鋼管的螺紋連接結構的製作方法

2023-06-01 13:07:51 1

專利名稱：鋼管的螺紋連接結構的製作方法
鋼管的螺紋連接結構技術領域
本發明公開了一種油田使用的油管、套管或管線管的螺紋連接結構。
技術背景
目前，公知的油管、套管或管線管的連接方法有如下三種1、API的圓螺紋和API的偏體形螺紋，在它們連接中明確規定鋼管現場端2的公螺紋 小端端面5和鋼管工廠端1的公螺紋小端端面5是不能碰上接觸的，API標準用J值來控 制。(見圖1)。
2、為了提高鋼管(如油管、套管、管線管)的綜合連接性能，如密封性能、連接強度、 抗扭矩性能和抗彎曲性能等。有人發明了油管、套管、管線管的特殊螺紋的連接。但鋼管現 場端2的公螺紋小端端面5和鋼管工廠端1的公螺紋小端端面5都沒有直接接觸，是由接 箍3母螺紋的一個抗扭矩臺階隔開的。見圖2。
3、API的圓螺紋和API的偏體形螺紋，在連接中，鋼管現場端2的公螺紋小端端面 5和鋼管工廠端1的公螺紋小端端面5，用一個墊片4來隔開，組成半特殊螺紋連接。見圖 3。
4、在現有技術中還有一種將鋼管工廠端1的公螺紋小端端面5與鋼管現場端2的 公螺紋小端端面5相互接觸的設想，但是由於沒有將鋼管現場端2的螺紋螺距設置成大於 鋼管工廠端1的螺紋螺距，在使用過程中鋼管工廠端1的螺紋容易鬆動脫扣，引起油田事 故，因此長期以來在實際使用中沒有辦法推廣。
在API螺紋連接中為什麼鋼管工廠端1的公螺紋小端端面5和鋼管現場端2的公 螺紋小端端面5不能直接接觸？其原因是油田現場操作時，鋼管現場端2的公螺紋小端端 面5在相對接箍3的母螺紋順時針旋轉前進時(此時的母螺紋接箍3固定不動，同時鋼管工 廠端1的公螺紋是自由狀態)，只要發生鋼管現場端2的公螺紋小端端面5和鋼管工廠端1 的公螺紋小端端面5相接觸，此時就會在接觸處產生摩擦力，此摩擦力就會使鋼管工廠端1 (也就是鋼管本身)相對母螺紋(此時母螺紋接箍3是不動的)進行逆時針旋轉，將原來在工 廠生產中擰緊的鋼管工廠端1的公螺紋旋轉鬆動退出，使鋼管螺紋連接失效，引發井毀的 毀滅性事故。
以上鋼管的螺紋連接存在以下缺點1、API標準的螺紋連接的綜合性能比較差； 2、特殊螺紋連接由於母螺紋有一個突出的抗扭矩臺階使整個螺紋加工工藝複雜化，使加工 成本大大提高。3、半特殊螺紋連接性能提高不大，而且中間墊片容易脫落遺失，安全性不 夠。發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種鋼管的螺紋連接結構，以 克服技術偏見，使得工廠端的公螺紋小端端面和鋼管現場端的公螺紋小端端面可以直接接 觸，鋼管的螺紋連接密封性能、抗粘扣性能等綜合性能更好。
按照本發明提供的技術方案一，所述鋼管的螺紋連接結構，包括鋼管工廠端、鋼管 現場端和接箍，鋼管工廠端的端部具有公螺紋，鋼管現場端的端部也具有公螺紋，接箍具有 母螺紋，鋼管工廠端的公螺紋與接箍一端的母螺紋螺接，鋼管現場端的公螺紋與接箍另一 端的母螺紋螺接，其特徵是在利用接箍將兩根鋼管接合後，一根鋼管的鋼管工廠端具有公 螺紋的小端端面與另一根鋼管的鋼管現場端具有公螺紋的小端端面相互緊密接觸；且鋼管 工廠端的公螺紋與鋼管現場端的公螺紋同時為右旋螺紋或左旋螺紋；鋼管工廠端的公螺紋 的螺距小於鋼管現場端的公螺紋的螺距；同樣地，接箍上的母螺紋與鋼管工廠端的公螺紋 螺接的螺距小於與鋼管現場端的公螺紋螺接的螺距。
