專利名稱：一種管狀氣密封螺紋接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種螺紋密封技術(shù)，特別是涉及一種用于石油鉆探、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)時(shí)所用到的石油油管和套管的氣密封螺紋接頭。
背景技術(shù)：
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，天然氣的需求越來(lái)越大，天然氣的開(kāi)采已經(jīng)成為我國(guó)能源工業(yè)的一項(xiàng)重要舉措。通常天然氣需要通過(guò)鉆井的方式，將其從地下開(kāi)采出來(lái)。在鉆井和開(kāi)采過(guò)程中，用于固定井壁的套管和用于采氣生產(chǎn)的油管都是一根一根用螺紋連接而成的長(zhǎng)管柱，每一個(gè)螺紋接頭必須保證具有可靠的氣密封性能。目前油田上廣泛使用的是API螺紋，包括圓螺紋(LTC、STC)，偏梯形螺紋(BTC)。 API螺紋屬于錐度螺紋，主要依靠配合螺紋嚙合面過(guò)盈配合產(chǎn)生的接觸壓力來(lái)獲得有效密封。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，以及加工公差的存在，API螺紋的嚙合面之間存在配合間隙。從本質(zhì)上講，API螺紋不具有流體(特別是氣體)密封能力，而API螺紋能夠密封一定壓力的流體，主要是利用螺紋脂中的固體顆粒，或者通過(guò)鍍銅、鋅等軟金屬來(lái)減小這些間隙。但是螺紋脂在高溫下或長(zhǎng)期使用過(guò)程中，容易揮發(fā)或變質(zhì)，從而導(dǎo)致螺紋密封性的下降。如果沒(méi)有以密封為目的的密封面，僅僅依靠螺紋的旋緊配合，很難對(duì)氣體進(jìn)行長(zhǎng)久有效的密封。目前，國(guó)內(nèi)外主要通過(guò)兩種方法來(lái)調(diào)整密封結(jié)構(gòu)一種是采用變錐面密封結(jié)構(gòu)；另一種是采用逆向角度臺(tái)肩。采用變錐面結(jié)構(gòu)和逆向臺(tái)肩都能在一定程度上改善特殊螺紋接頭主密封面上的接觸壓力分布，但是在施加拉伸載荷時(shí)，單獨(dú)采用其中一種方法都不能更有效的改善接頭密封效果。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種特殊氣密封螺紋接頭，該接頭將變錐面和逆向臺(tái)肩結(jié)構(gòu)相結(jié)合，來(lái)實(shí)現(xiàn)油管或套管連接時(shí)封堵高壓氣體阻止泄漏的目的。本實(shí)用新型的管狀氣密封螺紋接頭，包括一個(gè)端部帶有外螺紋的套管2和另一個(gè)端部帶有內(nèi)螺紋的接箍1，其特征在于所述套管2外螺紋的端部設(shè)有外密封組合面4，所述外密封組合面4的端部設(shè)有套管定位端面9，所述外密封組合面4包括變錐度的第一錐面11和第二錐面12 ；所述接箍I內(nèi)螺紋的根部設(shè)有與所述外密封組合面4配合的內(nèi)密封組合面3，所述內(nèi)密封組合面3的底端設(shè)有與所述套管定位端面9配合的接箍止扭矩逆向臺(tái)肩5 ；所述接箍?jī)?nèi)密封組合面3包括與所述外密封組合面4配合的變錐度的第三錐面7和第四錐面8 ;所述套管的外密封組合面4和與之配合的接箍?jī)?nèi)密封組合面3為過(guò)盈配合，所述套管定位端面9與接箍止扭矩逆向臺(tái)肩5為過(guò)盈配合。在具體實(shí)施中，靠近螺紋的所述的第二錐面12和第四錐面8的錐面錐度可以為1/10，遠(yuǎn)離螺紋的所述的第一錐面11和第三錐面7的錐面錐度可以為1/3。[0012]所述套管定位端面9與套管2軸線的角度可以為-5°。所述接箍止扭矩逆向臺(tái)肩5與套管2軸線的角度可以為-5°。所述的內(nèi)密封組合面3和所述的外密封組合面4錐面的徑向過(guò)盈量可以為0. 23 0. 31mm。所述套管2定位端面9與所述的接箍I止扭矩逆向臺(tái)肩5的軸向過(guò)盈量可以為0. 05mmo 本實(shí)用新型可以在氣密封螺紋接頭在石油、天然氣鉆探、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)時(shí)所用到的油管、氣管和套管的氣密封螺紋接頭中得到廣泛應(yīng)用。本實(shí)用新型的效果是通過(guò)將變錐度面和逆向臺(tái)肩結(jié)構(gòu)相結(jié)合，并通過(guò)優(yōu)化變錐面的錐度和逆向臺(tái)肩的角度，提高了在拉伸載荷下密封面的密封性能的穩(wěn)定性。同時(shí)由于該螺紋接頭中的螺紋僅起連接作用，不起密封作用，所以可以降低機(jī)緊圈數(shù)，降低了螺紋的應(yīng)力水平，避免應(yīng)力腐蝕，也提高了抗粘結(jié)能力。