CN109441368A - 钛合金油管接头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钛合金油管接头，包括管体公端和管体母端，管体公端和管体母端通过螺纹连接；管体公端和管体母端之间具有多个密封结构。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的螺纹接头密封结构单一，在使用过程中一但密封结构被破坏，会发生腐蚀性、有毒气体泄漏的问题。

Description

钛合金油管接头

技术领域

本发明涉及接头装置技术领域，具体而言，涉及一种钛合金油管接头。

背景技术

随着石油天然气需求的日益增长，石油天然气的勘探开发力度也不断加大，随之而来的钻井地质结构越来越复杂，油气井对所使用的管材要求也越来越高，尤其是含硫介质的气井开发对管材要求极为苛刻，要求管材需具有非常优异的抗腐蚀性能。钛合金是一种比强度高、耐腐蚀性能好，并抗疲劳和抗蠕变性能优良的材质，其性能能满足高含硫油气井的勘探开发。由于钛合金具有的耐磨性差、硬度低、弹性模量低，对应力集中相当敏感的特性，目前现有的HLGGPI螺纹接头和特殊螺纹接头都是针对碳钢和低合金钢管材设计的，并不适用于钛合金管材。

中国专利公开号CN106168122A，公开了一种用于钛合金油井管的特殊螺纹接头连接结构，该螺纹接头密封结构单一，在油田使用过程中一但密封结构被破坏，会发生腐蚀性、有毒气体泄漏。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钛合金油管接头，以解决现有技术中的螺纹接头密封结构单一，在使用过程中一但密封结构被破坏，会发生腐蚀性、有毒气体泄漏的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种钛合金油管接头，包括管体公端和管体母端，管体公端和管体母端通过螺纹连接；管体公端和管体母端之间具有多个密封结构。

进一步地，多个密封结构包括第一密封结构，第一密封结构包括：锥面主密封，锥面主密封设置在管体公端上；弧面主密封，弧面主密封设置在管体母端上；其中，管体公端和管体母端接合后锥面主密封与弧面主密封过盈配合。

进一步地，锥面主密封的锥面夹角为θ，且θ＝12°～18°，弧面主密封弧面圆弧半径为R，且R＝3.0～5.0mm。

进一步地，多个密封结构还包括第二密封结构，第二密封结构包括：第一锥面次密封，第一锥面次密封设置在管体公端上；第二锥面次密封，第二锥面次密封设置在管体母端上，第一锥面次密封和第二锥面次密封相适配；其中，第二密封结构设置在第一密封结构远离螺纹的一侧。

进一步地，第一锥面次密封和第二锥面次密封的锥面夹角为γ，且γ＝18°～20°。

进一步地，第一密封结构和第二密封结构之间设置有过渡结构，过渡结构包括：第一圆柱面，第一圆柱面设置在管体公端上；第二圆柱面，第二圆柱面设置在管体母端上，第一圆柱面和第二圆柱面相适配。

进一步地，钛合金油管接头还包括台肩结构，台肩结构包括：负角台肩，负角台肩设置在管体公端的端部；负角定位台肩，负角定位台肩设置在管体母端上；其中，管体公端和管体母端接合后负角台肩与负角定位台肩过盈配合。

进一步地，台肩结构、第二密封结构、过渡结构、第一密封结构和螺纹连接处通过圆弧过渡；其中，台肩结构和第二密封结构之间的过渡圆弧半径为R1，且R1＝0.4～0.8mm；第二密封结构和过渡结构之间的过渡圆弧半径为R2，且R2＝0.8～1.2mm；过渡结构和第一密封结构之间的过渡圆弧半径为R3，且R3＝0.8～1.2mm；第一密封结构和螺纹连接处之间的过渡圆弧半径为R4，且R4＝3.0～4.0mm。

