偏梯形螺紋油管連接件的製作方法
2023-07-20 14:27:46 2
專利名稱：偏梯形螺紋油管連接件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油井管螺紋連接技術領域，特別是一種油、套管螺紋接頭。
背景技術：
目前油田上廣泛使用的API油管一般分平式油管和加厚油管兩類，其連接形式採用錐管圓螺紋連接。對於平式油管而言，規格小於4″(101.6mm)的油管採用每英寸(25.4mm)10牙的圓螺紋，這種螺紋的齒高為1.412mm；對於規格為4″(101.6mm)和41/2″的平式油管，採用每英寸8牙的圓螺紋，這種螺紋的齒高為1.810mm。平式油管最大的缺點是連接強度低，一般只有管體的60％～80％，因此損壞大多發生在螺紋連接部位。為了彌補這一缺點，目前採用對管端加工螺紋部位進行墩粗的方法，即加厚油管。加厚油管的螺紋為每英寸8牙的圓螺紋，螺紋的齒高為1.810mm。這種連接形式的優點是使接頭連接強度得到一定的提高，但墩粗工藝造成了加工成本上升。同時，由於接頭部位比管體更加粗大，油管下井時環空面積減小，對油管的順利下入帶來不利的影響。
如果油管能夠採用偏梯形螺紋連接，可以大大提高其連接強度，減少油管滑脫、斷裂損壞的可能性。但對於偏梯形螺紋油管連接，目前還沒有檢索到相關技術，原因之一是偏梯形螺紋形式抗洩漏能力較圓螺紋差，原因之二是偏梯形螺紋形式用於尺寸較小的油管時易於粘扣。
實用新型目的本實用新型的目的在於設計一種連接強度高、密封性能好，成本較低的偏梯形螺紋油管連接件，使用這種接頭的油管可以代替加厚油管使用。
按照本實用新型提供的設計方案，連接件由外螺紋件和內螺紋件擰接而成，其特徵是外螺紋件和內螺紋件上的螺紋為偏梯形螺紋。
偏梯形螺紋的螺距為每英寸8牙，齒高h2為1～1.2毫米。外螺紋件設計有-15°端面臺肩，擰緊後與內螺紋件的-15°內扭矩臺肩過盈配合。內、外螺紋件擰緊後，至少有一圈螺紋緊密貼合。螺紋件的螺紋齒頂面平行於油管軸線。內螺紋的內徑d2與外螺紋件的內徑d1近似相同。
我國油田採油所使用油管分為兩類一類是平式油管，連接效率較低；一類是加厚油管，連接效率雖然有所提高，但需要對油管墩粗處理，油管成本高，而且由於接頭部位粗大，對油管的順利下入帶來不利的影響。因此根據我國油田的實際，迫切需要開發一種連接強度高、密封性能好、價格又比較低的油管。
由於本設計中螺紋採用了連接效率高的偏梯形螺紋形式，並根據受力特點對螺紋參數進行了適當改進，使這種接頭的連接強度達到甚至超過了管體，有助於解決目前油田存在較廣的油管絲扣滑脫掉井問題。在連接強度上，這種油管遠遠優於平式油管，也達到和超過了加厚油管的連接強度，同時這種油管不需要墩粗處理的工藝，成材率高，加工成本較低，接頭部位也不象加厚油管那樣粗大，利於油田使用。
在密封性能方面，本設計也採用了適當的措施。一般來說，梯形螺紋由於其結構設計的原因，密封能力要低於圓螺紋。這主要因為梯形螺紋嚙合後齒頂與齒底之間的間隙以及齒側之間的間隙大於圓螺紋的間隙，導致梯形螺紋的洩漏通道面積大於圓螺紋。本設計對螺紋參數進行了優化，保證至少有一圈螺紋是緊密貼合，沒有間隙的，從而使接頭的密封能力大大提高。另外，-15°臺肩擰緊後產生過盈配合，也起到良好的密封作用。由於採用了這兩項措施，使該接頭的密封能力不低於圓螺紋。
本實用新型接頭總體上為錐形螺紋接頭，其錐度為1∶16。它由外螺紋件和內螺紋件擰接在一起組成。螺紋牙型為改進的偏梯形螺紋，改進主要表現在以下三個方面一、這種螺紋的齒高h2為1～1.2mm，不採用標準齒高；二、這種螺紋的齒頂平行於管子軸線，使上扣時易於對扣，而不是平行於圓錐母線；三、這種螺紋擰緊後至少有一圈螺紋是沒有間隙的，而不是普通螺紋配合後螺紋齒頂和齒底存在洩漏間隙。除此以外，外螺紋前端加工成-15°角，與內螺紋的-15°臺肩過盈配合形成密封。
