專利名稱：偏梯形螺紋油管連接件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油井管螺紋連接技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種油、套管螺紋接頭。
背景技術(shù)：
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，其連接形式采用錐管圓螺紋連接。對(duì)于平式油管而言，規(guī)格小于4″(101.6mm)的油管采用每英寸(25.4mm)10牙的圓螺紋，這種螺紋的齒高為1.412mm；對(duì)于規(guī)格為4″(101.6mm)和41/2″的平式油管，采用每英寸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(diǎn)是連接強(qiáng)度低，一般只有管體的60％～80％，因此損壞大多發(fā)生在螺紋連接部位。為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，目前采用對(duì)管端加工螺紋部位進(jìn)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(yōu)點(diǎn)是使接頭連接強(qiáng)度得到一定的提高，但墩粗工藝造成了加工成本上升。同時(shí)，由于接頭部位比管體更加粗大，油管下井時(shí)環(huán)空面積減小，對(duì)油管的順利下入帶來不利的影響。
如果油管能夠采用偏梯形螺紋連接，可以大大提高其連接強(qiáng)度，減少油管滑脫、斷裂損壞的可能性。但對(duì)于偏梯形螺紋油管連接，目前還沒有檢索到相關(guān)技術(shù)，原因之一是偏梯形螺紋形式抗泄漏能力較圓螺紋差，原因之二是偏梯形螺紋形式用于尺寸較小的油管時(shí)易于粘扣。
實(shí)用新型目的本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種連接強(qiáng)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(shí)用新型提供的設(shè)計(jì)方案，連接件由外螺紋件和內(nèi)螺紋件擰接而成，其特征是外螺紋件和內(nèi)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h(yuǎn)2為1～1.2毫米。外螺紋件設(shè)計(jì)有-15°端面臺(tái)肩，擰緊后與內(nèi)螺紋件的-15°內(nèi)扭矩臺(tái)肩過盈配合。內(nèi)、外螺紋件擰緊后，至少有一圈螺紋緊密貼合。螺紋件的螺紋齒頂面平行于油管軸線。內(nèi)螺紋的內(nèi)徑d2與外螺紋件的內(nèi)徑d1近似相同。
我國油田采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(duì)油管墩粗處理，油管成本高，而且由于接頭部位粗大，對(duì)油管的順利下入帶來不利的影響。因此根據(jù)我國油田的實(shí)際，迫切需要開發(fā)一種連接強(qiáng)度高、密封性能好、價(jià)格又比較低的油管。
由于本設(shè)計(jì)中螺紋采用了連接效率高的偏梯形螺紋形式，并根據(jù)受力特點(diǎn)對(duì)螺紋參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)，使這種接頭的連接強(qiáng)度達(dá)到甚至超過了管體，有助于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(qiáng)度上，這種油管遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于平式油管，也達(dá)到和超過了加厚油管的連接強(qiáng)度，同時(shí)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，利于油田使用。
在密封性能方面，本設(shè)計(jì)也采用了適當(dāng)?shù)拇胧?。一般來說，梯形螺紋由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，密封能力要低于圓螺紋。這主要因?yàn)樘菪温菁y嚙合后齒頂與齒底之間的間隙以及齒側(cè)之間的間隙大于圓螺紋的間隙，導(dǎo)致梯形螺紋的泄漏通道面積大于圓螺紋。本設(shè)計(jì)對(duì)螺紋參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)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(tái)肩擰緊后產(chǎn)生過盈配合，也起到良好的密封作用。由于采用了這兩項(xiàng)措施，使該接頭的密封能力不低于圓螺紋。
