專利名稱：氣密封油管螺紋接頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣密封油管螺紋接頭裝置，屬于石油連接管技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油油管是開采石油和天然氣所必需的石油專用管材，上百根甚至幾百 根油管通過螺紋接頭連接起來，組成幾千米長的管柱，油柱管不但承受較大 的自重載荷，而且往往也承受很高的內(nèi)壓力，接頭部位是整個(gè)管柱的薄弱環(huán) 節(jié)。隨著鉆井技術(shù)的進(jìn)步，油氣井的開采壓力越來越高， 一些高壓油井、高 壓天然氣井陸續(xù)投入開采。有些油氣井的壓力達(dá)到上百兆帕，這種情況下如 果使用普通的油管，接頭部位往往就會(huì)發(fā)生泄露，造成嚴(yán)重后果。因此，需 要密封性能更好的接頭才能滿足使用要求。
目前，油管采用的接頭通常是API接頭，該接頭是一種標(biāo)準(zhǔn)接頭，按照 API (美國石油協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)加工制造。其缺點(diǎn)是1)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(jì)的原因，即使在加工公差為零的情 況下，接頭擰緊后，內(nèi)外嚙合螺紋之間存在空隙，造成密封性能差，尤其是 氣密封性能更差，不能用于高壓油井的開采，也不能用于天然氣井的開采；2) 抗扭性能差，壽命短。螺紋既要承擔(dān)密封功能，又要承擔(dān)連接功能，螺紋擰 緊后應(yīng)力集中比較嚴(yán)重，很容易發(fā)生粘扣失效。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號(hào)為CN2575286Y,
公開日
為2003年9月24日，實(shí)用新型專利名稱為"油、套管螺紋接頭"，該專利對(duì) 上述API螺紋進(jìn)行了改進(jìn)。該實(shí)用新型為一種錐形螺紋接頭，由外螺紋件和 內(nèi)螺紋件通過螺紋連接而成其螺紋為改進(jìn)的偏梯形螺紋，外螺紋件前端有 一個(gè)圓柱密封面，內(nèi)螺紋件的螺紋以外有一個(gè)凸起球面密封面，柱面與球面 過盈配合構(gòu)成主密封部分。外螺紋件前端倒成-9°或-15°角，與內(nèi)螺紋件的-9° 或-15°臺(tái)肩過盈配合構(gòu)成副密封部分。
中國專利公開號(hào)為CN2278762Y,
公開日為1998年4月15日，實(shí)用新型 專利名稱為"油井管螺紋接頭"，該專利也對(duì)API螺紋進(jìn)行了改進(jìn)。該實(shí)用新 型為一種錐形螺紋接頭，由外螺紋件和內(nèi)螺紋件組成，螺紋部分具有過盈量 Ad，其螺紋牙形為偏梯形，外螺紋件管端面與內(nèi)螺紋件底部臺(tái)肩側(cè)面對(duì)接構(gòu)成副密封部分。外螺紋件前端有一個(gè)由端面圓弧倒角引導(dǎo)的圓柱密封面，內(nèi) 螺紋件內(nèi)面螺紋以外有一個(gè)由圓弧過渡面引導(dǎo)的圓柱孔密封面，兩密封面過 盈配合構(gòu)成主密封部分。
與API接頭相比，上述專利由于設(shè)計(jì)了不同形式的金屬/金屬密封結(jié)構(gòu)，
密封性能提高。其不足之處是1)密封結(jié)構(gòu)一個(gè)是圓柱面/球面密封， 一個(gè) 是圓柱面/圓柱面密封，這種密封結(jié)構(gòu)雖然受拉伸載荷的影響小，但接頭擰緊 后密封面的接觸面積很小，密封效果受到影響；2)沒有設(shè)計(jì)螺紋脂存儲(chǔ)槽， 多余的螺紋脂被擠壓在密封面與扭矩臺(tái)肩之間，影響密封面上的接觸壓力， 對(duì)密封不利。 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，提供一種密封效果更 加、減少螺紋脂壓力對(duì)主密封面接觸壓力的影響的氣密封油管螺紋接頭裝置。
