抗弯曲性能好的气密封螺纹接头的制作方法

本实用新型涉及一种抗弯曲性能好的气密封螺纹接头，属于石油管螺纹连接技术领域。

背景技术：

目前，对开采石油、天然气的石油管来说，连接接头是最薄弱的环节，很多失效都发生在接头部位，为了解决石油管连接接头的失效问题，技术人员付出了很大的努力。但随着钻井技术的进步，开采深度越来越深，井下温度、压力越来越高，目前的技术仍然无法完全满足要求，新的技术和新的接头形式不断出现。

目前，石油管采用的接头通常是API螺纹接头，API接头是一种标准化的接头，按照API标准加工制造，其缺点是：1、螺纹形状为圆螺纹或偏梯形螺纹，圆螺纹的承载面角和导向面角都是30°，连接强度低，偏梯形螺纹承载面角为3°，连接强度有所提高，但密封性能差；2、啮合螺纹之间存在间隙，密封性能不可靠。正是由于API螺纹存在上述缺点，这种螺纹很容易发生失效事故，而且API螺纹抗弯曲能力差，在水平井、斜井、大位移井等苛刻钻井条件下使用时无法满足使用要求。

为此，研究人员已设计了各种各样的特殊螺纹接头。经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为CN 2575286Y，公开日为2003年9月24日，实用新型专利名称为“油、套管螺纹接头”，该专利对API接头进行了改进。该结构由外螺纹件和内螺纹件通过螺纹连接而成：其螺纹仍然为偏梯形螺纹，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，但接头的螺纹承载面角、导向面角都与API偏梯形螺纹相同，因此，接头的抗弯曲能力不足。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种抗弯曲性能好的气密封螺纹接头，它具有较高的抗弯曲能力和优良的气密封性能，且易于加工检测，可以在水平井、斜井、大位移井等苛刻钻井条件下使用。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种抗弯曲性能好的气密封螺纹接头，它包括接箍和管体，所述接箍的内壁上设置有内螺纹，所述管体的端部外壁相应地设置有外螺纹，接箍和管体拧紧后，接箍上的内螺纹和管体上的外螺纹连接并形成径向过盈配合；其中，所述内螺纹和所述外螺纹均为倒钩型螺纹，并且内螺纹和外螺纹的承载面角γ=－3～－5°，内螺纹和外螺纹的导向面角θ=10～25°。

进一步为了可以在螺纹啮合的间隙部位储存多余的螺纹脂，提高螺纹的连接效率，所述外螺纹的齿高为h1=0.82mm~1.98mm，所述内螺纹的齿高h2=h1+0.2mm。

进一步为了提高接头的气密封性能，所述接箍的内壁上还设置有圆锥孔，所述管体的端部外壁上相应地设置有圆锥面，接箍和管体拧紧后，圆锥孔和圆锥面相抵并形成径向过盈配合。

进一步为了使密封更稳定可靠，所述接箍上的圆锥孔与管体上的圆锥面的锥度相同，锥角大小在28～40°之间。

进一步为了起辅助密封作用，同时还可以起上扣定位作用，更好地提高接头的抗弯曲能力，所述接箍的内壁上还设置有定位台肩，所述管体的端部外壁上相应地设置有端面台肩，接箍和管体拧紧后，定位台肩和端面台肩相抵并形成轴向过盈配合。

进一步，所述定位台肩的台肩角度β和所述端面台肩的台肩角度α均为15°；和/或所述内螺纹的尾扣到定位台肩的轴向距离L1和所述外螺纹的尾扣到端面台肩的轴向距离L2的关系为：L2=L1+2.5mm。

进一步，所述接箍的内壁上还设置有圆柱孔，所述管体的端部外壁上相应地设置有圆柱面，接箍和管体拧紧后，圆柱孔和圆柱面相抵并形成间隙配合。

进一步，圆柱孔和圆柱面之间的间隙为0.6mm。

进一步，所述圆柱孔的直径D1和所述圆柱面的直径d1的关系为：D1=d1+1.2mm。

进一步，所述管体的内壁上设置有管体介质流孔、位于端部的镗孔和连接管体介质流孔和镗孔的过渡锥面，所述接箍的内壁上设置有接箍介质流孔，所述接箍介质流孔的内径D2和所述镗孔的内径d2的关系为：D2=d2-0.4mm；镗孔的深度L3=2~5mm，过渡锥面的锥角δ=3～6°。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

