[实用新型]油、套管圆螺纹接头

说明书

本实用新型涉及一种油田钻井用油、套管圆螺纹接头。

API(美国石油学会)标准的油、套管圆螺纹接头为油田最常用的油、套管螺纹接头，其油管与管接箍相互啮合的螺纹只有一个固定的牙型角。根据API标准规定，油管的连接应能经受4次规定扭距的机紧和卸下操作而不出现粘扣。油田为了降低采油成本，希望油管能多次使用，普遍要求机紧和卸下的次数超过4次，套管也不允许粘扣。目前，油田使用的按API标准生产的油、套管螺纹接头，即使拧接力矩符合推荐的最佳值，仍易出现粘扣，破坏螺纹齿面形状。从油田实际使用情况来看，粘扣的主要部位是在管体的第1、2扣及与之相啮合的管接箍螺纹，和管接箍的第1、2扣及与之相啮合的管体螺纹。

申请号为97115288.8的中国发明专利申请案中公开了一种分段变换管体和管接箍的工程锥度的油、套管螺纹接头，试图通过不同锥度螺纹预留了少量轴向变形的空间，使两端的接触应力降低而实现接触应力均匀化，以提高管锥螺纹的抗粘扣性能。但是，这种变锥度方法让出的轴向间隙非常有限，在较大的拧接扭矩条件下无法完全释放多余的轴向变形量，因此对于需要大力矩上扣的加厚油管和高钢级管接箍来说，仍然容易出现粘扣。

本实用新型的目的在于提供一种改进的油、套管圆螺纹接头，改善其螺纹抗粘扣性能，提高其机紧拆下而不粘扣的次数。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：本实用新型与现有技术一样由管体和管接箍通过管锥圆螺纹拧接构成。其特点在于在管体和管接箍两者中一者或两者的螺纹始端一段有效长度上，通过螺纹始端牙型角增大2～8度而实现内、外螺纹以两种牙型角进行相互啮合。螺纹始端以两种牙型角相互啮合的有效长度以螺纹长度两端啮合原接触应力过大而易出现粘扣的区段长度确定。两种牙型角中螺纹始端牙型角增大2～8度，则使增大牙型角的牙面相应削去一点，为易出现粘扣的区段预留了足够的轴向变形间隙，能较完善地实现螺纹接触应力均匀化，从而提高管锥螺纹的抗粘扣性能。其机理是：从泊松效应上讲，管体和管接箍拧接后，管体轴向要伸长，径向要收缩，并且管体小端的径向收缩量最大；管接箍轴向要收缩，径向要扩张，而且其始端(即大端)扩张量最大。这样就使啮合螺纹长度的两端具有最大的接触应力，一般其最大接触应力为各齿平均最大接触应力的2.5倍以上，则造成螺纹齿塑性变形而产生粘扣。在螺纹啮合长度的两端易出现粘扣区段的有效长度上，内外螺纹以两种牙型角进行相互啮合，两种牙型角中螺纹始端牙型角增大2～8度，而保持螺纹中径值不变螺距不变，则为该区段预有出足够的轴向变形间隙，使螺纹接触应力充分均匀化，提高抗粘扣性能。

上述螺纹始端有效长度：据实测和计算，可确定为：管体的螺纹始端有效长度为1/9～1/5的管体螺纹长度，管接箍的螺纹始端有效长度为1/10～1/5的管接箍螺纹长度。

油、套管圆螺纹接头的螺纹，在轴向的锥度一般为1∶16，螺纹基本牙型角一般为60度。则管体螺纹始端有效长度上的牙型角为60度，而管接箍螺纹的始端有效长度上的牙型角为62～70度；或者，管接箍螺纹的始端有效长度上的牙型角为60度，而管体螺纹的始端有效长度上的牙型角为62～70度；或者，管体螺纹的始端有效长度上的牙型角和管接箍螺纹的始端有效长度上的牙型角均为62～70度。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的优点：由于本实用新型中油管与管接箍两者中一者或两者通过增大其螺纹始端牙型角，内、外螺纹以两种牙型角相互啮合而预留出足够的变形间隙，能较完善地实现啮合螺纹接触应力均匀化，提高了抗粘扣性能而仍保持较好的密封性能；由于整个螺纹长度的轴向锥度相同，只是螺纹始端一定长度上牙型角有变化，这在数控机床上极易加工。本实用新型尤其能适用于需要大力矩上扣的加厚油管和高钢级管接箍的油、套管圆螺纹接头。

附图的图面说明如下：

图1是本实用新型一个最佳实施例的结构示意图。

图2是图1示例中螺纹两端有效长度上齿型的示意图。