一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头制造技术

本发明专利技术公开了一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头，属于钻完井工具用螺纹连接技术领域，其包括外螺纹接头、内螺纹接头、副密封结构、连接机构和主密封结构，连接机构的作用下，副密封结构和主密封结构实现密封，副密封结构位于连接机构左侧，主密封结构位于连接机构右侧。本发明专利技术中，通过螺纹采用偏梯改进型，螺纹具有抗拉能力强，易对扣的特点；主、副密封面采用锥面对锥面结构形式，具有易加工和测量，加工成本低，质量可控性高；采用主副双密封结构形式，密封性可靠性好；主密封采用自紧密封形式，压力越高，密封可靠性越好，与现场使用要求符合度高，该螺纹采用定位台阶定位，无需控制上扣扭矩，可多次重复使用，使用方便。使用方便。使用方便。

【技术实现步骤摘要】
一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头


[0001]本专利技术属于钻完井工具用螺纹连接
，具体为一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头。

技术介绍

[0002]随着天然气等清洁能源的大力开发，气密封螺纹在气井中的应用越来越广泛，特别是在地下储气库以及高含硫天然气井中，对管柱接头螺纹连接部位的密封性能要求越来越高，螺纹连接部位是整个管柱中密封最薄弱的环节。
[0003]目前常用的螺纹连接处密封形式主要包括以下两类：第一类是通过非金属密封件实现密封，如橡胶O型密封圈以及非弹性密封的聚四氟乙烯垫等。第二类是金属螺纹密封接头。非金属密封件加工制造可实现程度高，但是其使用寿命无法有效控制，特别是井下高温、高压和高腐蚀等恶劣工况下，具有可靠性差和易失效的特点，无法满足现有需求。金属螺纹密封接头常采用API气密封螺纹接头型式，这种螺纹符合API(美国石油协会)标准，该螺纹在上紧时需严格控制上扣扭矩，现场因上扣扭矩不足或上扣扭矩过大而导致密封失效的情况时有发生，且该接头形式容易粘扣，导致其只能使用一次。同时目前完井工具的设计理念逐渐向大内径小外径转变，以满足下入性好和内通径大的要求。API气密封螺纹因且结构特点，主要应用于工具上下端部与油套管的连接用，而无法应用于工具内各零部件的连接，因此需自主开发合适的气密封螺纹接头，以满足现场使用需求。
[0004]美国专利US 7988205 B2公布了一种带扭矩台肩的楔形螺纹接头，其设置有一个锥面/锥面形式的金属密封结构，同时公接头和母接头上加工有楔形螺纹，公接头螺纹齿宽从前到后线逐渐变大，母接头螺纹齿宽从前到后逐渐减小，接头柠紧后螺纹两侧紧密接触，形成密封效果，该专利技术的优点是金属密封结构的密封效果得到加强；缺点是该螺纹不能使用成型刀具加工，加工速度很慢，加工成本高。
[0005]专利CN 108952595 A公布了一种气密封螺纹接头，该接头采用三道密封结构形式，密封结构采用锥面
‑
锥面和球面
‑
球面密封形式，螺纹拧紧后密封面紧密贴合，形成密封效果，该专利技术的优点是密封点多，可靠性高；缺点是加工复杂，三组密封面位置度及轮廓度要求高，若产生偏差，三组密封无法同时产生密封效果，可能产生负作用效果。
[0006]基于上述存在缺点1：螺纹不能使用成型刀具加工，加工速度很慢，加工成本高；缺点2：加工复杂，三组密封面位置度及轮廓度要求高，若产生偏差，三组密封无法同时产生密封效果，可能产生负作用效果；同时在基于副密封技术上仍然存在一定的缺陷，仅依靠倾斜的定位台肩进行支撑密封，仍然易出现缝隙，长时间使用造成气密封效果不佳，因此需一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头来解决上述问题。

