一种油气井油管接头的制作方法

本发明涉及一种油气井螺纹油管接头，具体涉及特殊螺纹油管接头。

背景技术：

油管柱是油气生产过程中大量使用的关键管材工具之一，是连接地层与地面的通道。螺纹接头作为油管的连接部件，同管柱一起在井下长期承受拉伸、压缩、弯曲、内压、外压、振动等复杂载荷的考验。经调查，国外64％的油管失效事故发生在螺纹接头处，国内这一比例则高达86％。螺纹接头实际上是油管中最薄弱的部分。

现有的特殊螺纹接头，例如cn106089119b，接头特点是有公头和母头上均有锥面和球面，公头的球面与母头的锥面配合，同时母头的球面与公头的锥面配合。这种接头，在收到较大的弯折和轴向拉伸的时候，即使有两个密封面，也容易出现密封失效的情况。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种油气井油管接头，解决了现有技术中在较大的或是反复的弯折下，容易发生密封失效的问题，实现接头抗弯折，密封更稳定的效果。

本申请实施例提供了一种油气井油管接头，包括接头本体、和油管端头；

所述接头本体作为加工母头上的螺纹以及密封面的基础；

所述油管端头作为加工公头上的螺纹以及密封面的基础；

所述接头本体包括母头螺纹、母头密封面；

所述母头螺纹与所述公头螺纹螺纹连接，用于连接接头本体与油管端头；

所述母头密封面与所述公头密封面在母头螺纹与所述公头螺纹螺纹连接至螺纹终点位置时过盈配合；抵触后达到气密的要求；

所述母头密封面包括母头球面、母头锥面；

所述公头密封面包括公头球面、公头锥面；

在所述母头螺纹与所述公头螺纹螺纹连接至螺纹终点位置时，所述母头球面与公头锥面过盈配合，同时所述公头球面与所述母头锥面过盈配合；

所述母头球面和公头球面之间留有间隙；

还包括内套；

所述内套用于在接头内利用流体流动动力沿接头轴线转动，使流体内套内圆柱面施加应力，分散振动对接头处施加的应力，减小振幅和振频；

所述内套包括圆柱形套，转环以及动力部件；

所述圆柱形套壁厚不超过5mm，两端口均为喇叭口，用于减小对流体的阻力；

所述转环固定在圆柱形套外壁中心处，与圆柱形套同轴；

所述转环的形状也是筒状，内壁截面相对于转环轴线对称的向转环内凸出的弧线；

所述转环伸入接头本体内，接头本体内开有与转环形状相同的内腔；所述内腔的两个侧壁上均匀间隔固定滚轴；所述滚轴用轴线与转环轴向两个侧面平行，所述滚轴用于抵触转环的表面，对转环进行定位；所述内腔内壁与转环0间隙为0.5-1mm；

圆柱形套内壁上设有动力部件，动力部件是与圆柱形套轴线不平行的叶片或长槽；动力部件用于承接管道内流体对其施加的应力。

进一步的，转环轴向长度大于两个相对的公头之间的间隙的轴向距离，且是公头轴向间隙的1.5-2.5倍。

进一步的，接头本体的径向厚度是转环310壁厚的2-4倍。

进一步的，转环310与内腔内壁的间隙设置在1mm以内

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1、利用转动的内套，利用流体对内套产生的个方向应力来分解抵消振荡载荷，避免接头在高频率，大幅度的振动下发生振动磨损而出现密封失效。

附图说明

图1现有特殊螺纹接头震荡荷载与位移之间的关系；

图2是本申请接头与油管配合结构示意图；

图3是公头、母头密封面配合结构示意图；

图4是动力叶结构为直线型示意图。

图5内套第二实施例结构示意图。

图中，接头本体100、母头螺纹110、母头密封面120、检测腔130、接头第二密封面140、内腔150、滚轴160；母头球面121、母头第二锥面122、母头预备密封面123、母头锥面124