进一步地，管体公端的内侧设置有管端镗孔和管体母端内侧设置有通孔，管体公端和管体母端接合后管端镗孔和通孔的内壁齐平。

进一步地，管体公端上设置有外螺纹，管体母端上设置有内螺纹，内螺纹与外螺纹为相适配的偏梯形螺纹。

进一步地，内螺纹与外螺纹的螺距为6～8牙/英寸，锥度为1:16。

进一步地，内螺纹的齿高为H1，外螺纹的齿高为H2，且H1＝H2+0.2mm＝0.8～1.2mm。

进一步地，内螺纹与外螺纹的形状为锯齿形，内螺纹与外螺纹的导向面的角度为α，承载面的角度为β，α＝-3°～-5°，β＝+10°～+25°。

应用本发明的技术方案，多个密封结构的设置可以使管体公端和管体母端之间的密封更加稳定可靠，即使单个密封结构出现问题时，在其他密封结构的作用下也不会出现泄漏的情况。这样的设置可以避免因密封结构单一而造成的腐蚀性、有毒气体的泄漏。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的螺纹接头密封结构单一，在使用过程中一但密封结构被破坏，会发生腐蚀性、有毒气体泄漏的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的钛合金油管接头的实施例的管体公端和管体母端的结构示意图；

图2示出了内螺纹与外螺纹的齿高的对比示意图；

图3示出了管体公端和管体母端上各结构之间的夹角的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、管体公端；11、外螺纹；12、锥面主密封；13、第一锥面次密封；14、第一圆柱面；15、负角台肩；16、管端镗孔；20、管体母端；21、内螺纹；22、弧面主密封；23、第二锥面次密封；24、第二圆柱面；25、负角定位台肩；26、通孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

如图1至图3所示，本实施中的一种钛合金油管接头，包括管体公端10和管体母端20，管体公端10和管体母端20通过螺纹连接。管体公端10和管体母端20之间具有多个密封结构。

应用本实施例的技术方案，多个密封结构的设置可以使管体公端10和管体母端20之间的密封更加稳定可靠，即使单个密封结构出现问题时，在其他密封结构的作用下也不会出现泄漏的情况。这样的设置可以避免因密封结构单一而造成的腐蚀性、有毒气体的泄漏。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的螺纹接头密封结构单一，在使用过程中一但密封结构被破坏，会发生腐蚀性、有毒气体泄漏的问题。

如图1至图3所示，在本实施的技术方案中，多个密封结构包括第一密封结构，第一密封结构包括锥面主密封12和弧面主密封22。锥面主密封12设置在管体公端10上。弧面主密封22设置在管体母端20上。其中，管体公端10和管体母端20接合后锥面主密封12与弧面主密封22过盈配合。上述结构中的第一密封结构的可以形成钛合金油管接头的第一道密封，配合管体公端10和管体母端20的螺纹连接可以使密封更加稳定可靠。锥面主密封12和弧面主密封22的配合可以进一步提高过盈配合的密封性。

如图1至图3所示，在本实施的技术方案中，锥面主密封12的锥面夹角为θ，且θ＝12°～18°，弧面主密封22弧面圆弧半径为R，且R＝3.0～5.0mm。上述夹角为经过实践后的密封性更强的锥面夹角和弧面半径范围。优选θ＝15°；R＝4.0mm。

如图1至图3所示，在本实施的技术方案中，多个密封结构还包括第二密封结构，第二密封结构包括第一锥面次密封13和第二锥面次密封23。第一锥面次密封13设置在管体公端10上。第二锥面次密封23设置在管体母端20上，第一锥面次密封13和第二锥面次密封23相适配。其中，第二密封结构设置在第一密封结构远离螺纹的一侧。上述结构中的第二密封结构的可以形成钛合金油管接头的第二道密封，第二密封结构配合第一密封结构可以进一步提高钛合金油管接头密封的稳定性和可靠性。这样的话，即使单个密封结构出现问题时，在其他密封结构的作用下也不会出现泄漏的情况。

如图1至图3所示，在本实施的技术方案中，第一锥面次密封13和第二锥面次密封23的锥面夹角为γ，且γ＝18°～20°。上述夹角为经过实践后的密封性更强的锥面夹角范围。优选γ＝19°。