與現有技術相比，本實用新型有顯著進步，具體表現在1)螺紋連接採用改進的偏梯形螺紋形式，不必對管體墩粗處理，即可使其連接強度達到與管體相同，降低了加工成本，同時有利於油田使用。2)螺紋部分設計時使至少一圈螺紋沒有間隙，且採用-15°臺肩配合，使螺紋具有良好的密封性能，不低於圓螺紋的密封能力。3)接頭(內螺紋件)的內徑與油管(外螺紋件)內徑基本相同，避免管子內流體產生紊流，而且使測井工具能夠順利下入。
圖1為本實用新型的結構圖。
圖2為臺肩部分結構圖。
圖3為本實用新型的螺紋齒形圖。
圖4為API扁梯形螺紋齒形。
圖5、6分別為圖1中I、II的放大圖。
具體實施方式
本設計的第一個實施例是用於73.03×5.51mm的油管，鋼級為N80。管體即外螺紋件1的外徑為73.03mm，壁厚為5.51mm，材料特性屈服強度σs＝670Mpa，抗拉強度為σb＝820Mpa。接箍即內螺紋件2的外徑為88.9mm，材料特性同外螺紋件1。外螺紋件上的外螺紋不進行表面處理，內螺紋件2上的內螺紋鍍銅，厚度約30微米，螺紋脂採用API螺紋脂。本產品連接強度達到與管體等強度，密封性能不低於同規格、同鋼級的10牙圓螺紋油管，而且可以滿足10次上卸扣而不粘扣的要求。外螺紋件1和內螺紋件2上的螺紋採用偏梯形螺紋，其螺距為每英寸8牙，齒高為h2為1～1.2毫米，齒間距l2為3.175毫米，而標準的齒形如圖4所示其齒高h1為1.575毫米，齒間距l2為5.08毫米。外螺紋件1上設計有-15°端面臺肩4，擰緊後與內螺紋件2的-15°內扭矩臺肩7過盈配合，內、外螺紋件擰緊後，至少有一圈螺紋緊密貼合，見圖5、6，其中，圖5為齒間有間隙的狀態，圖6為齒間無間隙的狀態。螺紋件的螺紋齒頂面平行於油管軸線，內螺紋2的內徑d2與外螺紋件1的內徑d1近似相同。圖1中的3、6分別指內外螺紋件2、1上的齒。
本設計的第二個實施例基本上與第一個實施例相同，所不同的是油管規格為60.3×4.83mm。
本設計的第三個實施例基本上與第一個實施例相同，所不同的是油管規格為88.9×6.45mm。
權利要求1.一種偏梯形螺紋油管連接件，由外螺紋件(1)和內螺紋件(2)擰接而成，其特徵是外螺紋件(1)和內螺紋件(2)上的螺紋為偏梯形螺紋。
2.根據權利要求1所述的連接件，其特徵是偏梯形螺紋的螺距為每英寸8牙，齒高為1～1.2毫米。
3.根據權利要求1所述的連接件，其特徵是外螺紋件(1)設計有-15°端面臺肩(4)，擰緊後與內螺紋件(2)的-15°內扭矩臺肩過盈配合。
4.根據權利要求1所述的連接件，其特徵是內、外螺紋件擰緊後，至少有一圈螺紋緊密貼合。
5.根據權利要求1所述的連接件，其特徵是螺紋件的螺紋齒頂面平行於油管軸線。
6.根據權利要求1所述的連接件，其特徵是內螺紋(2)的內徑d2與外螺紋件(1)的內徑d1近似相同。
專利摘要本實用新型涉及油井管螺紋連接技術領域，特別是一種油、套管螺紋接頭。它由管體外螺紋件和接箍內螺紋件共同組成，外螺紋件1和內螺紋件2上的螺紋採用偏梯形螺紋，其螺距為每英寸8牙，齒高為1～1.2毫米。外螺紋件1上設計有－15°端面臺肩4，擰緊後與內螺紋件2的－15°內扭矩臺肩過盈配合，內、外螺紋件擰緊後，至少有一圈螺紋緊密貼合，螺紋件的螺紋齒頂面平行於油管軸線，內螺紋2的內徑d2與外螺紋件1的內徑d1近似相同。該偏梯形螺紋油管連接件具有優良的密封性能、較高的連接強度和良好的抗過扭矩上扣能力，可以代替加厚油管使用。
文檔編號E21B17/02GK2670580SQ0325968
公開日2005年1月12日 申請日期2003年7月18日 優先權日2003年7月18日
發明者樸龍華, 陸金福, 張居勤 申請人:無錫西姆萊斯石油專用管制造有限公司