本實(shí)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(nèi)螺紋件擰接在一起組成。螺紋牙型為改進(jìn)的偏梯形螺紋，改進(jìn)主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面一、這種螺紋的齒高h(yuǎn)2為1～1.2mm，不采用標(biāo)準(zhǔn)齒高；二、這種螺紋的齒頂平行于管子軸線，使上扣時(shí)易于對(duì)扣，而不是平行于圓錐母線；三、這種螺紋擰緊后至少有一圈螺紋是沒有間隙的，而不是普通螺紋配合后螺紋齒頂和齒底存在泄漏間隙。除此以外，外螺紋前端加工成-15°角，與內(nèi)螺紋的-15°臺(tái)肩過盈配合形成密封。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有顯著進(jìn)步，具體表現(xiàn)在1)螺紋連接采用改進(jìn)的偏梯形螺紋形式，不必對(duì)管體墩粗處理，即可使其連接強(qiáng)度達(dá)到與管體相同，降低了加工成本，同時(shí)有利于油田使用。2)螺紋部分設(shè)計(jì)時(shí)使至少一圈螺紋沒有間隙，且采用-15°臺(tái)肩配合，使螺紋具有良好的密封性能，不低于圓螺紋的密封能力。3)接頭(內(nèi)螺紋件)的內(nèi)徑與油管(外螺紋件)內(nèi)徑基本相同，避免管子內(nèi)流體產(chǎn)生紊流，而且使測(cè)井工具能夠順利下入。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為臺(tái)肩部分結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本實(shí)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(shí)施方式
本設(shè)計(jì)的第一個(gè)實(shí)施例是用于73.03×5.51mm的油管，鋼級(jí)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(qiáng)度σs＝670Mpa，抗拉強(qiáng)度為σb＝820Mpa。接箍即內(nèi)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(jìn)行表面處理，內(nèi)螺紋件2上的內(nèi)螺紋鍍銅，厚度約30微米，螺紋脂采用API螺紋脂。本產(chǎn)品連接強(qiáng)度達(dá)到與管體等強(qiáng)度，密封性能不低于同規(guī)格、同鋼級(jí)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(nèi)螺紋件2上的螺紋采用偏梯形螺紋，其螺距為每英寸8牙，齒高為h2為1～1.2毫米，齒間距l(xiāng)2為3.175毫米，而標(biāo)準(zhǔn)的齒形如圖4所示其齒高h(yuǎn)1為1.575毫米，齒間距l(xiāng)2為5.08毫米。外螺紋件1上設(shè)計(jì)有-15°端面臺(tái)肩4，擰緊后與內(nèi)螺紋件2的-15°內(nèi)扭矩臺(tái)肩7過盈配合，內(nèi)、外螺紋件擰緊后，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(tài)，圖6為齒間無間隙的狀態(tài)。螺紋件的螺紋齒頂面平行于油管軸線，內(nèi)螺紋2的內(nèi)徑d2與外螺紋件1的內(nèi)徑d1近似相同。圖1中的3、6分別指內(nèi)外螺紋件2、1上的齒。
本設(shè)計(jì)的第二個(gè)實(shí)施例基本上與第一個(gè)實(shí)施例相同，所不同的是油管規(guī)格為60.3×4.83mm。
本設(shè)計(jì)的第三個(gè)實(shí)施例基本上與第一個(gè)實(shí)施例相同，所不同的是油管規(guī)格為88.9×6.45mm。
權(quán)利要求1.一種偏梯形螺紋油管連接件，由外螺紋件(1)和內(nèi)螺紋件(2)擰接而成，其特征是外螺紋件(1)和內(nèi)螺紋件(2)上的螺紋為偏梯形螺紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接件，其特征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(jù)權(quán)利要求1所述的連接件，其特征是外螺紋件(1)設(shè)計(jì)有-15°端面臺(tái)肩(4)，擰緊后與內(nèi)螺紋件(2)的-15°內(nèi)扭矩臺(tái)肩過盈配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接件，其特征是內(nèi)、外螺紋件擰緊后，至少有一圈螺紋緊密貼合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接件，其特征是螺紋件的螺紋齒頂面平行于油管軸線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接件，其特征是內(nèi)螺紋(2)的內(nèi)徑d2與外螺紋件(1)的內(nèi)徑d1近似相同。
專利摘要本實(shí)用新型涉及油井管螺紋連接技術(shù)領(lǐng)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(nèi)螺紋件共同組成，外螺紋件1和內(nèi)螺紋件2上的螺紋采用偏梯形螺紋，其螺距為每英寸8牙，齒高為1～1.2毫米。外螺紋件1上設(shè)計(jì)有－15°端面臺(tái)肩4，擰緊后與內(nèi)螺紋件2的－15°內(nèi)扭矩臺(tái)肩過盈配合，內(nèi)、外螺紋件擰緊后，至少有一圈螺紋緊密貼合，螺紋件的螺紋齒頂面平行于油管軸線，內(nèi)螺紋2的內(nèi)徑d2與外螺紋件1的內(nèi)徑d1近似相同。該偏梯形螺紋油管連接件具有優(yōu)良的密封性能、較高的連接強(qiáng)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(hào)E21B17/02GK2670580SQ0325968
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者樸龍華, 陸金福, 張居勤 申請(qǐng)人:無錫西姆萊斯石油專用管制造有限公司