在接箍上兩段不同螺距的母螺紋的結合部設置用於消除不完整螺紋的缺口，鋼管 現場端的公螺紋小端端面和鋼管工廠端的公螺紋小端端面相互緊密接觸，形成軸向過盈配合。
或者鋼管現場端的公螺紋小端包括第一軸向配合面和第二軸向配合面，在第一 軸向配合面和第二軸向配合面間有第一徑向配合面；相應地，鋼管工廠端的公螺紋小端也 包括第三軸向配合面和第四軸向配合面，在第三軸向配合面和第四軸向配合面間有第二徑 向配合面；所述第一軸向配合面和第三軸向配合面間相互緊密接觸，形成第一軸向過盈配 合；所述第二軸向配合面和第四軸向配合面間相互緊密接觸，形成第二軸向過盈配合；所 述第一徑向配合面與第二徑向配合面間相互緊密接觸，形成徑向過盈或徑向過盈為主的過 盈配合。
本發明提供的技術方案二，一種鋼管的螺紋連接結構，包括鋼管工廠端、鋼管現場 端和接箍，鋼管工廠端和鋼管現場端的端部均具有公螺紋，接箍具有與所述公螺紋配合的 母螺紋；鋼管工廠端的公螺紋與接箍一端的母螺紋螺接，鋼管現場端的公螺紋與接箍另一 端的母螺紋螺接；其特徵是鋼管工廠端具有公螺紋的小端端面與鋼管現場端具有公螺紋 的小端端面在利用接箍接合後是相互緊密接觸的，且鋼管工廠端的公螺紋與鋼管現場端的 公螺紋的旋轉方向相反。
在接箍上兩段不同螺距的母螺紋的結合部設置用於消除不完整螺紋的缺口，鋼管 現場端的公螺紋小端端面和鋼管工廠端的公螺紋小端端面相互緊密接觸，形成軸向過盈配合。
或者鋼管現場端的公螺紋小端包括第一軸向配合面和第二軸向配合面，在第一 軸向配合面和第二軸向配合面間有第一徑向配合面；相應地，鋼管工廠端的公螺紋小端也 包括第三軸向配合面和第四軸向配合面，在第三軸向配合面和第四軸向配合面間有第二徑 向配合面；所述第一軸向配合面和第三軸向配合面間相互緊密接觸，形成第一軸向過盈配 合；所述第二軸向配合面和第四軸向配合面間相互緊密接觸，形成第二軸向過盈配合；所 述第一徑向配合面與第二徑向配合面間相互緊密接觸，形成徑向過盈或徑向過盈為主的過 盈配合。
本發明利用鋼管工廠端螺紋的螺距小於鋼管現場端螺紋的螺距，克服了技術偏 見，使得鋼管工廠端的公螺紋小端端面5和鋼管現場端公螺紋小端端面5可以直接接觸，使 得鋼管的連接密封性能更好。
本發明更注重鋼管現場端公螺紋為API螺紋，鋼管工廠端螺紋的螺距小於鋼管現 場端螺紋的螺距，利用這樣的螺紋與接箍連接，更有利於油田使用和工廠的加工，有巨大的實用價值和經濟效益。這時候就要注意a、接箍的長度小於API的接箍長度；b、在接箍中間 螺紋的交匯處是完整螺紋(完整牙形)，如果不能保證是完整螺紋，在加工時要把不完整螺 紋消除掉如圖6所示。
本發明所述的鋼管為油管、套管或管線管。


圖1是現有的API圓螺紋和API偏體形螺紋的連接結構示意圖。
圖2是現有的油管或套管的特殊螺紋連接的結構示意圖。
圖3是現有的半特殊螺紋連接結構示意圖。
圖4是本發明實施例1的結構示意圖。
圖5是本發明實施例2的結構示意圖。
圖6是本發明接箍消除不完整螺紋圖。
圖7是圖4密封面的放大。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。