技术实现思路

[0007](一)解决的技术问题
[0008]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种可重复拆装气密封特殊螺纹接
头，解决了螺纹不能使用成型刀具加工，加工速度很慢，加工成本高，且接头加工复杂，三组密封面位置度及轮廓度要求高，若产生偏差，三组密封无法同时产生密封效果，可能产生负作用效果，同时仅依靠倾斜的定位台肩进行支撑密封，仍然易出现缝隙，长时间使用造成气密封效果不佳的问题。
[0009]本专利技术的目的在于提供一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头，以解决现有技术中密封可靠性差、加工及检测难度大，以及无法满足大内径小外径要求等技术难题。
[0010](二)技术方案
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头，包括外螺纹接头、内螺纹接头、副密封结构、连接机构和主密封结构，连接机构的作用下，副密封结构和主密封结构实现密封，副密封结构位于连接机构左侧，主密封结构位于连接机构右侧；
[0012]所述副密封结构包括定位机构和支撑机构，所述定位机构设置在外螺纹接头和内螺纹接头之间，且定位机构的右侧与内螺纹接头的左侧相固定，定位机构为圆台形设计且左侧直径大于右侧直径，所述支撑机构固定于外螺纹接头的右侧面，所述定位机构位于支撑机构的内侧。
[0013]作为本专利技术的进一步方案：所述连接机构采用螺纹连接形式，且螺纹为改型的偏梯形直螺纹结构。
[0014]作为本专利技术的进一步方案：所述改型偏梯形外螺纹包含外螺纹导向面和外螺纹承载面，外螺纹导向面与牙顶通过次过渡圆弧Ⅰ连接，其半径R3为0.45
‑
0.55mm；
[0015]所述外螺纹承载面与牙顶通过次过渡圆弧Ⅱ连接，其半径R1为0.10
‑
0.20mm；
[0016]所述外螺纹导向面以及外螺纹承载面与牙底通过次过渡圆弧Ⅲ过渡连接，其半径R2为0.10
‑
0.20mm；
[0017]所述外螺纹导向面与竖直方向夹角α为20
‑
25
°
，外螺纹承载面与竖直方向夹角β为1
‑5°
，且外螺纹齿高h1为1.05
‑
1.10mm。
[0018]作为本专利技术的进一步方案：所述外螺纹导向面与内螺纹导向面相对应，且位于内螺纹接头上，内螺纹导向面与牙底通过过次过渡圆弧
Ⅴ
连接，其半径与R3相同；
[0019]所述内螺纹承载面与牙底通过次过渡圆弧Ⅳ连接，其半径与R1相同；
[0020]所述内螺纹导向面以及内螺纹承载面与牙顶通过次过渡圆弧
Ⅵ
过渡连接，其半径与R2相同；
[0021]所述内螺纹导向面与竖直方向夹角与α相等，内螺纹承载面与竖直方向夹角与β相等，且内螺纹齿高h2为1.05
‑
1.10mm且与h1相等。
[0022]作为本专利技术的进一步方案：所述主密封结构由位于内螺纹接头左侧内部的内螺纹主密封面与外螺纹接头右端的外锥面构成；
[0023]所述内螺纹主密封面呈锥形，其轴心线内螺纹接头轴心线共线，与水平方向中心轴线夹角θ5为14
°
，其水平方向长度L4为11.00mm；
[0024]所述外螺纹接头右端的外密封锥面由三段构成，分别为位于左侧的主密封第一锥面，位于中间的主密封第二锥面以及位于右侧的主密封第三锥面，该三段锥面轴心线共线，且与外螺纹接头轴心线共线；
[0025]其中，主密封第一锥面水平方向长度为2.50mm，主密封第二锥面水平方向长度为