油管端头200、公头螺纹210、公头密封面220、油管第二密封面240；公头球面221、公头第二锥面222、公头预备密封面223、公头锥面224

内套300、转环310、动力部件320。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在现有技术的基础上，在两个球面之间设置第二锥面密封面，同时在两个球面附近设置预备密封锥面。第二密封锥面能够提高整体抵抗轴向应力的能力，同时预备密封面临近球面，在弯折时，预备密封面能够抵触球面，避免在打完折角度发生时，密封失效。

此外，接头的密封效果很难在线监测，通过设置远离原有的螺纹接头处的额位置设置第二密封面，在第二密封面与原有的螺纹接头之间的母头上设置空腔。当有泄露发生时空腔内会进入油或气，空腔内固定的报警装置进行报警。

实施例一

如图2-3一种油气井油管接头，包括接头本体100、和油管端头200；

所述接头本体100作为加工母头上的螺纹以及密封面的基础；

所述油管端头200作为加工公头上的螺纹以及密封面的基础；

所述接头本体100包括母头螺纹110、母头密封面120；

所述母头螺纹110与所述公头螺纹210螺纹连接，用于连接接头本体100与油管端头200；

所述母头密封面120与所述公头密封面220在母头螺纹110与所述公头螺纹210螺纹连接至螺纹终点位置时过盈配合；抵触后达到气密的要求；

所述母头密封面120包括母头球面121、母头锥面124；

所述公头密封面220包括公头球面221、公头锥面224；

在所述母头螺纹110与所述公头螺纹210螺纹连接至螺纹终点位置时，所述母头球面121与公头锥面224过盈配合，同时所述公头球面221与所述母头锥面124过盈配合；

所述母头球面121和公头球面221之间留有间隙；

在所述母头螺纹110与所述公头螺纹210螺纹连接至螺纹终点位置时，在所述母头球面121和公头球面221之间，母头上带有母头第二锥面122和母头预备密封面123，公头上带有公头第二锥面222和公头预备密封面223；此时所述母头第二锥面122与所述提公头第二锥面222抵触，达到气密要求；所述母头预备密封面123也是锥面，锥顶方向与母头锥面124锥顶方向相反，二者锥底重合，所述母头预备密封面123从母头第二锥面122的锥底延伸至公头球面221与母头锥面124接触面临近母头球面121一侧处；所述母头预备密封面123与公头球面221在无外力作用下最接近处间隙0.2-1mm；所述公头预备密封面223与母头球面121在无外力作用下最接近出间隙0.2-1mm；这样设计，一方面多了一个密封面，另一方面，在接头收到弯折时，外力作用容易导致母头球面121与公头锥面224脱离，以及公头球面221与母头锥面124脱离，通过增加预备密封面，不管向那个方向弯折，球面在弯折后都会与预备密封面抵触，形成稳定的密封面，同时有额外的两个锥面密封，提高了接头抗弯能力、提高密封的稳定性。

实施例二

高速流动的流体将会引起管道动力特性的改变，激励管道振动，当流速达到一定值时，将导致管道断裂失效。对于高压高产油气井而言，由于生产过程中产量波动、油管内径大小不一、油管弯曲、频繁开关井作业以及油气在流动过程中相态变化等均能使流体处于不稳定流状态，流体流速的这种时大时小的反复改变将引起管道发生振动等。油气田时常发生油管的断落掉井，大都与此有关，造成油气泄漏等安全事故。

油管接头密封面受到振荡载荷q的作用(见图1)。振荡力从零开始增加，当振荡力上升到最大值qm时，此时振荡力开始下降，相当于在切向力中施加一个反方向的增量。当振荡力下降到零之后，振荡力开始沿反方向增加，直至增加到最大值，最后振荡载荷沿正方向减小至零，循环作用。其力学载荷位移循环图见图1。振荡载荷首先沿oa段上升至最大值qm，此时密封接触面有最大位移δm。然后沿abc段反方向增大至－qm，此时对应最大负向位移－δm。最后沿正方向cda段逐渐上升，完成循环。整个过程类似于加载、卸载、加载的往复循环过程。

