CN201448531U

CN201448531U - 变锥金属密封的螺纹连接件及采用该螺纹连接件的石油套管和接箍

Info

Publication number: CN201448531U
Application number: CN2009200640568U
Authority: CN
Inventors: 谢凯意; 李小兵; 吴丹; 李建亮; 付强; 夏佑广
Original assignee: HENGYANG HUALING CONTINOUS ROLLED PIPE CO Ltd
Current assignee: HENGYANG HUALING CONTINOUS ROLLED PIPE CO Ltd
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2010-05-05
Anticipated expiration: 2019-04-07

Abstract

一种变锥金属密封的螺纹连接件，它包括两端带有外螺纹的套管和两端带有对称内螺纹的接箍，在外螺纹前端的圆周上设有锥形密封面P，锥形密封面P分为三段P1、P2、P3，P1的锥度为d1，P2的锥度为d2，P3的锥度为d3，它们的关系为d1＞d2＞d3，在外螺纹的端面设有端面台肩，其角度为h1，端面台肩与密封面P3的连接部位设有过渡圆弧R1。在内螺纹底部的圆周上设有圆锥形密封面L，圆锥形密封面L的锥度为t，圆锥形密封面L的底部端面设有扭矩台肩，其角度为h2，扭矩台肩和圆锥形密封面L的连接部位设有过渡圆弧R2。

Description

变锥金属密封的螺纹连接件及采用该螺纹连接件的石油套管和接箍

技术领域

本实用新型涉及一种特殊螺纹联接件，特别是一种主要应用于石油工业中的套管和接箍上的螺纹连接件。

背景技术

随着石油工业的发展，油、气钻井环境日益苛刻，API(美国石油学会)标准的螺纹接头已不能完全满足市场的需要，这种产品虽然易于加工，质量容易保证，技术也相当成熟，但他还存在一些不足之处，如连接效率低，特别是圆螺纹连接效率为60-80％；抗腐蚀能力差，在有腐蚀介质的井况中接头是最容易发生腐蚀的；密封性能不可靠；抗粘扣能力差等。目前已开发出各种类型的特殊螺纹接头，其大部分特殊扣的密封结构都是锥面对锥面的金属密封，如附图1所示，它包括带有外螺纹的套管3和带有内螺纹的接箍4，这种螺纹连接件结构简单，测量方便，如VAM、BDS、TPCQ等都采用的是锥面对锥面的密封结构。这种密封结构，由于加工和端部效应的原因，实际配合过程很难保证在整个密封面上获得均匀的接触压力。

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变锥金属密封螺纹连接件，它采用变锥的密封结构形式，即外螺纹的密封面锥度不同于内螺纹的密封面锥度，另外在外螺纹的密封部位采取了三段不同的锥度，对接触面压进一步优化，使密封结构更加合理，密封性能更加可靠。

本实用新型的技术方案是：一种变锥金属密封的螺纹连接件，它包括一个圆锥形的外螺纹和一个圆锥形的内螺纹。在外螺纹前端的圆周上设有锥形主密封面P，其分为三段P1、P2、P3，P1的锥度为d1，P2的锥度为d2，P3的锥度为d3，它们的关系为d1＞d2＞d3。在外螺纹的端面设有端面台肩，其角度h1为10°～25°，端面台肩与密封面P3的连接部位设有过渡圆弧R1。在内螺纹上螺纹底部的圆周上设有圆锥形密封面L，圆锥形密封面L的锥度为t，圆锥形密封面L的底部端面设有扭矩台肩，其角度h2为10°～25°，扭矩台肩和圆锥形密封面L的连接部位设有过渡圆弧R2。

本实用新型提供的变锥金属密封的螺纹连接件其锥面主密封采用了不同锥度形式，它们的关系为：d1＞d2＞d3，d2＝t；外螺纹和内螺纹上扣后，其主密封结构形成三段过盈，内螺纹的密封面L与外螺纹上的密封面P1段的过盈量为a1，L与P2段的过盈量为a2，L与P3段的过盈量为a3，其中a3＞a1＞a2；另外，外螺纹前端的过渡圆弧R1与内螺纹底部的过渡圆弧R2不一样，形成间隙，其中：R1-R2＝0.3mm～0.6mm，R1＝1.0mm～1.5mm，以使多余的螺纹脂储存于密封前端的间隙部分，从而有效降低了上扣形成的螺纹脂压力，大大提高抗泄漏能力，使密封更加可靠。

本实用新型还提供了一种采用变锥金属密封螺纹连接件的石油套管和接箍，它是在石油套管两端的接口部位采用变锥金属密封螺纹连接件的外螺纹，在石油套管接箍的两端采用变锥金属密封螺纹连接件的内螺纹.

