CN206753508U - 一种水平井和大位移井用螺纹接头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种螺纹接头，具体的说是一种水平井和大位移井用螺纹接头，属于油套管螺纹接头技术领域。其包括接箍和管体，扭矩台肩为反向台肩结构，反向台肩端面与螺纹承载面连接形成楔形结构；管体靠近接箍一端设有光滑端面，光滑端面与扭矩台肩形成轴向过盈配合；接箍的扭矩台肩和内螺纹之间设有圆锥孔，管体的外螺纹和光滑端面之间设有圆锥面，圆锥面与圆锥孔形成径向过盈配合。本实用新型的扭矩台肩设置为反向台肩，内外螺纹为倒钩形结构，反向台肩面与螺纹承载面组成楔形结构，显著增强了接头的整体强度和抗弯曲能力；圆锥面和圆锥孔的主密封结构，并利用内螺纹牙槽作为螺纹脂存储槽，保证密封面上稳定的接触应力分布，增强密封效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种螺纹接头，具体的说是一种水平井和大位移井用螺纹接头，属于油套管螺纹接头技术领域。
背景技术
对开采石油、天然气的油套管来说，连接接头是最薄弱的环节，很多失效都发生在接头部位。为了解决油套管连接接头的失效问题，技术人员付出了很大的努力，提出了很多解决方案。但随着钻井技术的进步，开采深度越来越深，井下温度、压力越来越高，目前的技术仍然无法完全满足要求，新的技术和新的接头形式不断出现。
目前，油套管采用的接头通常是API螺纹接头。API接头是一种标准化了的接头，按照API标准加工制造。其缺点是：1）螺纹形状为圆螺纹或偏梯形螺纹。圆螺纹的承载面角和导向面角都是30°，连接强度低。偏梯形螺纹承载面角为3°，连接强度有所提高，但密封性能差。2）啮合螺纹之间存在间隙，密封性能不可靠。正是由于API螺纹存在上述缺点，这种螺纹很容易发生失效事故。而且，API螺纹抗弯曲能力差，在水平井、大位移井等苛刻钻井条件下使用时无法满足使用要求。
为此，研究人员设计开发了各种特殊螺纹接头。经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为CN 2575286Y，公开日为2003年9月24日，实用新型专利名称为“油、套管螺纹接头”，该专利对API接头进行了改进。该结构由外螺纹件和内螺纹件通过螺纹连接而成：其螺纹仍然为偏梯形螺纹，但是在外螺纹前端设置一个圆柱密封面，在内螺纹相应啮合的位置设置一个凸起球面主密封面，圆柱密封面与凸起球面构成主密封部分。同时，将外螺纹件前端倒成－9°或－15°角，与内螺纹件的－9°或－15°台肩过盈配合构成副密封部分。该接头增加了主密封结构和副密封结构，因而密封性能增强，但接头的螺纹承载面角、导向面角都与API偏梯形螺纹相同，因此，接头的抗弯曲能力不足。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种水平井和大位移井用螺纹接头，提高了抗弯曲能力和气密封性能，且易于加工检测。
按照本实用新型提供的技术方案，一种水平井和大位移井用螺纹接头包括接箍和管体，接箍内侧中心设有扭矩台肩，扭矩台肩左右两侧对称分布设置内螺纹，管体表面设有外螺纹，接箍和管体通过内螺纹和外螺纹连接成一体，其特征是：扭矩台肩为反向台肩结构，反向台肩端面与螺纹承载面连接形成楔形结构；管体靠近接箍一端设有光滑端面，光滑端面与扭矩台肩形成轴向过盈配合；接箍的扭矩台肩和内螺纹之间设有圆锥孔，管体的外螺纹和光滑端面之间设有圆锥面，圆锥面与圆锥孔形成径向过盈配合；接箍的内螺纹和圆锥孔之间设有圆柱孔，管体的外螺纹和圆锥面之间设有引导面，圆柱孔和引导面连接形成间隙配合；所述内螺纹和圆柱孔之间形成螺纹脂储存腔。
进一步的，内螺纹和外螺纹为倒勾形结构，内螺纹和外螺纹的承载面角度α=－1～－3.5°，导向面角度β=10～25°，外螺纹齿高h1=0.72～1.58mm，内螺纹的齿高h2=h1+0.20mm。