1、所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头包括接箍和管体，所述接箍的内壁上设置有内螺纹，所述管体的端部外壁相应地设置有外螺纹，接箍和管体拧紧后，接箍上的内螺纹和管体上的外螺纹连接并形成径向过盈配合；其中，所述内螺纹和所述外螺纹均为倒钩型螺纹，并且内螺纹和外螺纹的承载面角γ=－3～－5°，内螺纹和外螺纹的导向面角θ=10～25°，倒钩型螺纹可以最大限度地减少拉伸、弯曲载荷作用下螺纹产生的恶性径向分力，提高所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头的连接效率和抗弯曲能力；

2、所述外螺纹的齿高为h1=0.82mm~1.98mm，所述内螺纹的齿高h2=h1+0.2mm，所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头在使用时会涂抹螺纹脂，内螺纹的齿高大于所述外螺纹的齿高，可以在螺纹啮合的间隙部位储存多余的螺纹脂，这样使螺纹的连接效率最大程度地发挥出来；

3、所述接箍的内壁上设置有圆锥孔，所述管体的端部外壁上相应地设置有圆锥面，接箍和管体拧紧后，圆锥孔和圆锥面相抵并形成径向过盈配合，并且所述接箍上的圆锥孔与管体上的圆锥面的锥度相同，锥角大小在28～40°之间；所述接箍的内壁上还设置有定位台肩，所述管体的端部外壁上相应地设置有端面台肩，接箍和管体拧紧后，定位台肩和端面台肩相抵并形成轴向过盈配合，所述圆锥孔和圆锥面密封为主密封结构，所述定位台肩和端面台肩密封为辅助密封结构，气密封性能显著增强，密封更稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型的抗弯曲性能好的气密封螺纹接头的结构示意图；

图2为本实用新型的抗弯曲性能好的气密封螺纹接头的螺纹配合的结构示意图；

图3为本实用新型的接箍的结构示意图；

图4为本实用新型的管体的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例用于Ф88.9×7.34 mm，P110钢级的油管，油管管体的几何尺寸包括外径、壁厚等均采用API标准规定值，油管材料满足API标准对P110钢级油管材料的要求。

如图1、2所示，一种抗弯曲性能好的气密封螺纹接头，它包括接箍1和管体2，所述接箍1的内壁上设置有内螺纹11，所述管体2的端部外壁相应地设置有外螺纹21，接箍1和管体2拧紧后，接箍1上的内螺纹11和管体2上的外螺纹21连接并形成径向过盈配合；其中，所述内螺纹11和所述外螺纹21均为倒钩型螺纹，具体的，倒钩型螺纹可以最大限度地减少拉伸、弯曲载荷作用下螺纹产生的恶性径向分力，提高所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头的连接效率和抗弯曲能力；并且内螺纹11和外螺纹21的承载面角γ=－3°，内螺纹11和外螺纹21的导向面角θ=10°，螺纹锥度1:16，螺距6.35mm。

如图2所示，所述外螺纹21的齿高为h1=0.99mm，所述内螺纹11的齿高h2=1.19mm，所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头在使用时会涂抹螺纹脂，内螺纹11的齿高大于所述外螺纹21的齿高，可以在螺纹啮合的间隙部位储存多余的螺纹脂，这样使螺纹的连接效率最大程度地发挥出来。

如图1所示，所述接箍1的内壁上还设置有圆锥孔12，所述管体2的端部外壁上相应地设置有圆锥面22，接箍1和管体2拧紧后，圆锥孔12和圆锥面22相抵并形成径向过盈配合，圆锥孔12和圆锥面22的密封效果较为突出，为主要密封结构，以便进一步提高密封性能。

如图1所示，所述接箍1上的圆锥孔12与管体2上的圆锥面22的锥度相同，锥角大小为40°，以便使锥面密封更稳定，密封效果更好

如图1~4所示，所述接箍1的内壁上还设置有定位台肩13，所述管体2的端部外壁上相应地设置有端面台肩23，接箍1和管体2拧紧后，定位台肩13和端面台肩23相抵并形成轴向过盈配合；以便增加一道密封结构，使密封更可靠，并且还能起定位作用，提高所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头的抗弯曲能力。