按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述氣密封油管螺紋接頭裝置，包括 內(nèi)管體與管狀的接頭體，內(nèi)管體的外表面設(shè)有外螺紋，接頭體的內(nèi)表面設(shè)有 與外螺紋配合的內(nèi)螺紋，外螺紋內(nèi)端的內(nèi)管體外表面為外圓柱面，且外圓柱 面處的內(nèi)管體外徑小于外螺紋處的內(nèi)管體外徑，內(nèi)螺紋內(nèi)端的接頭體內(nèi)表面 為內(nèi)圓柱面，且內(nèi)圓柱面處的接頭體內(nèi)徑大于內(nèi)螺紋處的接頭體內(nèi)徑，且內(nèi) 圓柱面處的接頭體內(nèi)徑大于外圓柱面處的內(nèi)管體外徑，使得外圓柱面與內(nèi)圓 柱面形成環(huán)狀的螺紋脂存儲(chǔ)腔，在外圓柱面內(nèi)側(cè)設(shè)有使內(nèi)管體外徑逐漸變小 的外楔形密封面，外楔形密封面與外圓柱面鈍角相交，相應(yīng)地，在內(nèi)圓柱面 內(nèi)側(cè)設(shè)有使接頭體內(nèi)徑逐漸變小的內(nèi)楔形密封面，內(nèi)楔形密封面與內(nèi)圓柱面 鈍角相交，且外楔形密封面與內(nèi)楔形密封面錐度一致，在外楔形密封面內(nèi)側(cè) 為內(nèi)管體的內(nèi)端面，內(nèi)管體的內(nèi)端面設(shè)有向外的凹陷形成外扭矩臺(tái)肩，在內(nèi) 楔形密封面內(nèi)側(cè)為接頭體的內(nèi)端部，接頭體的內(nèi)端部設(shè)有向外的凸起形成內(nèi) 扭矩臺(tái)肩。
內(nèi)圓柱面處的接頭體內(nèi)徑與外圓柱面處的內(nèi)管體外徑之差為 0.5 1.5mm。內(nèi)圓柱面處的接頭體內(nèi)徑與外圓柱面處的內(nèi)管體外徑之差為 0.5 1.5mm。內(nèi)楔形密封面與接頭體軸線的夾角A角度為25~35° ，外楔形密 封面與內(nèi)管體軸線的夾角A'角度為25 35。，接頭體軸線與內(nèi)管體軸線重合。 內(nèi)扭矩臺(tái)肩與接頭體軸線的夾角B角度為60~70°，外扭矩臺(tái)肩與內(nèi)管體軸線 的夾角B'角度為60 70。。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)-1) 將主密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為楔形，使主密封面上的接觸壓力分布均勻，密封
效果明顯增強(qiáng)；
2) 在主密封結(jié)構(gòu)與扭矩臺(tái)肩之間設(shè)計(jì)了螺紋脂存儲(chǔ)槽，可以存儲(chǔ)多余的 螺紋脂，減少螺紋脂壓力對(duì)密封面接觸壓力的不利影響；
3) 優(yōu)化了楔形密封面及扭矩臺(tái)肩面的角度，使得臺(tái)肩的輔助密封效果增強(qiáng)。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型中局部接頭體的放大示意圖。 圖3是本實(shí)用新型中局部內(nèi)管體的放大示意圖。
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。
如圖所示它包括螺紋錐度為l: 16的內(nèi)管體7與管狀的接頭體1，內(nèi) 管體7的外表面設(shè)有外螺紋8，接頭體1的內(nèi)表面設(shè)有與外螺紋8配合的內(nèi) 螺紋2，外螺紋8內(nèi)端的內(nèi)管體7外表面為外圓柱面9，且外圓柱面9處的內(nèi) 管體7外徑小于外螺紋8處的內(nèi)管體7外徑，內(nèi)螺紋2內(nèi)端的接頭體1內(nèi)表 面為內(nèi)圓柱面3，且內(nèi)圓柱面3處的接頭體1內(nèi)徑大于內(nèi)螺紋2處的接頭體1 內(nèi)徑，且內(nèi)圓柱面3處的接頭體1內(nèi)徑D大于外圓柱面9處的內(nèi)管體7外徑 d，使得外圓柱面9與內(nèi)圓柱面3形成環(huán)狀的螺紋脂存儲(chǔ)腔6，在外圓柱面9 內(nèi)側(cè)設(shè)有使內(nèi)管體7外徑逐漸變小的外楔形密封面10，外楔形密封面10與 外圓柱面9鈍角相交，相應(yīng)地，在內(nèi)圓柱面3內(nèi)側(cè)設(shè)有使接頭體1內(nèi)徑逐漸 變小的內(nèi)楔形密封面4，內(nèi)楔形密封面4與內(nèi)圓柱面3鈍角相交，且外楔形 密封面10與內(nèi)楔形密封面4錐度一致，在外楔形密封面10內(nèi)側(cè)為內(nèi)管體7 的內(nèi)端面，內(nèi)管體7的內(nèi)端面設(shè)有向外的凹陷形成外扭矩臺(tái)肩11，在內(nèi)楔形 密封面4內(nèi)側(cè)為接頭體1的內(nèi)端部，接頭體1的內(nèi)端部設(shè)有向外的凸起形成 與外扭矩臺(tái)肩11過盈配合的內(nèi)扭矩臺(tái)肩5。