一种采用变锥金属密封螺纹连接件的石油套管和接箍，它包括石油套管和接箍，在石油套管两端的接口部位设有锥形外螺纹，在接箍的两端设有锥形内螺纹。在外螺纹前端的圆周上设有锥形主密封面P，锥形主密封面P分为三段P1、P2、P3，P1的锥度为d1，P2的锥度为d2，P3的锥度为d3，它们的关系为d1＞d2＞d3，在外螺纹的端面设有端面台肩，其角度为h1，端面台肩密封面P3的连接部位设有过渡圆弧R1；在内螺纹底部的圆周上设有圆锥形密封面L，圆锥形密封面L的锥度为t，圆锥形密封面L的底部端面设有扭矩台肩，其角度为h2，扭矩台肩和圆锥形密封面L的连接部位设有过渡圆弧R2。

外螺纹前端的锥形密封面的锥度d2与内螺纹底部密封面的锥度t的关系为：d2＝t，内螺纹的密封面L与外螺纹上的密封面P1、P2、P3段的过盈量为a1、a2、a3，其关系为a3＞a1＞a2。

外螺纹前端的过渡圆弧R1大于内螺纹底部的过渡圆弧R2，其中：R1-R2＝0.3mm～0.6mm，R1＝1.0mm～1.5mm。

外螺纹端面台肩的角度h1为10°～25°，内螺纹扭矩台肩的角度h2为10°～25°。

本实用新型与现有技术相比具有如下特点：

1、主密封面采用了不同锥度形式，避开了端部效应；

2、外螺纹和内螺纹上扣后，主密封结构形成三段过盈，优化了密封结构，最大限度地提高了密封性能；

3、外螺纹和内螺纹的密封端部处不同的圆弧过渡形成的大间隙储存密封部分多余的螺纹脂，可有效降低上扣形成的螺纹脂压力，提高接头抗泄漏能力。

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为现有的螺纹连接件结构示意图；

附图2为本实用新型提供的内螺纹结构示意图；

附图3为本实用新型提供的外螺纹结构示意图；

附图4为附图2中的A部放大图；

附图5为附图3中的B部放大图；

附图6为采用本实用新型螺纹连接件的石油套管接箍结构示意图；

附图7为采用本实用新型螺纹连接件的石油套管结构示意图。

具体实施方式

实施例一：一种变锥金属密封的螺纹连接件，它包括一个圆锥形的外螺纹1-1和一个圆锥形的内螺纹2-1.在外螺纹1-1前端的圆周上设有锥形主密封面P，其分为三段P1、P2、P3，P1的锥度为d1，P2的锥度为d2，P3的锥度为d3，它们的关系为d1＞d2＞d3.在外螺纹1-1的端面设有端面台肩，其角度h1为10°～25°，端面台肩与密封面P3的连接部位设有过渡圆弧R1.在内螺纹2-1上螺纹底部的圆周上设有圆锥形密封面L，圆锥形密封面L的锥度为t，圆锥形密封面L的底部端面设有扭矩台肩，其角度h2为10°～25°，扭矩台肩和圆锥形密封面L的连接部位设有过渡圆弧R2.

本实用新型提供的变锥金属密封的螺纹连接件其锥面主密封采用了不同锥度形式，它们的关系为：d1＞d2＞d3，d2＝t；外螺纹1-1和内螺纹2-1上扣后，其主密封结构形成三段过盈，内螺纹2-1的密封面L与外螺纹1-1上的密封面P1段的过盈量为a1，L与P2段的过盈量为a2，L与P3段的过盈量为a3，其中a3＞a1＞a2；另外，外螺纹1-1前端的过渡圆弧R1与内螺纹2-1底部的过渡圆弧R2不一样，形成间隙，其中：R1-R2＝0.3mm～0.6mm，R1＝1.0mm～1.5mm，以使多余的螺纹脂储存于密封前端的间隙部分，从而有效降低了上扣形成的螺纹脂压力，大大提高抗泄漏能力，使密封更加可靠。

实施例二：本实施例为采用变锥金属密封螺纹连接件的石油套管和接箍，它包括套管1和接箍2，套管1尺寸∮139.7mm×10.54mm，钢级N80，套管1的几何尺寸包括外径、壁厚等均采用API标准规定值，材料满足API标准对N80钢级材料的要求。套管1的两端加工外螺纹1-1，接箍2的两端加工有对称的内螺纹2-1，套管1的外螺纹1-1与接箍2的内螺纹2-1的螺纹锥度为1∶16，螺纹采用偏梯型螺纹，螺纹承载面角选择-5°到+5°，导向面角选择从10°到25°，套管1的外螺纹1-1齿高为1.58mm，接箍2的内螺纹2-1齿高为1.78mm，螺纹过盈量选择0.1mm～0.25mm。在套管1上外螺纹前端的圆周上设有锥形主密封面P，锥形主密封面P分为三段P1、P2、P3，P1的锥度d1为0.3，P2的锥度d2为0.124，P3的锥度d3为0.02，在套管1上外螺纹1-1的端面设有端面台肩1-2，其角度h1为10°～25°，端面台肩1-2与密封面P3的连接部位设有过渡圆弧R1，过渡圆弧R1的圆弧半径为1.5mm。在接箍2上内螺纹2-1底部的圆周上设有圆锥形密封面L，圆锥形密封面L的锥度t为0.124，圆锥形密封面L的底部端面设有扭矩台肩2-2，其角度h2为10°～25°，扭矩台肩2-2和圆锥形密封面L的连接部位设有过渡圆弧R2，过渡圆弧R2的圆弧半径为1.0mm。

