CN206625793U - 一种可与api螺纹互换的气密封接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气密封接头，具体的说是一种可与API螺纹互换的气密封接头，属于油套管螺纹接头技术领域。其包括公接头和母接头，公接头面向母接头端面为光滑端面，母接头内侧中部设有扭矩台肩，扭矩台肩左右两侧对称分布设置两个内螺纹，内螺纹靠近扭矩台肩一侧设有小端密封槽，内螺纹远离扭矩台肩一侧设有大端密封槽；公接头和母接头通过内外螺纹和内螺纹连接成一体，扭矩台肩与光滑端面为轴向过盈配合。本实用新型在母接头处设置有大小端密封槽，装填密封圈后能够同时密封外部流体和内部流体，使接头同时具有良好的外密封能力和内密封能力；扭矩台肩的设置大大提高了接头的抗扭能力，其抗扭能力达到普通API接头的1.5‑3倍。

Description

一种可与API螺纹互换的气密封接头

技术领域

本实用新型涉及一种气密封接头，具体的说是一种可与API螺纹互换的气密封接头，属于油套管螺纹接头技术领域。

背景技术

油套管是开采石油、天然气的专用管材，每根油套管长约10米，通过螺纹连接起来形成长达3000-8000米的管柱，在服役过程中，管柱长时间承受各种载荷的作用，螺纹连接部位是管柱中最薄弱的环节。

目前，油套管连接螺纹主要分为API螺纹和非API特殊螺纹。API螺纹是按照API 标准生产和使用的螺纹形式，这种螺纹加工检测方便，成本较低。API 螺纹由于结构设计方面的原因，存在许多难易克服的性能缺陷，如抗拉强度较低、气密封性能不可靠及抗扭能力差等。因此，国内外许多油井管生产厂都相继开发了许多非API特殊螺纹来代替API螺纹，但特殊螺纹密封结构生产工序复杂，成本较高，使其在油田应用受到很大限制。

在某些油田区块，油气层含量较低，主要特征是低压、低渗、低产，不适宜用费用较高的特殊扣产品。油田一般采用API圆螺纹加特殊螺纹脂的方案，螺纹脂在一定程度上虽然可以堵塞存在的泄漏通道而形成密封，但下井后螺纹脂在高温和长期服役过程中会逐渐干燥，由固液混合态变成纯固态，逐渐失去其密封性能，影响油田的生产。

中国专利CN 202544761 U公布了一种可与API圆螺纹互换的气密封套管螺纹接头，包括两个管体和一个接箍，管体上设置有外螺纹，接箍上设置有内螺纹，所述管体上的外螺纹的端部设计了长鼻端，长鼻端的端部内侧设有外锥面密封面，所述接箍上的内螺纹由接箍中间的内螺纹锥面密封面分为对称的两段，内螺纹根部设置有螺纹退刀槽，外锥面密封面和内螺纹锥面密封面形成金属过盈配合，外主抗扭台肩面与内主抗扭台肩面形成金属过盈配合，两个管体的端面在接箍中心形成过盈对接配合。其缺点是外螺纹的端部的长鼻端非常薄，在油田现场操作时很容易磕碰而造成此处凹陷或者椭圆，从而导致整个接头报废。

中国专利CN 202039789 U公布了一种可与API 接头互换的油套管接头，包括油套管接头本体；所述油套管接头本体内的中心区设有径向向内分布的位置挡肩；油套管接头本体内对应于设置位置挡肩的两侧设置对称分布的内螺纹，所述内螺纹与API 标准内螺纹相一致。所述油套管的外周面上设有外螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配；油套管接头本体与油套管间通过内螺纹、外螺纹紧固连接；油套管的外螺纹端面与位置挡肩间过盈配合。所述位置挡肩的内径与油套管的内径相一致。所述外螺纹端面为平滑表面。所述外螺纹端面与油套管的轴线向垂直。其缺点是：1）密封作用靠外螺纹端面与位置挡肩间的过盈配合，接头受拉伸载时，过盈配合面上的接触应力会下降，失去密封作用；2）位置挡肩的内径与油套管的内径相一致，而由于管子不可能是完全圆，而且也存在壁厚不均，所以会导致位置挡肩与管子端面不平齐，影响井下工具下入，还会在此处形成紊流。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种操作简便、结构牢固、易于加工、密封性能良好，且可与API螺纹互换的气密封接头。

按照本实用新型提供的技术方案，一种可与API螺纹互换的气密封接头包括公接头和母接头，公接头上设有外螺纹，其特征是：公接头面向母接头端面为光滑端面，公接头内侧设有锥形的公接头镗孔，母接头内侧中部设有扭矩台肩，扭矩台肩左右两侧对称分布设置两个内螺纹，内螺纹靠近扭矩台肩一侧设有小端密封槽，内螺纹远离扭矩台肩一侧设有大端密封槽，大端密封槽和小端密封槽中设有密封圈；公接头和母接头通过内外螺纹和内螺纹连接成一体，扭矩台肩与光滑端面为轴向过盈配合。