內(nèi)圓柱面3處的接頭體1內(nèi)徑D與外圓柱面9處的內(nèi)管體7外徑d之差 為0.5~1.5mm。內(nèi)楔形密封面4與接頭體1軸線的夾角A角度為25~35° ，外 楔形密封面10與內(nèi)管體7軸線的夾角A'角度為25 35°，接頭體1軸線與內(nèi) 管體7軸線重合。內(nèi)扭矩臺(tái)肩5與接頭體1軸線的夾角B角度為60~70° ，外 扭矩臺(tái)肩11與內(nèi)管體7軸線的夾角B'角度為60 70。。
與API螺紋的內(nèi)、外螺紋既要起連接功能又要起密封功能相比，本實(shí)用新型的內(nèi)螺紋2與外螺紋8只起連接功能，密封功能由外楔形密封面IO、內(nèi) 楔形密封面4和外扭矩臺(tái)肩11、內(nèi)扭矩臺(tái)肩5承擔(dān)，使得本實(shí)用新型的螺紋 應(yīng)力集中程度小，連接效率高，壽命長。由于本實(shí)用新型的主密封結(jié)構(gòu)為楔 形，這種密封結(jié)構(gòu)容易加工，密封效果好。為了進(jìn)一步提高主密封的密封效 果，在接頭體1的內(nèi)楔形密封面4與內(nèi)螺紋2之間設(shè)置內(nèi)圓柱面3，該圓柱 面的直徑為D;在內(nèi)管體7的外楔形密封面10與外螺紋8之間設(shè)置外圓柱面 9，該圓柱面的直徑為d。 d與D之間滿足關(guān)系D—d二0.5 1.5mm，從而在 內(nèi)圓柱面3與外圓柱面9之間形成一個(gè)寬0.5 1.5mm的螺紋脂存儲(chǔ)腔6。由 于在使用時(shí)，接頭上的螺紋脂往往涂抹不太均勻，致使局部多余的螺紋脂被 擠壓在主密封面和臺(tái)肩之間的狹小范圍內(nèi)，形成一個(gè)螺紋脂存儲(chǔ)腔6，可以 解決這一問題，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
研究表明，臺(tái)肩密封不但可以起到良好的輔助密封效果，而且對(duì)主密封 也有很大的影響，為了最大限度地提高密封效果，使內(nèi)螺紋楔形密封面(4) 及外螺紋楔形密封面(10)與油管軸線的夾角均為A， A=30°±5°;使內(nèi)扭矩 臺(tái)肩(5)及外扭矩臺(tái)肩(11)與油管軸線的夾角均為B， B=65°±5°。這樣可 以使臺(tái)肩密封效果最好，具有與主密封同樣的密封抗力。
所以本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，密封可靠性大大增加，使得本實(shí)用新型具有良好的 密封性能，氣密封抗力可以達(dá)到管體內(nèi)壁屈服壓力。
實(shí)施例1
用于O73.0x7.01mm的油管，鋼級(jí)為N80。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(duì)N80鋼級(jí)油管 材料的要求，其內(nèi)螺紋2的齒高為1.211mm，外螺紋7的齒高均為1.016mm， 導(dǎo)向面角10°，承載面角3。，椎度l: 16。內(nèi)楔形密封面4與接頭體1軸線的 夾角A角度為30° ，外楔形密封面10與內(nèi)管體7軸線的夾角A'角度為30°; 內(nèi)扭矩臺(tái)肩5與接頭體1軸線的夾角B角度為70° ，外扭矩臺(tái)肩11與內(nèi)管體 7軸線的夾角B'角度為70° 。扭矩臺(tái)肩與楔形主密封之間螺紋脂存儲(chǔ)腔6的 寬度0.6mm。該接頭的氣密封抗力可達(dá)92.7MPa以上。
實(shí)施例2
用于088.9x9.52mm的油管，鋼級(jí)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(duì)平P110鋼級(jí) 油管材料的要求，其內(nèi)螺紋2的齒高為1.211mm，外螺紋7的齒高均為 1.016mm，導(dǎo)向面角10°，承載面角3°，椎度1: 16。內(nèi)楔形密封面4與接頭體1軸線的夾角A角度為29° ，外楔形密封面10與內(nèi)管體7軸線的夾角A' 角度為29。；內(nèi)扭矩臺(tái)肩5與接頭體1軸線的夾角B角度為60°，外扭矩臺(tái) 肩11與內(nèi)管體7軸線的夾角B'角度為60°。扭矩臺(tái)肩與楔形主密封之間螺 紋脂存儲(chǔ)槽6的寬度l.Omm。該接頭的氣密封抗力可達(dá)142.2MPa以上。