在受到振荡力作用的两个表面之间的接触位置，振荡微滑通常与腐蚀相结合产生特有的表面破坏，称之为“微振磨损”。在油气井中，由于微振磨损的存在，能够导致油管特殊螺纹接头因疲劳而形成过早的破坏或者泄漏。

因此，在实施例一的基础上，增加了内套300；

所述内套300用于在接头内利用流体流动动力沿接头轴线转动，使流体内套300内圆柱面施加应力，分散振动对接头处施加的应力，减小振幅和振频；

所述内套300包括圆柱形套，转环310以及动力部件320；；

所述圆柱形套壁厚不超过5mm，两端口均为喇叭口，用于减小对流体的阻力；

所述转环310固定在圆柱形套外壁中心处，与圆柱形套同轴；

所述转环310的轴向截面为两个对称的水滴形，水滴包括一个等腰梯形和一段圆弧组成，圆弧两端与等腰梯形的底两端重合；

所述转环310伸入接头本体100内，接头本体100内开有与转环形状相同的内腔150；所述内腔150的两个侧壁上均匀间隔固定滚轴160；所述滚轴160用轴线与转环310轴向两个侧面平行，所述滚轴160用于抵触转环310的表面，对转环310进行定位；所述内腔150内壁与转环310间隙为0.5-1mm；

圆柱形套内壁上设有动力部件320，动力部件320是与圆柱形套轴线不平行的叶片或长槽；动力部件320用于承接管道内流体对其施加的应力。

这样，当有油液或是油气流过，动力部件320收到压力带动圆柱形套转动，进而实现转环310转动；如此，转动形成在圆柱形套内壁上各向应力，干扰了振荡载荷q的周期性动作，减小振动幅度和频率；同时，转环310转动，通过与滚轴的接触，将与接头轴向垂直的应力分解成与轴向相交不垂直的应力，避免对密封面和螺纹造成过大的应力集中，进一步减少振动导致的微振磨损。此外，油液或是气通过内腔150与转环310之间间隙能够进入转环与内腔150之间，减少二者接触，减少磨损。

动力部件320为在圆柱形套壁上加工的连通圆柱形套两端的长槽，长槽为直线型或曲线型，如图3-4所示；最好是长槽，叶片磨损相对严重，且对流体流向和流速影响较大。

所述转环310的形状也可以是筒状，但是内壁截面如图5所示，是相对于转环310轴线对称的向转环310内凸出的弧线。转环310轴向长度大于两个相对的公头之间的间隙的轴向距离，且是公头轴向间隙的1.5-2.5倍；同时接头本体的径向厚度是转环310壁厚的2-4倍。这种方式接头处的振动更小，将转环310与内腔内壁的间隙设置在1mm以内，同时管道最好是输送油液，油液会进入内腔润滑转环310与内腔接触面。

实施例三

母头球面121和公头球面221的球面半径相同4.5mm；与母头球面121配合的公头锥面224，以及与公头球面221配合的母头锥面124锥度1:8；所述母头预备密封面123和公头预备密封面223锥度1:4-1:7；所述母头预备密封面123的锥顶方向的一端从母头球面121的端点开始，所述公头预备密封面223的锥顶方向的一端从公头球面221的端点开始。

实施例四；

为了增加检测部件，在接头本体的两端设有接头第二密封面140，所述接头第二密封封面140为锥面；所述油管上对应设有油管第二密封面240；所述接头第二密封封面140与所述油管第二密封面240在螺纹达到连接的终点位置时过盈配合；在接头第二密封面140至母头螺纹110临近的端点之间设有环形的检测腔130，检测腔130内固定设有压力传感器和无线通信模块以及电源模块；所述压力传感器用于检测检测腔内的压力。所述无线通讯模块用于接收压力信息并将压力信息发送至地面的接收设备；电源模块用于向其他两个模块供电。

当接头有泄露时，检测腔内的气压或是液体压力会快速上升，地面接收设备根据压力信息就能够判断管道是否有泄漏，从而能够快速响应。这样能够在管道出现微小泄露时就能够监测到。不用等管道有大量的泄露才能钩被发现了。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。