮合后，齿顶与齿底之间存在大约0.2mm的间隙，齿侧与齿侧之间存在大约0.11mm的间隙，这些间隙的存在，一方面可以储存螺纹脂，另一方面还可以减小螺纹局部的应力集中。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为油管螺纹连接结构的结构示意图；
附图2为接箍的结构示意图；
附图3为附图2中的I部放大图；
附图4为内螺纹的结构示意图；
附图5为管体的结构示意图；
附图6为附图5中的II部放大图；
附图7为外螺纹的结构示意图。
具体实施方式
实施例一、本实施例的螺纹连接结构用于73.02×5.51mm石油油管，钢级为N80-1。其中，管体2的材料特性：屈服强度σs为552Mpa，抗拉强度σb为760Mpa。接箍1的材料特性与管体2相同。
73.02×5.51mm石油油管螺纹连接结构，包括接箍1和管体2。
接箍1的外径为88.90mm，接箍1的两端对称设有锥度为1:16的内螺纹1-1，内螺纹1-1的螺距为7牙/英寸，在内螺纹1-1的顶端依次设有圆柱孔1-2、圆锥孔1-3及扭矩挡肩1-4，扭矩挡肩1-4的角度β1为-13°，内螺纹1-1的承载面角度α1 为-4°，导向面角度θ1为11°，槽宽为1.9245mm，牙宽为1.7045mm，齿高h1为1.005mm。
管体2的外径为73.02mm，壁厚为5.51mm，管体2的顶端设有锥度为1:16的外螺纹2-1，外螺纹2-1的螺距为7牙/英寸，在外螺纹2-1的顶端依次设有圆柱面2-2、圆锥面2-3及端部台肩2-4，端部台肩2-4的角度β2为-13°，外螺纹2-1的承载面角度α2 为-4°，导向面角度θ2为11°，槽宽为1.8145mm，牙宽为1.8145mm，齿高h2为0.805mm。
本实施例提供的油管螺纹连接结构的连接强度达到645kN，气密封能力达到72.88Mpa，抗弯曲能力达到抗弯曲能力达到20°/30米。
实施例二、本实施例的螺纹连接结构用于114.3×6.88mm的油管，钢级为P110，其中，管体2的材料特性：屈服强度σs为758Mpa，抗拉强度σb为880Mpa。接箍1的材料特性与管体2相同。
114.3×6.88mm油管螺纹连接结构，包括接箍1和管体2。
接箍1的外径为132.08mm，接箍1的两端对称设有锥度为1:16的内螺纹1-1，内螺纹1-1的螺距为7牙/英寸，在内螺纹1-1的顶端依次设有圆柱孔1-2、圆锥孔1-3及扭矩挡肩1-4，扭矩挡肩1-4的角度β1为-13°，内螺纹1-1的承载面角度α1 为-4°，导向面角度θ1为11°，槽宽为1.9245mm，牙宽为1.7045mm，齿高h1为1.005mm。
管体2的外径为114.30mm，壁厚为6.88mm，管体2的顶端设有锥度为1:16的外螺纹2-1，外螺纹2-1的螺距为7牙/英寸，在外螺纹2-1的顶端依次设有圆柱面2-2、圆锥面2-3及端部台肩2-4，端部台肩2-4的角度β2为-13°，外螺纹2-1的承载面角度α2 为-4°，导向面角度θ2为11°，槽宽为1.8145mm，牙宽为1.8145mm，齿高h2为0.805mm。
本实施例提供的油管螺纹连接结构的连接强度达到1792kN，气密封能力达到80Mpa，抗弯曲能力达到抗弯曲能力达到20°/30米。
Claims (3)
1.一种油管螺纹连接结构，其特征是：包括接箍和管体；
接箍的两端对称设有锥度为1:16的内螺纹，内螺纹的螺距为7牙/英寸，在内螺纹的顶端依次设有圆柱孔、圆锥孔及扭矩挡肩，扭矩挡肩的角度β1为-12°～-15°，内螺纹的承载面角度α1 为-3°～-5°，导向面角度θ1为10～15°，槽宽为1.9245mm，牙宽为1.7045mm，齿高h1为h2+0.2mm；
管体的顶端设有锥度为1:16的外螺纹，外螺纹的螺距为7牙/英寸，在外螺纹的顶端依次设有圆柱面、圆锥面及端部台肩，端部台肩的角度β2为-12°～-15°，外螺纹的承载面角度α2 为-3°～-5°，导向面角度θ2为10～15°，槽宽为1.8145mm，牙宽为1.8145mm，齿高h2为0.8～1.2mm。
2.如权利要求1所述的一种油管螺纹连接结构，其特征是：所述的螺纹连接结构用于73.02×5.51mm石油油管，钢级为N80-1，管体的材料特性：屈服强度σs为552Mpa，抗拉强度σb为760Mpa，接箍的材料特性与管体相同；
接箍的外径为88.90mm，扭矩挡肩的角度β1为-13°，内螺纹的承载面角度α1 为-4°，导向面角度θ1为11°；
管体的外径为73.02mm，壁厚为5.51mm，端部台肩的角度β2为-13°，外螺纹的承载面角度α2 为-4°，导向面角度θ2为11°。
3.如权利要求1所述的一种油管螺纹连接结构，其特征是：所述的螺纹连接结构用于114.3×6.88mm的油管，钢级为P110，管体的材料特性：屈服强度σs为758Mpa，抗拉强度σb为880Mpa，接箍的材料特性与管体相同；
接箍的外径为132.08mm，扭矩挡肩的角度β1为-13°，内螺纹的承载面角度α1 为-4°，导向面角度θ1为11°；
管体的外径为114.30mm，壁厚为6.88mm，端部台肩的角度β2为-13°，外螺纹的承载面角度α2 为-4°，导向面角度θ2为11°。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109403877A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-03-01 | 中国石油大学(北京) | 石油管螺纹接头 |
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2016
- 2016-08-19 CN CN201620901592.9U patent/CN205936433U/zh active Active
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