如图1至图3所示，在本实施的技术方案中，第一密封结构和第二密封结构之间设置有过渡结构，过渡结构包括。第一圆柱面14和第二圆柱面24。第一圆柱面14设置在管体公端10上。第二圆柱面24设置在管体母端20上，第一圆柱面14和第二圆柱面24相适配。过渡结构的设置可以对第一密封结构和第二密封结构之间进行缓冲，进而避免第一密封结构和第二密封结构之间的干扰，保证第一密封结构和第二密封结构的独立性。

如图1至图3所示，在本实施的技术方案中，钛合金油管接头还包括台肩结构，台肩结构包括负角台肩15和负角定位台肩25。负角台肩15设置在管体公端10的端部。负角定位台肩25设置在管体母端20上。其中，管体公端10和管体母端20接合后负角台肩15与负角定位台肩25过盈配合。上述结构中的台肩结构保证了接头有优秀的气密封性能和可靠性。

值得注意的是，第一密封结构和第二密封结构的过盈配合形成径向过盈，台肩结构可以形成轴向过盈。这样可以对钛合金油管接头进行全方位密封。

如图1至图3所示，在本实施的技术方案中，台肩结构、第二密封结构、过渡结构、第一密封结构和螺纹连接处通过圆弧过渡。其中，台肩结构和第二密封结构之间的过渡圆弧半径为R1，且R1＝0.4～0.8mm。第二密封结构和过渡结构之间的过渡圆弧半径为R2，且R2＝0.8～1.2mm。过渡结构和第一密封结构之间的过渡圆弧半径为R3，且R3＝0.8～1.2mm。第一密封结构和螺纹连接处之间的过渡圆弧半径为R4，且R4＝3.0～4.0mm。由于钛合金具有的耐磨性差、硬度低、弹性模量低，对应力集中相当敏感的特性，上述结构中的圆弧过渡可以有效地降低应力的产生，进而对钛合金进行保护，进而提高钛合金油管接头耐磨性、硬度和弹性模量。

如图1至图3所示，在本实施的技术方案中，管体公端10的内侧设置有管端镗孔16和管体母端20内侧设置有通孔26，管体公端10和管体母端20接合后管端镗孔16和通孔26的内壁齐平。上述结构可以使管体公端10和管体母端20更好地配合。

如图1至图3所示，在本实施的技术方案中，管体公端10上设置有外螺纹11，管体母端20上设置有内螺纹21，内螺纹21与外螺纹11为相适配的偏梯形螺纹。内螺纹21与外螺纹11的螺距为6～8牙/英寸，锥度为1:16。内螺纹21的齿高为H1，外螺纹11的齿高为H2，且H1＝H2+0.2mm＝0.8～1.2mm。上述结构中偏梯形螺纹的设置配合内、外螺纹11的不等高设计，可在保证连接效率的情况下，减少螺纹处的应力集中。螺纹齿高会根据油管的外径和壁厚选择不同的数值。

如图1至图3所示，在本实施的技术方案中，内螺纹21与外螺纹11的形状为锯齿形，内螺纹21与外螺纹11的导向面的角度为α，承载面的角度为β，α＝-3°～-5°，β＝+10°～+25°。该齿形设计便于螺纹的加工和检测，具备在钛合金油管接头拉伸状态下轴向位移和径向分力最小，在钛合金油管接头压缩状态下仍能很好的保持较高的连接强度。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：多个密封结构的设置可以使管体公端10和管体母端20之间的密封更加稳定可靠，即使单个密封结构出现问题时，在其他密封结构的作用下也不会出现泄漏的情况。这样的设置可以避免因密封结构单一而造成的腐蚀性、有毒气体的泄漏。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的螺纹接头密封结构单一，在使用过程中一但密封结构被破坏，会发生腐蚀性、有毒气体泄漏的问题。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种钛合金油管接头，其特征在于，包括管体公端(10)和管体母端(20)，所述管体公端(10)和所述管体母端(20)通过螺纹连接；