相互靠近，使支环嵌入胶环槽内，使密封胶环分别嵌入挡槽和胶环槽内，通过多组密封胶环和挡槽的设置，进一步增加其连接气密性，同时嵌入环为倾斜设计且外圈设置第一球形密封面和第二球形密封面，第一球形密封面位于第二球形密封面左侧，且第一球形密封面的球冠高度大于第二球形密封面的球冠高度，通过第一球形密封面和第二球形密封面进行密封，第一球形密封面紧贴外螺纹接头内的嵌入槽中产生形变，当前第二球形密封面不产生形变，且承受的接触压力大于第二球形密封面，当该特殊螺纹接头承受过大载荷致使第一球形密封面屈服而丧失密封能力时，第二球形密封面则保持在弹性变形范围从而保证了该特殊螺纹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头，包括外螺纹接头(1)、内螺纹接头(2)、副密封结构(3)、连接机构(4)和主密封结构(5)，其特征在于：连接机构(4)的作用下，副密封结构(3)和主密封结构(5)实现密封，副密封结构(3)位于连接机构(4)左侧，主密封结构(5)位于连接机构(4)右侧；所述副密封结构(3)包括定位机构(308)和支撑机构(309)，所述定位机构(308)设置在外螺纹接头(1)和内螺纹接头(2)之间，且定位机构(308)的右侧与内螺纹接头(2)的左侧相固定，定位机构(308)为圆台形设计且左侧直径大于右侧直径，所述支撑机构(309)固定于外螺纹接头(1)的右侧面，所述定位机构(308)位于支撑机构(309)的内侧。2.根据权利要求1所述的一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头，其特征在于：所述连接机构(4)采用螺纹连接形式，且螺纹为改型的偏梯形直螺纹结构。3.根据权利要求2所述的一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头，其特征在于：所述改型偏梯形外螺纹包含外螺纹导向面(402)和外螺纹承载面(404)，外螺纹导向面(402)与牙顶通过次过渡圆弧Ⅰ(401)连接，其半径R3为0.45
‑
0.55mm；所述外螺纹承载面(404)与牙顶通过次过渡圆弧Ⅱ(403)连接，其半径R1为0.10
‑
0.20mm；所述外螺纹导向面(402)以及外螺纹承载面(404)与牙底通过次过渡圆弧Ⅲ(405)过渡连接，其半径R2为0.10
‑
0.20mm；所述外螺纹导向面(402)与竖直方向夹角α为20
‑
25
°
，外螺纹承载面(404)与竖直方向夹角β为1
‑5°
，且外螺纹齿高h1为1.05
‑
1.10mm。4.根据权利要求3所述的一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹导向面(402)与内螺纹导向面(409)相对应，且位于内螺纹接头(2)上，内螺纹导向面(409)与牙底通过过次过渡圆弧
Ⅴ
(408)连接，其半径与R3相同；所述内螺纹承载面(406)与牙底通过次过渡圆弧Ⅳ(407)连接，其半径与R1相同；所述内螺纹导向面(409)以及内螺纹承载面(406)与牙顶通过次过渡圆弧
Ⅵ
(410)过渡连接，其半径与R2相同；所述内螺纹导向面(409)与竖直方向夹角与α相等，内螺纹承载面(406)与竖直方向夹角与β相等，且内螺纹齿高h2为1.05
‑
1.10mm且与h1相等。5.根据权利要求1所述的一种可重复拆装气密封特殊螺纹接头，其特征在于：所述主密封结构(5)由位于内螺纹接头(2)左侧内部的内螺纹主密封面(505)与外螺纹接头(1)右端的外锥面构成；所述内螺纹主密封面(505)呈锥形，其轴心线内螺纹接头(2)轴心线共线，与水平方向中心轴线夹角θ5为14
°
，其水平方向长度L4为11.00mm；所述外螺纹接头(1)右端的外密封锥面由三段构成，分别为位于左侧的主密封第一锥面(501)，位于中间的主密封第二锥面(502)以及位于右侧的主密封第三锥面(503)，该三段锥面轴心线共线，且与外螺纹接头(1)轴心线共线；其中，主密封第一锥面(501)水平方向长度为2.50mm，主密封第二锥面(502)水平方向长度为2.00mm，主密封第三锥面(503)水平方向长度为3.50mm，主密封第一锥面(501)与水平方向的夹角为θ，主密封第二锥面(502)与水平方向的夹角为θ2，主密封第三锥面(503)与水平方向的夹角为θ3，且其值满足θ1＜θ2＜θ3，θ2...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢标，赵效锋，曹海燕，邹刚，吴坤琪，刘磊，杨小城，汪建，李雄，李应虎，
申请(专利权)人：四机赛瓦石油钻采设备有限公司，
类型：发明
国别省市：