[发明专利]一种高密封性油管的自适应螺纹结构

说明书

技术领域

本发明涉及高密封性油管制造领域，尤其涉及一种高密封性油管的螺纹结构。

背景技术

石油、天然气、页岩气等等清洁能源的需求越来越大，开采的井深度越来越深，遇到的地层结构越来越复杂，对于其中的开采工具（主要包括：油管、套管和钻杆等）要求越来越高，集中体现在对于材料性能的要求和对于开采工具的螺纹连接性能的要求，技术难度越来越大，尤其在局部细化的结构上。传统API螺纹已经不能满足油田对螺纹连接的气密封性、连接强度、耐蚀能力等性能要求。

对于油管井柱深度超过5700米的超深井油管柱；水平段超过350米的水平井油管柱；大斜度位移井；井下压力超过80MPm和/或温度变化超过150度的特殊油气井、三超（同时超深、成高压、超高温）气井，上述井况，由于作业用管承受较大的拉伸、压缩、内压等，一般油管使用风险很大，必须对于螺纹结构的细节、密封结构的细节进行整体优化设计，才能够满足要求。因此，需要开发相适应的特殊螺纹接头。

申请人在经过多年的潜心研究认为，目前的管体螺纹的中径线和接箍螺纹的中径线都为1：16的锥度，形成锥螺纹。其中管体螺纹的齿底与螺纹中径平行，管体螺纹完整部分的齿顶也与螺纹中径平行。这种螺纹结构在组合使用后，管体螺纹受力压缩，改变了原来1：16的锥度关系，尤其在油管柱受到弯曲时变化更大，这大大提高了发生粘扣的可能性，也大大降低了螺纹连接强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高密封性油管的自适应螺纹结构，解决上述现有技术中螺纹受力形变造成的粘扣而降低了螺纹连接强度等的问题。

本发明提供了一种高密封性油管的自适应螺纹结构，包括管体和接箍，管体端部设有管体部螺纹，接箍设有配合管体部螺纹的接箍部螺纹，管体部螺纹包括靠近齿根的管体内周向轮齿部和靠近齿顶的管体外周向轮齿部，管体外周向轮齿部相对于管体内周向轮齿部向管体的旋进方向上倾斜。

本发明提供的管体部螺纹的齿顶处相对于齿根处具有一个向管体旋进方向的附加角度。在油管的实际使用过程中，管体和接箍螺纹配合后，上述附加角度可以弥补管体和接箍的螺纹在内应力的作用下的形变，改善螺纹的受力状况，保证良好的密封能力和螺纹连接强度。

在一些实施方式中，管体外周向轮齿部与管体内周向轮齿部的分界线是管体部螺纹的中径线。附加角度可以从内向外逐步增大，本发明可优选附加角度在中径线处，制造过程简单同时保证了良好的螺纹强度。

在一些实施方式中，接箍部螺纹包括朝向与接箍旋进方向相同的接箍部螺纹导向面和朝向与接箍旋进方向相反的接箍部螺纹承载面；管体内周向轮齿部包括朝向与管体旋进方向相同的管体内周向轮齿部导向面和朝向与管体旋进方向相反的管体内周向轮齿部承载面；管体外周向轮齿部包括朝向与管体旋进方向相同的管体外周向轮齿部导向面和朝向与管体旋进方向相反的管体外周向轮齿部承载面；管体内周向轮齿部导向面与接箍部螺纹导向面平行，管体内周向轮齿部承载面与接箍部螺纹承载面平行，管体外周向轮齿部导向面相对于管体内周向轮齿部导向面向管体的旋进方向上倾斜，管体外周向轮齿部承载面相对于管体内周向轮齿部承载面向管体的旋进方向上倾斜。

附加角度包括导向面附加角度和承载面附加角度。导向面和承载面都具有附加角度，是的螺纹连接一方面满足一定的过盈量以保证螺纹连接的密封性，一方面不发生粘扣保证螺纹的连接强度。

在一些实施方式中，管体外周向轮齿部导向面相对于管体内周向轮齿部导向面向管体的旋进方向上倾斜角度与管体外周向轮齿部承载面相对于管体内周向轮齿部承载面向管体的旋进方向上倾斜角度相等。进一步提高本发明提供的自适应螺纹结构的密封性和连接强度。

在一些实施方式中，管体部螺纹和接箍部螺纹的中径线的锥度均为1：14～18，管体外周向轮齿部导向面相对于管体内周向轮齿部导向面向管体的旋进方向上倾斜角度为1～6°，管体外周向轮齿部承载面相对于管体内周向轮齿部承载面向管体的旋进方向上倾斜角度也为1～6°。在目前常用的标准的基础上，提高本发明提供的自适应螺纹结构的密封性和连接强度，提高本发明的实用性。

在一些实施方式中，管体内周向轮齿部导向面与中径线的夹角为75～80°，管体内周向轮齿部承载面与中径线的夹角为80～85°，管体外周向轮齿部导向面相对于管体内周向轮齿部导向面向管体的旋进方向上倾斜角度为2～5°，管体外周向轮齿部承载面相对于管体内周向轮齿部承载面向管体的旋进方向上倾斜角度也为2～5°。在目前常用的标准的基础上，进一步提高本发明提供的自适应螺纹结构的密封性和连接强度，提高本发明的实用性。