油套管連接接頭的製作方法

2023-10-18 06:30:44 1

本實用新型屬於石油管道技術領域，涉及一種油套管連接接頭。

背景技術：

各種常規和非常規天然氣均屬重要的清潔能源，其開採方式是通過建設一個井、以建立天然氣自地下輸出的通道，其井深可達數百至數千米不等，主要由單根長約10m的石油套管和石油油管、以螺紋連接的方式形成的整個石油套管管柱和石油油管管柱構成；該油套管的管柱既需要承受拉伸、壓縮、彎曲、內壓、外壓等多種載荷，而且還會有不同的溫度和腐蝕條件，因此尤對其最薄弱的接頭部位提出了極高的要求。通常，油套管接頭採用的是API螺紋接頭，API螺紋接頭是美國石油學會標準提出的螺紋接頭，其結構上僅含有圓錐螺紋，具體地又分為API NU螺紋接頭、API EU螺紋接頭、API STC螺紋接頭、API LC螺紋接頭和API BC螺紋接頭，這些接頭普遍存在氣密封性能很低、連接穩定性較差等問題，而且其中的API NU螺紋接頭、API STC螺紋接頭和API LC螺紋接頭還存在連接強度偏低的問題，所以API接頭無法滿足氣井的服役條件。為此，國內外油套管廠家紛紛開始研究高氣密性的特殊螺紋接頭，通過優化螺紋齒形設計、增設金屬過盈密封結構和螺紋擰接控制臺肩等措施，使得該類型的特殊螺紋接頭能具有優良的性能，以應對氣井建設的需要。

技術實現要素：

本實用新型針對上述問題，提供一種油套管連接接頭，該接頭性能優良，密封性好。

按照本實用新型的技術方案：一種油套管連接接頭，包括螺紋接頭本體，所述螺紋接頭本體包括相互配合連接的接箍與管體，其特徵在於：所述接箍內壁中間位置設有一凸臺，凸臺兩側分別設置連接部，所述連接部包括沿凸臺向外依次設置的接箍臺肩面、接箍密封面一、接箍圓柱面、接箍密封面二及接箍螺紋；所述管體的連接端依次設有管體臺肩面、管體密封面一、管體第一圓柱面、管體密封面二、管體第二圓柱面及管體螺紋；接箍與管體配合連接時，接箍臺肩面與管體臺肩面抵靠接觸，接箍密封面一與管體密封面一抵靠接觸，接箍圓柱面與管體第一圓柱面之間形成環狀空隙，接箍密封面二與管體密封面二抵靠接觸，接箍螺紋與管體螺紋相嚙合連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述接箍臺肩面與接箍密封面一之間通過接箍過渡圓弧過渡連接；所述管體臺肩面、管體密封面一之間通過管體過渡圓弧過渡連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述接箍密封面一、管體密封面一均為圓錐密封面。

作為本實用新型的進一步改進，所述接箍密封面二為迴轉圓弧面，管體密封面二為圓錐面。

作為本實用新型的進一步改進，所述接箍螺紋為大致呈梯形狀的圓錐形內螺紋，管體螺紋為大致呈梯形狀的圓錐形外螺紋，接箍螺紋與管體螺紋嚙合後，接箍螺紋的齒根圓周表面與管體螺紋的齒頂圓周表面之間形成空隙，接箍螺紋與管體螺紋兩者沿軸向相互配合的牙型的承受拉伸載荷端相互抵靠、另一端形成間隙。

本實用新型的技術效果在於：本實用新型產品設計構思巧妙合理，由於採用雙重過盈密封結構，密封可靠，具有連接穩定、高氣密性、高連接強度、高抗壓縮性、高抗扭轉性等優良性能。

附圖說明

圖1為本實用新型的油套管接頭的結構示意圖。

圖2為圖1中A處放大示意圖。

圖3為管體結構示意圖。

圖4為圖3中B處放大示意圖。

圖5為圖1的密封面和臺肩面過盈配合的放大圖。

圖6為圖1的螺紋嚙合的放大圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步的說明。

圖1~6中，包括螺紋接頭本體1、接箍2、接箍臺肩面3、拉伸側4、接箍螺紋5、6、管體臺肩面7、管體螺紋8、管體9、接箍密封面一10、接箍過渡圓弧11、接箍圓柱面12、接箍密封面二13、壓縮側14、管體過渡圓弧15、管體密封面一16、管體第一圓柱面17、管體密封面二18、管體第二圓柱面19、第一過盈20、第二過盈21、第三過盈22等。