實施例1一種鋼管的螺紋連接結構，包括鋼管工廠端1、鋼管現場端2和接箍3，鋼管工廠端1的 端部具有公螺紋，鋼管現場端2的端部也具有公螺紋，接箍3具有母螺紋，鋼管工廠端1的 公螺紋與接箍3 —端的母螺紋螺接，鋼管現場端2的公螺紋與接箍3另一端的母螺紋螺接， 其特徵是在利用接箍3將兩根鋼管接合後，一根鋼管的鋼管工廠端1具有公螺紋的小端端 面5與另一根鋼管的鋼管現場端2具有公螺紋的小端端面相互緊密接觸；且鋼管工廠端1 的公螺紋與鋼管現場端2的公螺紋同時為右旋螺紋或左旋螺紋；鋼管工廠端1的公螺紋的 螺距小於鋼管現場端2的公螺紋的螺距；同樣地，接箍3上的母螺紋與鋼管工廠端1的公螺 紋螺接的螺距小於與鋼管現場端2的公螺紋螺接的螺距。
形成軸向，徑向過盈配合的具體方式是，鋼管現場端2的公螺紋小端包括第一軸 向配合面7和第二軸向配合面8，在第一軸向配合面7和第二軸向配合面8間有第一徑向配 合面9 ；相應地，鋼管工廠端1的公螺紋小端也包括第三軸向配合面和第四軸向配合面，在 第三軸向配合面和第四軸向配合面間有第二徑向配合面；所述第一軸向配合面7和第三軸 向配合面間相互緊密接觸，形成第一軸向過盈配合；所述第二軸向配合面8和第四軸向配 合面間相互緊密接觸，形成第二軸向過盈配合；所述第一徑向配合面9與第二徑向配合面 間相互緊密接觸，形成徑向或徑向為主的過盈配合。所謂以徑向過盈為主是指徑向配合面 的過盈量大於軸向配合面的過盈量。
另一種方式是，在接箍3上兩段不同螺距的母螺紋的結合部設置用於消除不完整 螺紋的缺口 6。這時鋼管現場端的公螺紋小端端面與鋼管工廠端的公螺紋小端端面都是平 面，只形成軸向過盈配合，沒有徑向過盈配合。
例如，在規格為9 「5/8，壁厚11. 99_，鋼級P110，接箍3具有母螺紋(接箍3 —端 的螺紋螺距為6牙/英寸，另一端的螺紋螺距為5牙/英寸)，鋼管工廠端1的公螺紋與接 箍3 —端的母螺紋連接，鋼管現場端2的公螺紋與接箍3另一端的母螺紋連接，鋼管工廠端1的公螺紋與鋼管現場端2的公螺紋同時為右旋螺紋。鋼管工廠端1的螺紋螺距是6牙/ 英寸(4. 23mm)，鋼管現場端2的螺紋螺距為5牙/英寸(5. 08mm)，鋼管現場端2的公螺紋小 端端面5和鋼管工廠端1的公螺紋小端端面5是相互緊密接觸的，形成兩個15°臺階金屬 密封面軸向過盈，和一個帶錐度的面徑向過盈的金屬密封，見圖4。見圖7. 實施例2一種鋼管的螺紋連接結構，包括鋼管工廠端1、鋼管現場端2和接箍3，鋼管工廠端1和 鋼管現場端2的端部均具有公螺紋，接箍3具有與所述公螺紋配合的母螺紋；鋼管工廠端1 的公螺紋與接箍3 —端的母螺紋螺接，鋼管現場端2的公螺紋與接箍3另一端的母螺紋螺 接；其特徵是鋼管工廠端1具有公螺紋的小端端面5與鋼管現場端2具有公螺紋的小端端 面在利用接箍3接合後是相互緊密接觸的，且鋼管工廠端1的公螺紋與鋼管現場端2的公 螺紋的旋轉方向相反。
形成軸向，徑向過盈配合的具體方式是，鋼管現場端2的公螺紋小端括第一軸向 配合面7和第二軸向配合面8，在第一軸向配合面7和第二軸向配合面8間有第一徑向配合 面9 ；相應地，鋼管工廠端1的公螺紋小端也包括第三軸向配合面和第四軸向配合面，在第 三軸向配合面和第四軸向配合面間有第二徑向配合面；所述第一軸向配合面7和第三軸向 配合面間相互緊密接觸，形成第一軸向過盈配合；所述第二軸向配合面8和第四軸向配合 面間相互緊密接觸，形成第二軸向過盈配合；所述第一徑向配合面9與第二徑向配合面間 相互緊密接觸，形成徑向過盈或徑向過盈為主的配合。所謂以徑向過盈為主是指徑向配合 面的過盈量大於軸向配合面的過盈量。