所述管体公端(10)和所述管体母端(20)之间具有多个密封结构。

2.根据权利要求1所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述多个密封结构包括第一密封结构，所述第一密封结构包括：

锥面主密封(12)，所述锥面主密封(12)设置在所述管体公端(10)上；

弧面主密封(22)，所述弧面主密封(22)设置在所述管体母端(20)上；

其中，所述管体公端(10)和所述管体母端(20)接合后所述锥面主密封(12)与所述弧面主密封(22)过盈配合。

3.根据权利要求2所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述锥面主密封(12)的锥面夹角为θ，且θ＝12°～18°，所述弧面主密封(22)弧面圆弧半径为R，且R＝3.0～5.0mm。

4.根据权利要求2所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述多个密封结构还包括第二密封结构，所述第二密封结构包括：

第一锥面次密封(13)，所述第一锥面次密封(13)设置在所述管体公端(10)上；

第二锥面次密封(23)，所述第二锥面次密封(23)设置在所述管体母端(20)上，所述第一锥面次密封(13)和所述第二锥面次密封(23)相适配；

其中，所述第二密封结构设置在所述第一密封结构远离所述螺纹的一侧。

5.根据权利要求4所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述第一锥面次密封(13)和所述第二锥面次密封(23)的锥面夹角为γ，且γ＝18°～20°。

6.根据权利要求4所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述第一密封结构和所述第二密封结构之间设置有过渡结构，所述过渡结构包括：

第一圆柱面(14)，所述第一圆柱面(14)设置在所述管体公端(10)上；

第二圆柱面(24)，所述第二圆柱面(24)设置在所述管体母端(20)上，所述第一圆柱面(14)和所述第二圆柱面(24)相适配。

7.根据权利要求6所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述钛合金油管接头还包括台肩结构，所述台肩结构包括：

负角台肩(15)，所述负角台肩(15)设置在所述管体公端(10)的端部；

负角定位台肩(25)，所述负角定位台肩(25)设置在所述管体母端(20)上；

其中，所述管体公端(10)和所述管体母端(20)接合后所述负角台肩(15)与所述负角定位台肩(25)过盈配合。

8.根据权利要求7所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述台肩结构、所述第二密封结构、所述过渡结构、所述第一密封结构和螺纹连接处通过圆弧过渡；

其中，所述台肩结构和所述第二密封结构之间的过渡圆弧半径为R1，且R1＝0.4～0.8mm；

所述第二密封结构和所述过渡结构之间的过渡圆弧半径为R2，且R2＝0.8～1.2mm；

所述过渡结构和所述第一密封结构之间的过渡圆弧半径为R3，且R3＝0.8～1.2mm；

所述第一密封结构和所述螺纹连接处之间的过渡圆弧半径为R4，且R4＝3.0～4.0mm。

9.根据权利要求1所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述管体公端(10)的内侧设置有管端镗孔(16)和所述管体母端(20)内侧设置有通孔(26)，所述管体公端(10)和所述管体母端(20)接合后所述管端镗孔(16)和所述通孔(26)的内壁齐平。

10.根据权利要求1所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述管体公端(10)上设置有外螺纹(11)，所述管体母端(20)上设置有内螺纹(21)，所述内螺纹(21)与所述外螺纹(11)为相适配的偏梯形螺纹。

11.根据权利要求10所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述内螺纹(21)与所述外螺纹(11)的螺距为6～8牙/英寸，锥度为1:16。

12.根据权利要求10所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述内螺纹(21)的齿高为H1，所述外螺纹(11)的齿高为H2，且H1＝H2+0.2mm＝0.8～1.2mm。

13.根据权利要求10所述的钛合金油管接头，其特征在于，所述内螺纹(21)与所述外螺纹(11)的形状为锯齿形，所述内螺纹(21)与所述外螺纹(11)的导向面的角度为α，承载面的角度为β，α＝-3°～-5°，β＝+10°～+25°。