如圖1~6所示，本實用新型是一種油套管連接接頭，包括螺紋接頭本體1，所述螺紋接頭本體1包括相互配合連接的接箍2與管體9，所述接箍2內壁中間位置設有一凸臺，凸臺兩側分別設置連接部，所述連接部包括沿凸臺向外依次設置的接箍臺肩面3、接箍密封面一10、接箍圓柱面12、接箍密封面二13及接箍螺紋5；所述管體9的連接端依次設有管體臺肩面7、管體密封面一16、管體第一圓柱面17、管體密封面二18、管體第二圓柱面19及管體螺紋8；接箍2與管體9配合連接時，接箍臺肩面3與管體臺肩面7抵靠接觸，接箍密封面一10與管體密封面一16抵靠接觸，接箍圓柱面12與管體第一圓柱面17之間形成環狀空隙，接箍密封面二13與管體密封面二18抵靠接觸，接箍螺紋5與管體螺紋8相嚙合連接。

接箍臺肩面3與接箍密封面一10之間通過接箍過渡圓弧11過渡連接；所述管體臺肩面7、管體密封面一16之間通過管體過渡圓弧15過渡連接。

接箍密封面一10、管體密封面一16均為圓錐密封面。

接箍密封面二13為迴轉圓弧面，管體密封面二18為圓錐面。

接箍螺紋5為大致呈梯形狀的內螺紋，管體螺紋8為大致呈梯形狀的外螺紋，接箍螺紋5與管體螺紋8嚙合後，接箍螺紋5的齒根圓周表面與管體螺紋8的齒頂圓周表面之間形成間隙，接箍螺紋5與管體螺紋8兩者沿軸向相互配合的牙型一端4相互抵靠、另一端14形成間隙。

接箍臺肩面3與管體臺肩面7之間形成第一過盈20，接箍密封面一10與管體密封面一16之間形成第二過盈21，接箍密封面二13與管體密封面二18之間形成第三過盈22。

本實用新型產品在工作時，接箍2上凸臺兩側分別與一個管體9相連接，為此，接箍螺紋5和管體螺紋8通過將螺紋齒形的拉伸側4的半角由正值改變為負值，可以使其在承受軸向拉伸載荷時對螺紋接頭本體1所產生的徑向效應由管體9和接箍2二者互相分離轉為互相鎖緊，從而提高其螺紋接頭本體1的連接強度和密封性能；由此確定本實用新型管體螺紋8和管體9承受拉伸載荷側的齒形半角為-1~-6°、承受壓縮載荷側的齒形半角為10~25°，相應的螺紋齒高為0.75~2.35mm、內外螺紋的齒高差為0.05~0.25mm、螺距為8~3.5扣/吋、錐度為1∶10~1∶4。

本實用新型的的金屬過盈密封結構為雙點式密封，其中一處由接箍密封面一10和管體密封面一16構成、另一處由接箍密封面二13和管體密封面二18構成，兩個密封處均設置了過盈量；其金屬過盈密封面一處的接箍密封面一10和管體密封面一16的錐度均為65%~125%、二者的徑向過盈量（直徑）為0.42~0.82mm，其金屬過盈密封面二處的管體密封面二18的錐度為35%~50%、接箍密封面二13的圓弧半徑為R3.50~10.0mm、二者的徑向過盈量（直徑）為0.18~0.50mm；管體密封面一16與管體臺肩面7間的管體過渡圓弧15的半徑為R0.60~1.30mm、接箍密封面一10與接箍臺肩面3間的接箍過渡圓弧11的半徑為R0.40~1.10mm，二者過渡圓弧半徑間的差值為0.10~0.50mm；管體密封面一16與管體密封面二18間以管體第一圓柱面17相連，接箍密封面一10與接箍密封面二13間以接箍圓柱面12相連。

本實用新型產品中的接箍臺肩面3和管體臺肩面7與各自軸線（正向）間的夾角（臺肩面角）為65~85°。其相應的管體臺肩面夾角與外螺紋拉伸側齒形面與軸線（正向）夾角二者之差為-5~-30°；該夾角差呈負值，表示在擰緊及承受拉伸或壓縮載荷時、本實用新型的的管體9與接箍2間的密封結構部位一（即接箍密封面一10和管體密封面一16間）在徑向上會產生鎖緊效應，這有利於提高本實用新型產品的密封性能。