如图3、4所示，所述定位台肩13的台肩角度β和所述端面台肩23的台肩角度α均为15°；所述内螺纹11的尾扣到定位台肩13的轴向距离L1和所述外螺纹21的尾扣到端面台肩23的轴向距离L2的关系为：L2=L1+2.5mm。在本实施例中，L1=5mm，L2=7.5mm，定位台肩13的台肩角度β为接箍1的径向截面上定位台肩13的台肩面与横截面之间所形成的角度，端面台肩23的台肩角度α为管体2的径向截面上端面台肩23的台肩面与横截面之间所形成的角度，内螺纹11的尾扣到定位台肩13的轴向距离L1如图3所示，所述外螺纹21的尾扣到端面台肩23的轴向距离L2如图4所示。

如图1所示，所述接箍1的内壁上还设置有圆柱孔14，所述管体2的端部外壁上相应地设置有圆柱面24，接箍1和管体2拧紧后，圆柱孔14和圆柱面24相抵并形成间隙配合。以便储存多余的螺纹脂，保证圆锥孔12和圆锥面22密封的接触应力。

如图1所示，圆柱孔14和圆柱面24之间的间隙为0.6mm。

如图1~4所示，所述圆柱孔14的直径D1和所述圆柱面24的直径d1的关系为：D1=d1+1.2mm，本实施例中，d1=85mm，D1=86.2mm。具体的，所述内螺纹11、圆柱孔14、圆锥孔12和定位台肩13依次设置在所述接箍1的内壁上，所述外螺纹21、圆柱面24、圆锥面22和端面台肩23依次对应设置在所述管体2的端部外壁上。

如图3、4所示，所述管体2的内壁上设置有管体介质流孔3、位于端部的镗孔4和连接管体介质流孔3和镗孔4的过渡锥面5，所述接箍1的内壁上设置有接箍介质流孔6，所述接箍介质流孔6的内径D2和所述镗孔4的内径d2的关系为：D2=d2-0.4mm，本实施例中，d2=73.9mm，D2=73.5mm，镗孔4的深度L3=2mm，过渡锥面5的锥角δ=3°，管体内径d3=74.2mm。具体的，镗孔4的内壁与圆柱面24之间的厚度t≥2.5mm，本实施例中t=5.5mm。

本实施例中的抗弯曲性能好的气密封螺纹接头气密封抗力可达109.6MPa以上，抗弯曲能力达到60°/30米。

实施例二

本实施例用于Ф177.8×10.36mm，Q125钢级的套管，套管管体的几何尺寸包括外径、壁厚等均采用API标准规定值，套管材料满足API标准对Q123钢级套管材料的要求。

如图1、2所示，一种抗弯曲性能好的气密封螺纹接头，它包括接箍1和管体2，所述接箍1的内壁上设置有内螺纹11，所述管体2的端部外壁相应地设置有外螺纹21，接箍1和管体2拧紧后，接箍1上的内螺纹11和管体2上的外螺纹21连接并形成径向过盈配合；其中，所述内螺纹11和所述外螺纹21均为倒钩型螺纹，具体的，倒钩型螺纹可以最大限度地减少拉伸、弯曲载荷作用下螺纹产生的恶性径向分力，提高所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头的连接效率和抗弯曲能力；并且内螺纹11和外螺纹21的承载面角γ=－5°，内螺纹11和外螺纹21的导向面角θ=25°，螺纹锥度1:16，螺距5.08mm。

如图2所示，所述外螺纹21的齿高为h1=1.98mm，所述内螺纹11的齿高h2=2.18mm，所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头在使用时会涂抹螺纹脂，内螺纹11的齿高大于所述外螺纹21的齿高，可以在螺纹啮合的间隙部位储存多余的螺纹脂，这样使螺纹的连接效率最大程度地发挥出来。

如图1所示，所述接箍1的内壁上还设置有圆锥孔12，所述管体2的端部外壁上相应地设置有圆锥面22，接箍1和管体2拧紧后，圆锥孔12和圆锥面22相抵并形成径向过盈配合，圆锥孔12和圆锥面22的密封效果较为突出，为主要密封结构，以便进一步提高密封性能。