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的密封狀態(tài)圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中內(nèi)密封組合面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中外密封組合面的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I、圖2、圖3所示，特殊氣密封螺紋接頭，包括螺紋連接的接箍I和管體2，所述管體外螺紋的端部設(shè)有外密封組合面4，所述外密封組合面4的端部設(shè)有管體定位端面9 ;所述接箍I內(nèi)螺紋的根部設(shè)有與所述外密封組合面4配合的內(nèi)密封組合面3，所述內(nèi)密封組合面3的底端設(shè)有與所述管體定位端面9配合的接箍止扭矩逆向臺(tái)肩5 ;所述外密封組合面4包括變錐度的第一錐面11和第二錐面12 ;所述內(nèi)密封組合面3包括與所述外密封組合面4配合的變錐度的第三錐面7和第四錐面8 ;所述第三錐面7和第一錐面11的錐度為1/3，所述第四錐面8和第二錐面12的錐度為1/10 ;所述管體定位端面9為錐面，所述錐面與套管軸線的角度為-5° ;所述接箍止扭矩逆向臺(tái)肩5為錐面，所述接箍止扭矩逆向臺(tái)肩5與套管2軸線的角度為-5° ;所述管體定位端面9與所述第一錐面11之間為外圓弧過(guò)渡面10 ;所述接箍止扭矩逆向臺(tái)肩5與所述第三錐面7之間為內(nèi)圓弧過(guò)渡面6 ;所述外圓弧過(guò)渡面10的半徑大于0. 5mm ;所述內(nèi)圓弧過(guò)渡面6的半徑小于0. 5mm。管體和接箍旋緊密封時(shí)，所述內(nèi)密封組合面3和與之配合的外密封組合面4過(guò)盈配合，所述過(guò)盈配合徑向過(guò)盈量為0. 23 0. 31mm ;所述管體定位端面9與接箍止扭矩逆向臺(tái)肩5采用過(guò)盈配合，所述過(guò)盈配合的軸向過(guò)盈量為0. 05_。
權(quán)利要求1.一種管狀氣密封螺紋接頭，包括一個(gè)端部帶有外螺紋的套管(2)和另一個(gè)端部帶有內(nèi)螺紋的接箍(I)，其特征在于 所述套管(2)外螺紋的端部設(shè)有外密封組合面(4)，所述外密封組合面(4)的端部設(shè)有套管定位端面(9)，所述外密封組合面(4)包括變錐度的第一錐面(11)和第二錐面(12)； 所述接箍(I)內(nèi)螺紋的根部設(shè)有與所述外密封組合面(4)配合的內(nèi)密封組合面(3)，所述內(nèi)密封組合面(3)的底端設(shè)有與所述套管定位端面(9)配合的接箍止扭矩逆向臺(tái)肩(5)； 所述接箍?jī)?nèi)密封組合面(3)包括與所述外密封組合面(4)配合的變錐度的第三錐面(7)和第四錐面⑶；所述套管的外密封組合面⑷和與之配合的接箍?jī)?nèi)密封組合面⑶為過(guò)盈配合，所述套管定位端面(9)與接箍止扭矩逆向臺(tái)肩(5)為過(guò)盈配合。
2.如權(quán)利要求I所述的氣密封螺紋接頭，其特征在于 靠近螺紋的所述的第二錐面(12)和第四錐面(8)的錐面錐度為1/10，遠(yuǎn)離螺紋的所述的第一錐面(11)和第三錐面(7)的錐面錐度為1/3。
3.如權(quán)利要求I所述的氣密封螺紋接頭，其特征在于 所述套管定位端面(9)與套管(2)軸線的角度為-5°。
4.如權(quán)利要求I所述的氣密封螺紋接頭，其特征在于 所述接箍止扭矩逆向臺(tái)肩(5)與套管(2)軸線的角度為-5°。
5.如權(quán)利要求I所述的氣密封螺紋接頭，其特征在于所述的內(nèi)密封組合面(3)和所述的外密封組合面(4)錐面的徑向過(guò)盈量為0. 23 0.31 mm n
6.如權(quán)利要求I所述的氣密封螺紋接頭，其特征在于 所述套管(2)定位端面(9)與所述的接箍(I)止扭矩逆向臺(tái)肩(5)的軸向過(guò)盈量為0.05mmo
7.如權(quán)利要求2所述的氣密封螺紋接頭，其特征在于 所述套管定位端面(9)與套管(2)軸線的角度為-5° ; 所述接箍止扭矩逆向臺(tái)肩(5)與套管(2)軸線的角度為-5° ; 所述的內(nèi)密封組合面(3)和所述的外密封組合面(4)錐面的徑向過(guò)盈量為0. 23 0.31mm ； 所述套管⑵定位端面(9)與所述的接箍⑴止扭矩逆向臺(tái)肩(5)的軸向過(guò)盈量為0.05mmo
專利摘要本實(shí)用新型為一種管狀氣密封螺紋接頭。包括套管(2)和接箍(1)，所述套管(2)外螺紋的端部設(shè)有包括變錐度的第一錐面(11)和第二錐面(12)的外密封組合面(4)，外密封組合面(4)的端部設(shè)有套管定位端面(9)；接箍(1)內(nèi)螺紋的根部設(shè)有與外密封組合面配合的變錐度的第三錐面(7)和第四錐面(8)，內(nèi)密封組合面(3)的底端設(shè)有與套管定位端面(9)配合的接箍止扭矩逆向臺(tái)肩(5)；套管的外密封組合面(4)和與之配合的接箍?jī)?nèi)密封組合面(3)以及套管定位端面(9)與接箍止扭矩逆向臺(tái)肩(5)均為過(guò)盈配合。本實(shí)用新型通過(guò)優(yōu)化變錐面的錐度和逆向臺(tái)肩的角度，提高了在拉伸載荷下密封面的密封性能的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)E21B17/08GK202380985SQ201120348999
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者孔華, 孫坤忠, 李真祥, 步玉環(huán), 瞿佳, 郭勝來(lái), 馬明新 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司勘探南方分公司, 中國(guó)石油大學(xué)(華東)