權(quán)利要求1、一種氣密封油管螺紋接頭裝置，包括內(nèi)管體(7)與管狀的接頭體(1)，內(nèi)管體(7)的外表面設(shè)有外螺紋(8)，接頭體(1)的內(nèi)表面設(shè)有與外螺紋(8)配合的內(nèi)螺紋(2)，其特征是外螺紋(8)內(nèi)端的內(nèi)管體(7)外表面為外圓柱面(9)，且外圓柱面(9)處的內(nèi)管體(7)外徑小于外螺紋(8)處的內(nèi)管體(7)外徑，內(nèi)螺紋(2)內(nèi)端的接頭體(1)內(nèi)表面為內(nèi)圓柱面(3)，且內(nèi)圓柱面(3)處的接頭體(1)內(nèi)徑大于內(nèi)螺紋(2)處的接頭體(1)內(nèi)徑，且內(nèi)圓柱面(3)處的接頭體(1)內(nèi)徑D大于外圓柱面(9)處的內(nèi)管體(7)外徑d，使得外圓柱面(9)與內(nèi)圓柱面(3)形成環(huán)狀的螺紋脂存儲(chǔ)腔(6)，在外圓柱面(9)內(nèi)側(cè)設(shè)有使內(nèi)管體(7)外徑逐漸變小的外楔形密封面(10)，外楔形密封面(10)與外圓柱面(9)鈍角相交，相應(yīng)地，在內(nèi)圓柱面(3)內(nèi)側(cè)設(shè)有使接頭體(1)內(nèi)徑逐漸變小的內(nèi)楔形密封面(4)，內(nèi)楔形密封面(4)與內(nèi)圓柱面(3)鈍角相交，且外楔形密封面(10)與內(nèi)楔形密封面(4)錐度一致，在外楔形密封面(10)內(nèi)側(cè)為內(nèi)管體(7)的內(nèi)端面，內(nèi)管體(7)的內(nèi)端面設(shè)有向外的凹陷形成外扭矩臺(tái)肩(11)，在內(nèi)楔形密封面(4)內(nèi)側(cè)為接頭體(1)的內(nèi)端部，接頭體(1)的內(nèi)端部設(shè)有向外的凸起形成過盈配合的內(nèi)扭矩臺(tái)肩(5)。
2、 如權(quán)利要求l所述的氣密封油管螺紋接頭裝置，其特征是內(nèi)圓柱面 (3)處的接頭體(1)內(nèi)徑D與外圓柱面(9)處的內(nèi)管體(7)外徑d之差為0.5 1.5mm。
3、 如權(quán)利要求l所述的氣密封油管螺紋接頭裝置，其特征是內(nèi)楔形密 封面(4)與接頭體(1)軸線的夾角A角度為25 35。，外楔形密封面(10) 與內(nèi)管體(7)軸線的夾角A'角度為25~35°，接頭體(1)軸線與內(nèi)管體(7) 軸線重合。
4、 如權(quán)利要求1所述的氣密封油管螺紋接頭裝置，其特征是內(nèi)扭矩臺(tái) 肩(5)與接頭體(1)軸線的夾角B角度為60 7041，外扭矩臺(tái)肩(11)與內(nèi) 管體(7)軸線的夾角B'角度為60~70°。
專利摘要本實(shí)用新型涉及氣密封油管螺紋接頭裝置，內(nèi)管體的外表面設(shè)有外螺紋，接頭體的內(nèi)表面設(shè)有內(nèi)螺紋，外螺紋內(nèi)端的內(nèi)管體外表面為外圓柱面，內(nèi)螺紋內(nèi)端的接頭體內(nèi)表面為內(nèi)圓柱面，外圓柱面與內(nèi)圓柱面形成環(huán)狀的螺紋脂存儲(chǔ)腔，在外圓柱面內(nèi)側(cè)設(shè)有使內(nèi)管體外徑逐漸變小的外楔形密封面，在內(nèi)圓柱面內(nèi)側(cè)設(shè)有使接頭體內(nèi)徑逐漸變小的內(nèi)楔形密封面，內(nèi)楔形密封面與內(nèi)圓柱面鈍角相交，在外楔形密封面內(nèi)側(cè)為內(nèi)管體的內(nèi)端面，內(nèi)管體的內(nèi)端面設(shè)有向外的凹陷形成外扭矩臺(tái)肩，在內(nèi)楔形密封面內(nèi)側(cè)為接頭體的內(nèi)端部，接頭體的內(nèi)端部設(shè)有向外的凸起形成內(nèi)扭矩臺(tái)肩。它密封效果更加、減少螺紋脂壓力對(duì)主密封面接觸壓力的影響。
文檔編號(hào)E21B17/042GK201377293SQ20082004132
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者周基夏, 龔育才 申請(qǐng)人:無錫法斯特能源開發(fā)科技有限公司