进一步的，大端密封槽和小端密封槽的宽度等于内螺纹齿宽的1~1.5倍，大端密封槽的槽底直径小于等于母接头的镗孔直径，小端密封槽的槽底直径小于等于内螺纹齿底直径。

进一步的，扭矩台肩的宽度L=25.4±1.0mm，内径d1=d+1.0mm。

进一步的，密封圈采用特氟隆材料制作，密封圈的外径等于大端密封槽和小端密封槽的槽底直径，密封圈的宽度等于密封槽的槽宽。

进一步的，公接头镗孔的锥面角度α范围为3~5º。

进一步的，外螺纹和内螺纹为API标准螺纹。

本实用新型与已有技术相比具有以下优点：

本实用新型结构简单、紧凑、合理，母接头处设置有大小端密封槽，装填密封圈后能够同时密封外部流体和内部流体，使接头同时具有良好的外密封能力和内密封能力；设置大小端密封槽后对接头的连接强度没有任何影响，接头的拉伸、压缩、弯曲等复合载荷作用下仍能保持密封性；扭矩台肩的设置大大提高了接头的抗扭能力，其抗扭能力达到普通API接头的1.5-3倍；母接头内径与公接头的镗孔内径相同，略大于公接头内径，能够最大限度地防止紊流的发生。

附图说明

图1为本实用新型的轴向截面图。

图2为现有技术中API接头结构图。

图3为本实用新型的内外螺纹啮合结构图。

图4为本实用新型的大端密封槽结构图。

图5为本实用新型的小端密封槽结构图。

附图标记说明：1-公接头、2-母接头、3-外螺纹、4-公接头镗孔、5-光滑端面、6-大端密封槽、7-内螺纹、8-小端密封槽、9-扭矩台肩、d-公接头内径、d1-扭矩台肩内径和公接头镗孔最小内径、L-扭矩台肩长度、α-公接头镗孔锥面角度、M-大小端密封槽宽、M1-内外螺纹齿宽、Q-母接头镗孔直径、Q1-大端密封槽底直径、B-内外螺纹齿顶直径、B1-小端密封槽底直径。

具体实施方式

下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述：

如图1所示，本实用新型主要包括公接头1和母接头2，公接头1上设有外螺纹3，公接头1面向母接头2端面为光滑端面5，公接头1内侧设有锥形的公接头镗孔4，公接头镗孔4的锥面角度为α。

母接头2内侧中部设有长度为L、内径为d1的扭矩台肩9。如图2所示，API接头拧紧后两个公接头端面之间存在长L的间隙，根据API标准，L=25.4mm。本实用新型设置扭矩台肩9占据该间隙，间隙被扭矩台肩9占据以后，能够防止接头内部流体在间隙处产生紊流，扭矩台肩9还能够起上扣定位的作用。

扭矩台肩9左右两侧对称分布设置两个内螺纹7，如图3所示，现有技术中公母接头的内外螺纹啮合后，在螺纹齿顶与齿底存在间隙，形成泄漏通道，所以仅仅依靠螺纹密封是不够的，螺纹不具备密封能力。所以本实用新型设置了专门的密封结构：内螺纹7靠近扭矩台肩9一侧设有小端密封槽8，内螺纹7远离扭矩台肩9一侧设有大端密封槽6。

如图4~5所示，所述大端密封槽6和小端密封槽8的宽度等于内螺纹7齿宽的1~1.5倍，大端密封槽6的槽底直径小于等于母接头2的镗孔直径，小端密封槽8的槽底直径小于等于内螺纹7齿底直径。控制大端密封槽6和小端密封槽8深度目的是防止过深的密封槽削弱接头的连接强度，本实用新型的提供的密封槽，对接头的连接强度没有任何影响。

大端密封槽6和小端密封槽8中设有密封圈，密封圈采用特氟隆材料制作。密封圈的外径等于大端密封槽6和小端密封槽8的槽底直径，密封圈的宽度等于密封槽的槽宽。

在公母接头拧紧后，由于大端密封槽6和小端密封槽8的宽度等于齿宽的1~1.5倍，大端密封槽6中的密封圈刚好嵌入约1牙外螺纹，堵塞泄漏通道，防止外部流体进入管子内部，小端密封槽8中的密封圈也可以嵌入约1牙外螺纹，堵塞泄漏通道，防止内部流体泄漏到管子外部。