进一步的，扭矩台肩的台肩角度γ=15±0.5º。
进一步的，圆锥面与圆锥孔的锥角θ=6～14°，
进一步的，圆锥面与圆锥孔形成径向过盈配合的过盈量为0.46～0.85mm。
进一步的，引导面包括沿着管体由外向内依次设置的锥面段和柱面段，锥面段的锥度为1:16。
进一步的，外螺纹的鼻端长度L1=8.5～12.5mm，内螺纹退刀长度L2=L1-3.5mm。
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，扭矩台肩设置为反向台肩，内外螺纹为倒钩形结构，反向台肩面与螺纹承载面组成楔形结构，显著增强了接头的整体强度和抗弯曲能力；圆锥面和圆锥孔的主密封结构，并利用内螺纹牙槽作为螺纹脂存储槽，保证密封面上稳定的接触应力分布，增强密封效果。
附图说明
图1为本实用新型主视图。
图2为本实用新型的前端密封部位结构图。
图3为本实用新型的内外螺纹牙型结构图。
附图标记说明：1-接箍、2-内螺纹、3-圆柱孔、4-圆锥孔、5-扭矩台肩、6-光滑端面、7-圆锥面、8-引导面、9-外螺纹、10-管体、11-锥面段、12-柱面段、13-螺纹脂储存腔、A-楔形结构。
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1~3所示，本实用新型主要包括接箍1和管体10，接箍1内侧中心设有扭矩台肩5，扭矩台肩5左右两侧对称分布设置内螺纹2。管体10表面设有外螺纹9，接箍1和管体10通过内螺纹2和外螺纹9连接成一体。
为了提高接头的抗弯曲能力，如图3所示，内螺纹2和外螺纹9为倒勾形结构，内螺纹2和外螺纹9的承载面角度α=－1～－3.5°，导向面角度β=10～25°，外螺纹9的齿高h1=0.72～1.58mm，内螺纹2的齿高h2=h1+0.20mm。螺纹承载面角为负值能够最大限度地减少拉伸、弯曲载荷下螺纹产生的径向分力，内、外螺纹的高度略有不同，能够在螺纹啮合的间隙部位储存多余的螺纹脂，这样使螺纹的连接效率最大程度地发挥出来。
所述扭矩台肩5设置为反向台肩，台肩角度γ=15±0.5º，反向台肩端面与螺纹承载面连接形成楔形结构A，楔形结构A利用楔形块之间的静摩擦力来约束两个运动部件之间的运动，本接头的内外螺纹为倒勾形，其承载面与反向台肩面之间具有楔型效果，使接头整体性更强，刚度更好，进一步增强接头的强度和抗弯曲能力。
管体10靠近接箍1一端设有光滑端面6，光滑端面6与扭矩台肩5形成轴向过盈配合。
为了提高接头的气密封性能，接箍1的扭矩台肩5和内螺纹2之间设有圆锥孔4，管体10的外螺纹9和光滑端面6之间设有圆锥面7，在接箍1和管体10拧紧后，圆锥面7与圆锥孔4形成径向过盈配合。圆锥面7与圆锥孔4的锥角θ=6～14°，圆锥面7与圆锥孔4形成径向过盈配合的过盈量为0.46～0.85mm。
接箍1的内螺纹2和圆锥孔4之间设有圆柱孔3，管体10的外螺纹9和圆锥面7之间设有引导面8，在接箍1和管体10拧紧后，圆柱孔3和引导面8连接形成间隙配合。
所述引导面8包括沿着管体10由外向内依次设置的锥面段11和柱面段12，锥面段11的锥度为1:16。
为了防止上扣过程中过多的螺纹脂影响密封面上的接触应力，外螺纹9的鼻端长度L1=8.5～12.5mm，内螺纹2退刀长度L2=L1-3.5mm，这样接头拧紧后保证至少有一牙内螺纹未啮合，内螺纹2和圆柱孔3之间形成螺纹脂储存腔13，存储多余的螺纹脂。