如图1所示，所述接箍1上的圆锥孔12与管体2上的圆锥面22的锥度相同，锥角大小为28°，以便使锥面密封更稳定，密封效果更好。

如图1~4所示，所述接箍1的内壁上还设置有定位台肩13，所述管体2的端部外壁上相应地设置有端面台肩23，接箍1和管体2拧紧后，定位台肩13和端面台肩23相抵并形成轴向过盈配合；以便增加一道密封结构，使密封更可靠，并且还能起定位作用，提高所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头的抗弯曲能力。

如图3、4所示，所述定位台肩13的台肩角度β和所述端面台肩23的台肩角度α均为15°；和/或所述内螺纹11的尾扣到定位台肩13的轴向距离L1和所述外螺纹21的尾扣到端面台肩23的轴向距离L2的关系为：L2=L1+2.5mm。在本实施例中，L1=10mm，L2=12.5mm，定位台肩13的台肩角度β为接箍1的径向截面上定位台肩13的台肩面与横截面之间所形成的角度，端面台肩23的台肩角度α为管体2的径向截面上端面台肩23的台肩面与横截面之间所形成的角度，内螺纹11的尾扣到定位台肩13的轴向距离L1如图3所示，所述外螺纹21的尾扣到端面台肩23的轴向距离L2如图4所示。

如图1所示，所述接箍1的内壁上还设置有圆柱孔14，所述管体2的端部外壁上相应地设置有圆柱面24，接箍1和管体2拧紧后，圆柱孔14和圆柱面24相抵并形成间隙配合。以便储存多余的螺纹脂，保证圆锥孔12和圆锥面22密封的接触应力。

如图1所示，圆柱孔14和圆柱面24之间的间隙为0.6mm。

如图1~4所示，所述圆柱孔14的直径D1和所述圆柱面24的直径d1的关系为：D1=d1+1.2mm，本实施例中，d1=170.4mm，D1=171.6mm。具体的，所述内螺纹11、圆柱孔14、圆锥孔12和定位台肩13依次设置在所述接箍1的内壁上，所述外螺纹21、圆柱面24、圆锥面22和端面台肩23依次对应设置在所述管体2的端部外壁上。

如图3、4所示，所述管体2的内壁上设置有管体介质流孔3、位于端部的镗孔4和连接管体介质流孔3和镗孔4的过渡锥面5，所述接箍1的内壁上设置有接箍介质流孔6，所述接箍介质流孔6的内径D2和所述镗孔4的内径d2的关系为：D2=d2-0.4mm，本实施例中，d2=161mm，D2=160.6mm，镗孔4的深度L3=5mm，过渡锥面5的锥角δ=6°，管体内径d3=157.1mm。具体的，镗孔4的内壁与圆柱面24之间的厚度t≥2.5mm，本实施例中t=4.6mm。

本实施例中的抗弯曲性能好的气密封螺纹接头气密封抗力可达87.9MPa以上，抗弯曲能力达到45°/30米。

本实用新型的工作原理如下：

所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头包括接箍1和管体2，所述接箍1的内壁上设置有内螺纹11，所述管体2的端部外壁相应地设置有外螺纹21，接箍1和管体2拧紧后，接箍1上的内螺纹11和管体2上的外螺纹21连接并形成径向过盈配合；其中，所述内螺纹11和所述外螺纹21均为倒钩型螺纹，并且内螺纹11和外螺纹21的承载面角γ=－3～－5°，内螺纹11和外螺纹21的导向面角θ=10～25°，倒钩型螺纹可以最大限度地减少拉伸、弯曲载荷作用下螺纹产生的恶性径向分力，提高所述抗弯曲性能好的气密封螺纹接头的连接效率和抗弯曲能力。

所述接箍1的内壁上设置有圆锥孔14，所述管体2的端部外壁上相应地设置有圆锥面24，接箍1和管体2拧紧后，圆锥孔14和圆锥面24相抵并形成径向过盈配合，并且所述接箍1上的圆锥孔14与管体2上的圆锥面24的锥度相同，锥角大小在28～40°之间；所述接箍1的内壁上还设置有定位台肩13，所述管体2的端部外壁上相应地设置有端面台肩23，接箍1和管体2拧紧后，定位台肩13和端面台肩23相抵并形成轴向过盈配合，所述圆锥孔14和圆锥面24密封为主密封结构，所述定位台肩13和端面台肩23密封为辅助密封结构，气密封性能显著增强，密封更更定可靠。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。