本實(shí)用新型屬于石油管道技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種油套管連接接頭。
背景技術(shù):
各種常規(guī)和非常規(guī)天然氣均屬重要的清潔能源,其開(kāi)采方式是通過(guò)建設(shè)一個(gè)井、以建立天然氣自地下輸出的通道,其井深可達(dá)數(shù)百至數(shù)千米不等,主要由單根長(zhǎng)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(gè)石油套管管柱和石油油管管柱構(gòu)成;該油套管的管柱既需要承受拉伸、壓縮、彎曲、內(nèi)壓、外壓等多種載荷,而且還會(huì)有不同的溫度和腐蝕條件,因此尤對(duì)其最薄弱的接頭部位提出了極高的要求。通常,油套管接頭采用的是API螺紋接頭,API螺紋接頭是美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)提出的螺紋接頭,其結(jié)構(gòu)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(wěn)定性較差等問(wèn)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(qiáng)度偏低的問(wèn)題,所以API接頭無(wú)法滿(mǎn)足氣井的服役條件。為此,國(guó)內(nèi)外油套管廠家紛紛開(kāi)始研究高氣密性的特殊螺紋接頭,通過(guò)優(yōu)化螺紋齒形設(shè)計(jì)、增設(shè)金屬過(guò)盈密封結(jié)構(gòu)和螺紋擰接控制臺(tái)肩等措施,使得該類(lèi)型的特殊螺紋接頭能具有優(yōu)良的性能,以應(yīng)對(duì)氣井建設(shè)的需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型針對(duì)上述問(wèn)題,提供一種油套管連接接頭,該接頭性能優(yōu)良,密封性好。
按照本實(shí)用新型的技術(shù)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,其特征在于:所述接箍?jī)?nèi)壁中間位置設(shè)有一凸臺(tái),凸臺(tái)兩側(cè)分別設(shè)置連接部,所述連接部包括沿凸臺(tái)向外依次設(shè)置的接箍臺(tái)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(shè)有管體臺(tái)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(shí),接箍臺(tái)肩面與管體臺(tái)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(huán)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(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述接箍臺(tái)肩面與接箍密封面一之間通過(guò)接箍過(guò)渡圓弧過(guò)渡連接;所述管體臺(tái)肩面、管體密封面一之間通過(guò)管體過(guò)渡圓弧過(guò)渡連接。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),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(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述接箍密封面二為回轉(zhuǎn)圓弧面,管體密封面二為圓錐面。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述接箍螺紋為大致呈梯形狀的圓錐形內(nèi)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后,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(shí)用新型的技術(shù)效果在于:本實(shí)用新型產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)思巧妙合理,由于采用雙重過(guò)盈密封結(jié)構(gòu),密封可靠,具有連接穩(wěn)定、高氣密性、高連接強(qiáng)度、高抗壓縮性、高抗扭轉(zhuǎn)性等優(yōu)良性能。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型的油套管接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中A處放大示意圖。
圖3為管體結(jié)構(gòu)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(tái)肩面過(guò)盈配合的放大圖。
圖6為圖1的螺紋嚙合的放大圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1~6中,包括螺紋接頭本體1、接箍2、接箍臺(tái)肩面3、拉伸側(cè)4、接箍螺紋5、6、管體臺(tái)肩面7、管體螺紋8、管體9、接箍密封面一10、接箍過(guò)渡圓弧11、接箍圓柱面12、接箍密封面二13、壓縮側(cè)14、管體過(guò)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(guò)盈20、第二過(guò)盈21、第三過(guò)盈22等。
如圖1~6所示,本實(shí)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(nèi)壁中間位置設(shè)有一凸臺(tái),凸臺(tái)兩側(cè)分別設(shè)置連接部,所述連接部包括沿凸臺(tái)向外依次設(shè)置的接箍臺(tái)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(shè)有管體臺(tái)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(shí),接箍臺(tái)肩面3與管體臺(tái)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(huán)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(tái)肩面3與接箍密封面一10之間通過(guò)接箍過(guò)渡圓弧11過(guò)渡連接;所述管體臺(tái)肩面7、管體密封面一16之間通過(guò)管體過(guò)渡圓弧15過(guò)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為回轉(zhuǎn)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(nèi)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嚙合后,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(tái)肩面3與管體臺(tái)肩面7之間形成第一過(guò)盈20,接箍密封面一10與管體密封面一16之間形成第二過(guò)盈21,接箍密封面二13與管體密封面二18之間形成第三過(guò)盈22。
本實(shí)用新型產(chǎn)品在工作時(shí),接箍2上凸臺(tái)兩側(cè)分別與一個(gè)管體9相連接,為此,接箍螺紋5和管體螺紋8通過(guò)將螺紋齒形的拉伸側(cè)4的半角由正值改變?yōu)樨?fù)值,可以使其在承受軸向拉伸載荷時(shí)對(duì)螺紋接頭本體1所產(chǎn)生的徑向效應(yīng)由管體9和接箍2二者互相分離轉(zhuǎn)為互相鎖緊,從而提高其螺紋接頭本體1的連接強(qiáng)度和密封性能;由此確定本實(shí)用新型管體螺紋8和管體9承受拉伸載荷側(cè)的齒形半角為-1~-6°、承受壓縮載荷側(cè)的齒形半角為10~25°,相應(yīng)的螺紋齒高為0.75~2.35mm、內(nèi)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(shí)用新型的的金屬過(guò)盈密封結(jié)構(gòu)為雙點(diǎn)式密封,其中一處由接箍密封面一10和管體密封面一16構(gòu)成、另一處由接箍密封面二13和管體密封面二18構(gòu)成,兩個(gè)密封處均設(shè)置了過(guò)盈量;其金屬過(guò)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(guò)盈量(直徑)為0.42~0.82mm,其金屬過(guò)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(guò)盈量(直徑)為0.18~0.50mm;管體密封面一16與管體臺(tái)肩面7間的管體過(guò)渡圓弧15的半徑為R0.60~1.30mm、接箍密封面一10與接箍臺(tái)肩面3間的接箍過(guò)渡圓弧11的半徑為R0.40~1.10mm,二者過(guò)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(shí)用新型產(chǎn)品中的接箍臺(tái)肩面3和管體臺(tái)肩面7與各自軸線(xiàn)(正向)間的夾角(臺(tái)肩面角)為65~85°。其相應(yīng)的管體臺(tái)肩面夾角與外螺紋拉伸側(cè)齒形面與軸線(xiàn)(正向)夾角二者之差為-5~-30°;該夾角差呈負(fù)值,表示在擰緊及承受拉伸或壓縮載荷時(shí)、本實(shí)用新型的的管體9與接箍2間的密封結(jié)構(gòu)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(huì)產(chǎn)生鎖緊效應(yīng),這有利于提高本實(shí)用新型產(chǎn)品的密封性能。