另一種方式是，在接箍3上兩段不同螺距的母螺紋的結合部設置用於消除不完整 螺紋的缺口 6。這時鋼管現場端的公螺紋小端端面與鋼管工廠端的公螺紋小端端面5都是 平面，只形成軸向過盈配合，沒有徑向過盈配合。
例如，在規格為2「7/8，壁厚5. 51mm，鋼級P110，接箍3具有母螺紋，鋼管工廠端1 的公螺紋與接箍3 —端的母螺紋連接，鋼管現場端2的公螺紋與接箍3另一端的母螺紋連 接，鋼管工廠端1的公螺紋為左旋螺紋，鋼管現場端2的公螺紋同時為右旋螺紋，螺紋齒形 為三角形圓螺紋。鋼管工廠端1的公螺紋的螺距是8牙/英寸(3. 175mm)，鋼管現場端2的 公螺紋螺距為8牙/英寸(3. 175mm)，鋼管現場端2的公螺紋小端端面和鋼管工廠端1的公 螺紋小端端面5是相互緊密接觸的形成一個軸向過盈0°臺階，見圖5。
本申請所述鋼管工廠端1的螺紋是指在生產廠家連接接箍3和鋼管的螺紋；鋼管 現場端2的螺紋是指在鋼管的使用現場(如油田)將鋼管與接箍3連接時的螺紋。所述鋼管 工廠端1的公螺紋小端端面5和鋼管現場端2的公螺紋小端端面是指鋼管的端面(該端面 可以是平面，也可以是曲面；還可以在鋼管工廠端1的公螺紋小端和鋼管現場端2的公螺紋 小端分別設置兩個端面，形成如上所述的第一軸向配合面7和第二軸向配合面8，並在第一 軸向配合面7和第二軸向配合面8間設置第一徑向配合面9)。由於鋼管的API螺紋段是錐 形的，因此該錐形螺紋段的公螺紋大端端面是一個假想的端面，該大端端面位於錐形螺紋 段與鋼管的接合面；該錐形螺紋段的公螺紋小端端面一般是即指上述鋼管的端面。
本申請所述的鋼管可以是普通鋼管；但是特別適用於油田所用的油管、套管或管 線管，因為這類管件的長度比較長，承受的扭矩特別大。在本申請中，當鋼管現場端2端部 的公螺紋是API螺紋時，接箍3的長度小於該規格的API接箍的長度。
權利要求
1.一種鋼管的螺紋連接結構，包括鋼管工廠端(1)、鋼管現場端(2)和接箍(3)，鋼管工 廠端(1)的端部具有公螺紋，鋼管現場端(2)的端部也具有公螺紋，接箍(3)具有母螺紋，鋼 管工廠端(1)的公螺紋與接箍(3)—端的母螺紋螺接，鋼管現場端(2)的公螺紋與接箍(3) 另一端的母螺紋螺接，其特徵是在利用接箍(3)將兩根鋼管接合後，一根鋼管的鋼管工廠 端(1)具有公螺紋的小端端面(5)與另一根鋼管的鋼管現場端(2)具有公螺紋的小端端面 相互緊密接觸；且鋼管工廠端(1)的公螺紋與鋼管現場端(2)的公螺紋同時為右旋螺紋或 左旋螺紋；鋼管工廠端(1)的公螺紋的螺距小於鋼管現場端(2)的公螺紋的螺距；同樣地， 接箍(3)上的母螺紋與鋼管工廠端(1)的公螺紋螺接的螺距小於與鋼管現場端(2)的公螺 紋螺接的螺距。
2.根據權利要求1所述鋼管的螺紋連接結構，其特徵是鋼管現場端(2)的公螺紋小端 端面和鋼管工廠端(1)的公螺紋小端端面(5)相互緊密接觸，形成軸向過盈配合。
3.根據權利要求1所述鋼管的螺紋連接結構，其特徵是鋼管現場端(2)的公螺紋小 端包括第一軸向配合面(7)和第二軸向配合面(8)，在第一軸向配合面(7)和第二軸向配合 面(8)間有第一徑向配合面(9)；相應地，鋼管工廠端(1)的公螺紋小端也包括第三軸向配 合面和第四軸向配合面，在第三軸向配合面和第四軸向配合面間有第二徑向配合面；所述 第一軸向配合面(7)和第三軸向配合面間相互緊密接觸，形成第一軸向過盈配合；所述第 二軸向配合面(8)和第四軸向配合面間相互緊密接觸，形成第二軸向過盈配合；所述第一 徑向配合面(9)與第二徑向配合面間相互緊密接觸，形成徑向過盈或徑向過盈為主的過盈 配合。
