CN2504380Y - 一种套管螺纹接头 - Google Patents

Abstract

一种套管螺纹接头,主要解决主密封采用圆锥曲面密封面或其与圆锥曲面密封面相配合在受到轴向拉力时接触压力降低,影响密封性能。本实用新型包括外螺纹件(11)、内螺纹件(21);外螺纹件(11)端部金属主密封部位有一个圆弧密封面(14)、柱面密封面(12、13)与内螺纹件(21)端部的圆弧密封面(23)、柱面密封面(22、24)表面过盈配合形成主密封面结构,外螺纹件(11)端部的扭矩台肩面(15)与内螺纹件(21)端部的扭矩台肩面(25)配合形成辅助密封面结构。螺纹接头主密封为柱面对柱面密封结构,在受到轴向拉力时,主密封面接触压力降低仍具有优良的密封性能,且机加工、尺寸测量都很方便。

Description

一种套管螺纹接头

技术领域

本实用新型涉及一种油井套管螺纹接头。

背景技术

套管优质螺纹接头，是一种加工精度要求很高的产品。随着油气井钻采的发展，对套管优质螺纹接头的要求也越来越高。美国专利U.S.Patent 6045165公开了一种油井管用螺纹接头。该螺纹接头由内螺纹件和外螺纹件两部分组成。外螺纹管端部有一金属密封结构，与内螺纹件螺纹根部的金属密封结构，通过过盈配合形成金属主密封。外螺纹管端金属密封结构是圆锥曲面密封面或大曲率圆弧曲面密封面，内螺纹根部金属密封结构是圆锥曲面密封面。同时，外螺纹管端面逆向台肩与内螺纹根部逆向台肩对接形成控制扭矩的扭矩台肩，且有辅助密封的作用。

该专利对于外密封的情况，只要把外螺纹的密封结构放到内螺纹端部，把内螺纹的密封结构放到外螺纹根部，就形成了接头的外密封结构。

该技术存在的问题在于：1.由于主密封采用圆锥曲面密封面或大曲率圆弧曲面密封面与圆锥曲面密封面相配合构成，在受到轴向拉力时，主密封面接触压力降低，影响密封性能，而轴向力是套管工作时的主要载荷。2.外螺纹采用圆锥曲面密封面或大曲率圆弧曲面密封面，加工难度大。内螺纹采用圆锥曲率密封面，不仅加工难度大，而且尺寸测量很困难。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种密封性能优良、加工容易、测量方便的套管螺纹接头。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是主密封采用柱面对柱面、球面对柱面，解决了由于套管重量大，在受到轴向拉力时，降低主密封面接触压力；逆向台肩主要起两个作用，控制上扣扭矩和辅助密封。由于在逆向台肩接触之前，主密封已经接触，金属密封处发生弯曲变形，因而导致逆向台肩面接触压力不均匀，降低了辅助密封功能。为此，在设计扭矩逆向台肩角度配合范围时，与已有技术不同是在考虑主密封过盈量的大小和金属密封部位的壁厚，来确定出扭矩逆向台肩角度的取值。

本实用新型包括外螺纹件、内螺纹件，外螺纹件是管体的一端，内螺纹件是接箍的一端，所述的外螺纹件端部金属主密封部位有一个扭矩台肩面；所述的内螺纹件端部金属主密封部位有扭矩台肩面，扭矩台肩面与扭矩台肩面配合形成辅助密封面结构；

所述的外螺纹件端部金属主密封部位有一个半径R1的圆弧密封面及柱面密封面；所述的内螺纹件端部金属主密封部位有一个半径R2的圆弧密封面及柱面密封面；该外螺纹件端部的圆弧密封面及柱面密封面与内螺纹件端部的圆弧密封面及柱面密封面过盈配合形成主密封面结构，即柱面对柱面，该外螺纹件端部柱面密封面与内螺纹件端部柱面密封面；球面对柱面，柱面密封面与圆弧密封面及圆弧密封面与柱面密封面表面；外螺纹件密封面的外径为D1，内螺纹件密封面外径为D2，D1＞D2，相互配合使柱面主密封在直径方向上具有过盈量ΔD＝D1-D2。

