[发明专利]气密封的锯齿形螺纹接头及采用该螺纹接头的油套管和接箍

说明书

技术领域

本发明涉及一种气密封的锯齿形螺纹接头，特别是一种主要应用于石油工业中的油套管和接箍上的螺纹接头及采用该螺纹接头的油套管和接箍，本发明涉及的油套管包括油管和套管。

背景技术

油套管是开采石油和天然气所必须的石油专用管材，上百根甚至几百根油套管通过螺纹连接起来，从地面延伸到地下几千米的地方，形成石油和天然气的通道。油套管的螺纹连接是最薄弱的环节，很多失效都发生在螺纹连接部位，油套管接头失效后，常常会引起很大的事故，带来很大的经济损失，而且还会污染环境和造成伤亡事故。目前，为了解决螺纹连接部位的失效问题，油田和油套管生产厂都付出了很大的努力，采取了很多切实可行的措施，但随着钻井技术的进步，开采的深度越来越深，井下温度、压力越来越高，目前的技术仍然无法完全满足现场的苛刻要求，新的技术和新的连接形式不断出现。

目前，油套管采用的接头通常是API螺纹接头，该接头是一种标准接头，按照API(美国石油学会)标准加工制造，螺纹形状为圆螺纹或偏梯形螺纹。圆螺纹结构见附图8和附图9，其承载面角和导向面角都是30°。偏梯形螺纹结构见附图10和附图11，其承载面角为3°，导向面角为10°。以上螺纹形式的优点是技术成熟，加工方便，互换性好。缺点是在拉伸载荷下，承载面上会产生很大的径向分力，尤其是圆螺纹更加严重，这种径向分力对接头的连接质量有不利影响；另外，螺纹既要承担连接功能，还要承担密封功能，但上述螺纹啮合之间存在间隙，密封性能不可靠。正是由于存在上述缺点，API螺纹接头很容易发生失效事故。

为了克服API螺纹接头的上述缺点，目前研究人员已设计了各种各样的油套管特殊螺纹接头，据统计，世界各国已经有100多种申报了专利的油套管特殊螺纹接头。例如，中国专利CN 2575286Y公开了一种名称为“油、套管螺纹接头”的实用新型专利，该实用新型由外螺纹件和内螺纹件通过螺纹连接而成，其螺纹形状仍然为偏梯形螺纹，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，但接头的螺纹形状没有改进，螺纹连接效率低的问题没有解决。

又如中国专利CN 2886276Y公开了一种名称为“抗压缩及弯曲的钩形齿螺纹连接结构”的实用新型专利，该结构仍然由连接螺纹、主密封结构和副密封结构三部分组成。所述螺纹的牙形为钩形齿齿型，其导入面角度20°，承载面角度-4°，牙形角16°，内螺纹的齿高1.675mm，外螺纹的齿高1.575mm。其主密封结构由内螺纹的内密封锥面和外螺纹的外密封锥面组成，锥面夹角为40°，副密封结构与中国专利CN 2575286Y所述的副密封结构相同，为-15°台肩。该接头螺纹形状做了改进，连接效率有所提高。但该螺纹为钩齿形，承载面角度-4°，导入面角度20°，接头抗拉伸能力增强，但过于平缓的导入面角使接头抗压缩性能下降。同时，主密封的锥面夹角为40°，接头受较大的拉伸载荷或弯曲载荷时，密封性能会有所下降。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种气密封的锯齿形螺纹接头及采用该螺纹接头的油套管和接箍。

本发明的技术方案是：一种气密封的锯齿形螺纹接头，它包括一个外螺纹接头和一个内螺纹接头。在内螺纹接头的内壁依次设置内螺纹、密封锥面、定位台肩。在外螺纹接头的外壁相应地设置有外螺纹、密封锥面和端面台肩。接头使用时，内螺纹与外螺纹、密封锥面与密封锥面分别发生径向过盈，定位台肩与端面台肩则形成轴向过盈。