4.根據權利要求1所述鋼管的螺紋連接結構，其特徵是在接箍(3)上兩段不同螺距的 母螺紋的結合部設置用於消除不完整螺紋的缺口(6)。
5.一種鋼管的螺紋連接結構，包括鋼管工廠端(1)、鋼管現場端(2)和接箍(3)，鋼管工 廠端(1)和鋼管現場端(2)的端部均具有公螺紋，接箍(3)具有與所述公螺紋配合的母螺 紋；鋼管工廠端(1)的公螺紋與接箍(3) —端的母螺紋螺接，鋼管現場端(2)的公螺紋與接 箍(3)另一端的母螺紋螺接；其特徵是鋼管工廠端(1)具有公螺紋的小端端面(5)與鋼管 現場端(2)具有公螺紋的小端端面在利用接箍(3)接合後是相互緊密接觸的，且鋼管工廠 端(1)的公螺紋與鋼管現場端(2)的公螺紋的旋轉方向相反。
6.根據權利要求5所述鋼管的螺紋連接結構，其特徵是鋼管現場端(2)的公螺紋小端 端面和鋼管工廠端(1)的公螺紋小端端面(5)相互緊密接觸，形成軸向過盈配合。
7.根據權利要求5所述鋼管的螺紋連接結構，其特徵是鋼管現場端(2)的公螺紋小 端包括第一軸向配合面(7)和第二軸向配合面(8)，在第一軸向配合面(7)和第二軸向配合 面(8)間有第一徑向配合面(9)；相應地，鋼管工廠端(1)的公螺紋小端也包括第三軸向配 合面和第四軸向配合面，在第三軸向配合面和第四軸向配合面間有第二徑向配合面；所述 第一軸向配合面(7)和第三軸向配合面間相互緊密接觸，形成第一軸向過盈配合；所述第 二軸向配合面(8)和第四軸向配合面間相互緊密接觸，形成第二軸向過盈配合；所述第一 徑向配合面(9)與第二徑向配合面(9)間相互緊密接觸，形成徑向過盈或徑向過盈為主的 過盈配合。
8.根據權利要求5所述鋼管的螺紋連接結構，其特徵是在接箍(3)上兩段不同螺距的 母螺紋的結合部設置用於消除不完整螺紋的缺口(6)。
9.根據權利要求1或5所述鋼管的螺紋連接結構，其特徵是當鋼管現場端(2)端部的 公螺紋是API螺紋時，接箍(3)的長度小於該規格的API接箍的長度。
10.根據權利要求1或5所述鋼管的螺紋連接結構，其特徵是所述鋼管為油管、套管或管線管。
全文摘要
本發明公開了一種油田使用的油管、套管或管線管的螺紋連接結構。按照本發明提供的技術方案，所述鋼管的螺紋連接結構，包括鋼管工廠端、鋼管現場端和接箍，鋼管工廠端的端部與鋼管現場端的端部均具有公螺紋，接箍具有母螺紋，其特徵是在利用接箍將兩根鋼管接合後，一根鋼管的鋼管工廠端具有公螺紋的小端端面與另一根鋼管的鋼管現場端具有公螺紋的小端端面相互緊密接觸；且鋼管工廠端的公螺紋與鋼管現場端的公螺紋同時為右旋螺紋或左旋螺紋；鋼管工廠端的公螺紋的螺距小於鋼管現場端的公螺紋的螺距；同樣地，接箍上的母螺紋與鋼管工廠端的公螺紋螺接的螺距小於與鋼管現場端的公螺紋螺接的螺距。利用本發明後，可使鋼管的螺紋連接密封性能、抗粘扣性能等綜合性能更好。
文檔編號E21B17/08GK102031936SQ20101029962
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月8日 優先權日2010年5月25日
發明者陸金福 申請人:陸金福