本实用新型提供的变锥金属密封的螺纹连接件不局限于上述的具体结构的，只要是在螺纹联接中采用变锥金属密封的螺纹连接方式，就落在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种变锥金属密封的螺纹连接件，它包括一个圆锥形的外螺纹和一个圆锥形的内螺纹，其特征是：在外螺纹前端的圆周上设有锥形主密封面P，其锥度为d，锥形主密封面P分为三段P1、P2、P3，P1的锥度为d1，P2的锥度为d2，P3的锥度为d3，它们的关系为d1＞d2＞d3，在外螺纹的端面设有端面台肩，其角度为h1，端面台肩密封面P3的连接部位设有过渡圆弧R1；在内螺纹底部的圆周上设有圆锥形密封面L，圆锥形密封面L的锥度为t，圆锥形密封面L的底部端面设有扭矩台肩，其角度为h2，扭矩台肩和圆锥形密封面L的连接部位设有过渡圆弧R2。

2.根据权利要求1所述的变锥金属密封的螺纹连接件，其特征是：外螺纹前端的锥形密封面的锥度d2与内螺纹底部密封面的锥度t的关系为：d2＝t；内螺纹的密封面L与外螺纹上的密封面P1、P2、P3段的过盈量为a1、a2、a3，其关系为a3＞a1＞a2。

3.根据权利要求1或2所述的变锥金属密封的螺纹连接件，其特征是：外螺纹前端的过渡圆弧R1大于内螺纹底部的过渡圆弧R2，其中：R1-R2＝0.3mm～0.6mm，R1＝1.0mm～1.5mm。

4.根据权利要求1或2所述的变锥金属密封的螺纹连接件，其特征是：外螺纹端面台肩的角度h1为10°～25°，内螺纹扭矩台肩的角度h2为10°～25°。

5.根据权利要求3所述的变锥金属密封的螺纹连接件，其特征是：外螺纹端面台肩的角度h1为10°～25°，内螺纹扭矩台肩的角度h2为10°～25°。

6.一种采用变锥金属密封螺纹连接件的石油套管和接箍，在石油套管两端的接口部位设有锥形外螺纹，在接箍的两端设有锥形内螺纹，其特征是：在外螺纹前端的圆周上设有锥形主密封面P，锥形主密封面P分为三段P1、P2、P3，P1的锥度为d1，P2的锥度为d2，P3的锥度为d3，它们的关系为d1＞d2＞d3，在外螺纹的端面设有端面台肩，其角度为h1，端面台肩密封面P3的连接部位设有过渡圆弧R1；在内螺纹底部的圆周上设有圆锥形密封面L，圆锥形密封面L的锥度为t，圆锥形密封面L的底部端面设有扭矩台肩，其角度为h2，扭矩台肩和圆锥形密封面L的连接部位设有过渡圆弧R2。

7.根据权利要求6所述的一种采用变锥金属密封螺纹连接件的石油套管和接箍，其特征是：外螺纹前端的锥形密封面的锥度d2与内螺纹底部密封面的锥度t的关系为：d2＝t，内螺纹的密封面L与外螺纹上的密封面P1、P2、P3段的过盈量为a1、a2、a3，其关系为a3＞a1＞a2。

8.根据权利要求6或7所述的一种采用变锥金属密封螺纹连接件的石油套管和接箍，其特征是：外螺纹前端的过渡圆弧R1大于内螺纹底部的过渡圆弧R2，其中：R1-R2＝0.3mm～0.6mm，R1＝1.0mm～1.5mm。

9.根据权利要求6或7所述的一种采用变锥金属密封螺纹连接件的石油套管和接箍，其特征是：外螺纹端面台肩的角度h1为10°～25°，内螺纹扭矩台肩的角度h2为10°～25°。

10.根据权利要求8所述的一种采用变锥金属密封螺纹连接件的石油套管和接箍，其特征是：外螺纹端面台肩的角度h1为10°～25°，内螺纹扭矩台肩的角度h2为10°～25°。