所述扭矩台肩9的宽度L=25.4±1.0mm，直径d1=d+1.0mm,其中d为管子内径。

公接头1和母接头2通过内外螺纹3和内螺纹7连接成一体，扭矩台肩9与光滑端面5为轴向过盈配合，起到密封作用，而且还能够提高接头的抗扭能力。

由于母接头不可能是完全圆，而且也存在壁厚不均，如果将扭矩台肩9的内径d1设置得与公接头内经d相同，会导致扭矩台肩与公接头端面不平齐，影响井下工具下入，还会在此处形成紊流。所以扭矩台肩的直径d1略大于公接头内径d，在公接头的端部设置公接头镗孔，公接头镗孔最小直径与扭矩台肩9内径相同，均为d1，d1=d+1.0mm,这样就能保证二者完全平齐。将公接头镗孔的锥面角度α设定为3-5º，平缓过渡为了减少紊流引起的冲刷腐蚀。

所述外螺纹3和内螺纹7为API标准螺纹。

本实用新型的第一个实施例是Φ73.0×5.51mm N80钢级的EU油管，公接头1的外径是78.59mm，母接头2外径是73.0mm，壁厚是5.51mm，母接头2内径d=62.0mm，公接头镗孔4最小内径d1=63.0mm，公接头镗孔4锥面角度α=3º。母接头2的外径是93.17mm，长度是133.35mm。扭矩台肩9长度为25.4mm，直径d1=63.0mm。母接头2内螺纹齿宽为3.175mm，大端密封槽6和小端密封槽8宽度M=4.2mm，大端密封槽6的槽底直径为79.6mm，小端密封槽8的槽底直径为76.2mm，材料为N80钢级，屈服强度552MPa，抗拉强度655MPa，弹性模量2.1×105MPa。该接头的连接强度达到645kN，气密封能力：内压72.9MPa，外压77.0MPa，抗扭能力达到6100N-m，是普通API接头的2倍以上。

本实用新型的第二个实施例是Φ177.8×10.36mm P110钢级的LC套管，公接头1的外径与母接头2外径相同，均为177.8mm，壁厚是10.36mm，母接头2内径d=157.1mm，公接头镗孔4最小内径d1=158.1mm，公接头镗孔4锥面角度α=3º。母接头2的外径是200.03，长度是234.95mm，扭矩台肩9长度25.4mm，直径d1=158.1mm。母接头2的内螺纹齿宽3.175mm，大端密封槽6和小端密封槽8宽度M=4.5mm，大端密封槽6的槽底直径为179.5mm，小端密封槽8的槽底直径为172.3mm，材料为P110钢级，屈服强度756MPa，抗拉强度862MPa，弹性模量2.1×105MPa。该接头的连接强度达到4134kN，气密封能力：内压77.4MPa，外压58.8MPa，抗扭能力达到22680N-m，是普通API接头的2.2倍以上。

Claims (6)

1.一种可与API螺纹互换的气密封接头，包括公接头（1）和母接头（2），公接头（1）上设有外螺纹（3），其特征是：公接头（1）面向母接头（2）端面为光滑端面（5），公接头（1）内侧设有锥形的公接头镗孔（4）；母接头（2）内侧中部设有扭矩台肩（9），扭矩台肩（9）左右两侧对称分布设置两个内螺纹（7），内螺纹（7）靠近扭矩台肩（9）一侧设有小端密封槽（8），内螺纹（7）远离扭矩台肩（9）一侧设有大端密封槽（6），大端密封槽（6）和小端密封槽（8）中设有密封圈；公接头（1）和母接头（2）通过内外螺纹（3）和内螺纹（7）连接成一体，扭矩台肩（9）与光滑端面（5）为轴向过盈配合。

2.如权利要求1所述的一种可与API螺纹互换的气密封接头，其特征是：所述大端密封槽（6）和小端密封槽（8）的宽度等于内螺纹（7）齿宽的1~1.5倍，大端密封槽（6）的槽底直径小于等于母接头（2）的镗孔直径，小端密封槽（8）的槽底直径小于等于内螺纹（7）齿底直径。

3.如权利要求1所述的一种可与API螺纹互换的气密封接头，其特征是：所述扭矩台肩（9）的宽度L=25.4±1.0mm，内径d1=d+1.0mm。

4.如权利要求1所述的一种可与API螺纹互换的气密封接头，其特征是：所述密封圈采用特氟隆材料制作，密封圈的外径等于大端密封槽（6）和小端密封槽（8）的槽底直径，密封圈的宽度等于密封槽的槽宽。

5.如权利要求1所述的一种可与API螺纹互换的气密封接头，其特征是：所述公接头镗孔（4）的锥面角度α范围为3~5º。

6.如权利要求1所述的一种可与API螺纹互换的气密封接头，其特征是：所述外螺纹（3）和内螺纹（7）为API标准螺纹。