[发明专利]气密封螺纹接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺纹密封技术，用于石油钻探、开发和生产时所要用 到的石油油管和套管的气密封螺纹接头。

背景技术

开采地下天然气是我国能源工业的一项重要举措。用于固定井壁的套 管和用于采气生产的油管都是一根一根用圆锥管螺纹连接而成的长管柱， 每一个螺纹接头必须保证具有可靠的气密封性能。

几十年来，用于上述目的的螺纹接头无一例外地都是在管子外螺纹的 小端加工出一段圆锥形或圆球形的密封面，在与之相配合的接箍的内螺纹 的小端也加工出一段圆锥形或圆球形的密封面，依靠合理的设计和精确的 加工能够保证当外螺纹和内螺纹旋紧配合时，两个密封面之间产生合适的 过盈量，实现密封气体的目的，其连接关系如图1所示。

通常情况下，油管和套管的螺纹主要起连接作用，旋紧配合后，螺纹 牙的局部区域存在间隙，从而形成螺旋形的泄漏通道。如果没有以密封为 目的的密封面，仅仅依靠螺纹的旋紧配合是不能起到密封高压气体的作用， 这是因为当内螺纹和外螺纹配合时，在螺纹牙的局部区域上存在间隙，形 成一条或两条螺旋形的泄漏通道A、B，从而造成高压气体的泄漏，如图2 所示。

发明内容

本发明提供一种气密封螺纹接头，该接头摈弃了传统的在油管和套管 的公螺纹和母螺纹的小端设计密封面的做法，用来实现油管和套管连接时 封堵高压气体阻止泄漏的性能为目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种气密封螺纹接头， 该接头包括有接箍的母螺纹和管子端部的公螺纹，所述接箍的母螺纹与管 子端部的公螺纹相互配合，其中：所述接箍两端的母螺纹结构对称设置， 每一端的母螺纹由偏梯形螺纹构成，在偏梯形螺纹前方设有直角扭矩台肩， 每一端的母螺纹通过退刀槽与所述直角扭矩台肩相连接；在所述接箍的母 螺纹的第4～7牙螺纹的其中一牙的位置上设有能阻止高压气体泄漏的突起 螺纹部分，从而起到密封作用。

所述接箍的母螺纹分为连接螺纹和突起螺纹两部分，采用连接强度高 的偏梯形螺纹结构，突起螺纹段的牙形锥度为1∶16，螺距为4牙/英寸， 齿高h＝1.78～2.03mm，导入侧角度β＝15～45°，承载侧角度α＝0～4°。

本发明的效果是该气密封螺纹接结构通过封堵油管和套管的公螺纹和 母螺纹在旋紧配合后齿顶和齿底存在的泄漏通道，起到气密封作用。提高 了螺纹的连接效率。同时螺纹的高度比同规格API的螺纹高度要高，提高 了螺纹的连接强度。本气密封螺纹接头的连接螺纹啮合后，齿侧没有间隙， 使接头能承受较大的压缩载荷，提高了接头的抗压缩强度。

附图说明

图1为传统技术采用密封面密封的特殊扣接头；

图中：1-公端的密封面   2-母端的密封面

图2为API偏梯螺纹和圆螺纹齿形图；

图中：A-API偏梯螺纹的一条螺旋形泄漏通道

B-API圆螺纹的两条螺旋形泄漏通道

图3为本发明的石油油管和套管的气密封螺纹接头；

图中：3-母端的突起螺纹

图4为本发明的石油油管和套管的气密封螺纹接头的公端；

图中：C-公端的螺纹牙可以用传统技术加工

图5为本发明的石油油管和套管的气密封螺纹接头的母端；

图中：L-突起螺纹的齿根低于相邻的螺纹

M-突起螺纹的齿顶低于相邻的螺纹

图6为本发明的石油油管和套管的气密封螺纹接头机紧位置图；

图中：D-突起螺纹堵塞螺旋形泄漏通道

图7为本发明的石油油管和套管的气密封螺纹接头手紧位置图；

图中：k-螺纹接头的轴向机紧量

图8为本发明的石油油管和套管的螺纹齿形图；

图中：α-偏梯螺纹承载侧角度

3-偏梯螺纹导入侧角度

h-偏梯螺纹高度

图9为用有限元方法分析的本发明的螺纹接触应力的分布；

图中：横坐标为接触长度，纵坐标为接触压力

图10为本发明的突起螺纹封堵泄漏通道；

图中：N-突起螺纹封堵螺旋形泄漏通道

P-螺旋形泄漏通道

图11为本发明专用量具检验接箍的特殊螺纹。

图中：Q-专用量具