本实用新型的第一个实施例是用于Ф88.9×7.34 mm P110钢级的油管。油管管体的几何尺寸包括外径、壁厚等均采用API标准规定值，油管材料满足API标准对P110钢级油管材料的要求。其外螺纹齿高h1=1.00mm，内螺纹的齿高h2=1.20mm，承载面角α=-3°，导向面角β=10°，锥度1:16，螺距6.35mm。外鼻端长度L1=8.5mm，内螺纹退刀长度L2=5.0mm，扭矩台肩设置为反向台肩，台肩角度γ=15±0.5º，圆锥孔与圆锥面的锥度相同，锥角θ=6°，配合的过盈量为0.50mm。该接头的气密封抗力可达110.0MPa以上，抗弯曲能力达到106°/30米。
本实用新型的第二个实施例是用于Ф177.8×10.36mm，Q125钢级的套管，套管管体的几何尺寸包括外径、壁厚等均采用API标准规定值，套管材料满足API标准对Q125钢级套管材料的要求。
其外螺纹齿高h1=1.58mm，内螺纹的齿高h2=1.78mm，承载面角α=-3°，导向面角β=10°，锥度1:16，螺距5.08mm。外螺纹鼻端长度L1=12.5mm，内螺纹退刀长度L2=9.5mm，扭矩台肩设置为反向台肩，台肩角度γ=15±0.5º，圆锥孔与圆锥面的锥度相同，锥角θ=14°，配合的过盈量为0.75mm。该接头的气密封抗力可达88.0MPa以上，抗弯曲能力达到45°/30米。
Claims (7)
1.一种水平井和大位移井用螺纹接头，包括接箍（1）和管体（10），接箍（1）内侧中心设有扭矩台肩（5），扭矩台肩（5）左右两侧对称分布设置内螺纹（2），管体（10）表面设有外螺纹（9），接箍（1）和管体（10）通过内螺纹（2）和外螺纹（9）连接成一体，其特征是：扭矩台肩（5）为反向台肩结构，反向台肩端面与螺纹承载面连接形成楔形结构（A）；管体（10）靠近接箍（1）一端设有光滑端面（6），光滑端面（6）与扭矩台肩（5）形成轴向过盈配合；接箍（1）的扭矩台肩（5）和内螺纹（2）之间设有圆锥孔（4），管体（10）的外螺纹（9）和光滑端面（6）之间设有圆锥面（7），圆锥面（7）与圆锥孔（4）形成径向过盈配合；接箍（1）的内螺纹（2）和圆锥孔（4）之间设有圆柱孔（3），管体（10）的外螺纹（9）和圆锥面（7）之间设有引导面（8），圆柱孔（3）和引导面（8）连接形成间隙配合；所述内螺纹（2）和圆柱孔（3）之间形成螺纹脂储存腔（13）。
2.如权利要求1所述的一种水平井和大位移井用螺纹接头，其特征是：所述内螺纹（2）和外螺纹（9）为倒勾形结构，内螺纹（2）和外螺纹（9）的承载面角度α=－1～－3.5°，导向面角度β=10～25°，外螺纹（9）齿高h1=0.72～1.58mm，内螺纹（2）的齿高h2=h1+0.20mm。
3.如权利要求1所述的一种水平井和大位移井用螺纹接头，其特征是：所述扭矩台肩（5）的台肩角度γ=15±0.5º。
4.如权利要求1所述的一种水平井和大位移井用螺纹接头，其特征是：所述圆锥面（7）与圆锥孔（4）的锥角θ=6～14°。
5.如权利要求1所述的一种水平井和大位移井用螺纹接头，其特征是：所述圆锥面（7）与圆锥孔（4）形成径向过盈配合的过盈量为0.46～0.85mm。
6.如权利要求1所述的一种水平井和大位移井用螺纹接头，其特征是：所述引导面（8）包括沿着管体（10）由外向内依次设置的锥面段（11）和柱面段（12），锥面段（11）的锥度为1:16。
7.如权利要求1所述的一种水平井和大位移井用螺纹接头，其特征是：所述外螺纹（9）的鼻端长度L1=8.5～12.5mm，内螺纹（2）退刀长度L2=L1-3.5mm。
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| CN110318689A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-10-11 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种页岩气井用高性能金属自密封特殊螺纹接头 |
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