所述的外螺纹件端部柱面密封面与内螺纹件端部柱面密封面接触配合长度L＝0.15～0.35mm。

所述的外螺纹件端部金属主密封部位圆弧半径R1＞15mm；所述的内螺纹件端部金属主密封部位圆弧半径R2＞25mm。

所述的外螺纹件密封面的外径和内螺纹件密封面外径D2的过盈量范围ΔD＝D1-D2＝0.12～0.28mm。

所述的外螺纹件端部的逆向台肩角度θ1和内螺纹件端部的逆向台肩角度θ2的取值范围Δθ＝θ2-θ1＝0.5°～1°。

所述的螺纹结构为偏梯形螺纹扣型，该扣型螺纹牙型的负载侧角度α＝0°～3°，引导侧角度β＝10°～45°。

由于本实用新型的主密封采用柱面对柱面、球面对柱面，解决了在受到轴向拉力时，主密封面接触压力降低的问题。同时机加工、尺寸测量都很方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型金属主密封部位的结构示意图。

图3为本实用新型金属内、外螺纹件端部的逆向台肩角度的结构示意图。

图4为本实用新型套管接头螺纹结构部位的结构示意图。图中：11—外螺纹件

  12、13—外螺纹件的柱面密封面          14—外螺纹件的圆弧密封面

  15—外螺纹件的扭矩台肩面              18—外螺纹件的螺纹部分

  21—内螺纹件

  22、24—内螺纹件的柱面密封面          23—内螺纹件的圆弧密封面

  25—内螺纹件的扭矩台肩面              28—内螺纹件的螺纹部分

具体实施方式

如图1所示，本实用新型接头为锥形螺纹接头，由外螺纹件11和内螺纹件21组成，外螺纹件11是管体的一端，内螺纹件21是接箍的一端。

如图2、图3所示，外螺纹件11端部金属主密封部位，有一个半径R1＝25mm的圆弧密封面14，柱面密封面12、13，扭矩台肩面15；内螺纹件21端部金属主密封部位，有一个半径R2＝35mm的圆弧密封面23，柱面密封面22、24，扭矩台肩面25；密封面12、13的外径为D1，密封面22、24的外径为D2，D1＞D2，相互配合使柱面主密封在直径方向上具有过盈量ΔD＝D1-D2＝0.22mm，形成主密封接触压力P，P满足关系式：螺纹接头承受内压＜P＜螺纹接头材料的屈服强度。外螺纹件11端部柱面密封面12与内螺纹件21端部柱面密封面22接触配合长度L＝0.25mm；密封面13和23、14和24随着圆弧密封面14和圆弧密封面23的变化而变化。接头逆向扭矩台肩面θ1＝14.5°，θ2＝15°，构成限制扭矩和辅助密封的作用。

套管接头螺纹结构见图4，考虑到加工成本，在设计中选择了标准API偏梯形螺纹扣型，外螺纹件11的螺纹部分18和内螺纹件21的螺纹部分28具有过盈量Δd＝0.225mm，偏梯形螺纹的负载侧角度α＝3°，引导侧角度β＝10°，螺纹齿高h＝1.575mm，螺距p＝5.08mm，锥度T＝0.0625。

Claims (6)

1.一种套管螺纹接头，包括外螺纹件(11)、内螺纹件(21)，外螺纹件(11)是管体的一端，内螺纹件(21)是接箍的一端，所述的外螺纹件(11)端部金属主密封部位有一个扭矩台肩面(15)；所述的内螺纹件(21)端部金属主密封部位有扭矩台肩面(25)，扭矩台肩面(15)与扭矩台肩面(25)配合形成辅助密封面结构；其特征在于：所述的外螺纹件(11)端部金属主密封部位有一个半径R1的圆弧密封面(14)及柱面密封面(12)、(13)；所述的内螺纹件(21)端部金属主密封部位有一个半径R2的圆弧密封面(23)及柱面密封面(22)、(24)；该外螺纹件(11)端部柱面密封面(12)对内螺纹件(21)端部柱面密封面(22)、柱面密封面(13)对圆弧密封面(23)和圆弧密封面(14)对柱面密封面(24)过盈配合形成主密封面结构。

2.如权利要求1所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述的外螺纹件(11)端部柱面密封面(12)与内螺纹件(21)端部柱面密封面(22)接触配合长度L＝0.15～0.35mm。

3.如权利要求1或2所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述的外螺纹件(11)端部金属主密封部位圆弧半径R1＞15mm；所述的内螺纹件(21)端部金属主密封部位圆弧半径R2＞25mm。

4.如权利要求1或2所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述的密封面(12、13)的外径D1和密封面(22、24)外径D2的过盈量范围ΔD＝D1-D2＝0.12～0.28mm。

5.如权利要求1所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述的外螺纹件(11)端部的逆向台肩角度θ1和内螺纹件(21)端部的逆向台肩角度θ2的取值范围Δθ＝θ2-θ1＝0.5°～1°。

6.如权利要求1所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述的螺纹结构为偏梯形螺纹扣型，该扣型螺纹牙型的负载侧角度α＝0°～3°，引导侧角度β＝10°～45°。

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