由具有阳螺纹的销和具有阴螺纹的箱构成的钢管用螺纹接头改进了销插入的容易性和螺纹部的耐擦伤性。销和箱中的一方的完整螺纹部中的螺纹的插入牙侧面具有带倒角的两段式插入形状。两段式插入形状的插入牙侧角α是５－４５°，倒角角度β是２０－６０°。倒角高度ｈ与销的螺纹高度Ｈ之比ｈ／Ｈ是０．２５－０．５０，或者使插入牙侧面的倒角部的截面积与整个截面积之比至少是对应于倒角高度比ｈ／Ｈ是０．２５的值且至多是对应于倒角高度比ｈ／Ｈ是０．５０的值。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于连接如石油工业用管材(OCTG)等 钢管、立管、干线用管等的螺紋接头，该石油工业用管材包括 用于开采油井和天然气井以及生产原油和天然气的油管 (tubing)和套管(casing)。特别地，本专利技术涉及一种能够使 销(pin)在倾斜状态下容易地插入并且在螺紋部具有优异的耐 擦伤性(galling resistance )的钢管用螺紋接头。
技术介绍
钢管用螺紋接头由销和箱(box)构成，该销是具有设置在 第一管状构件的端部的阳螺紋(外螺紋)的部件，该箱是具有 设置在第二管状构件的端部的阴螺紋(内螺紋)的部件。通过 均是典型的锥形螺紋的阳螺紋和阴螺紋的螺紋接合来实现接头 的连接。典型地，第一管状构件是如石油工业用管材等管，第 二管状构件是管接头(coupling)形式的单独构件。(这种类型 的钢管用螺紋接头被称为管接头型)。在该配置中，销形成在管 的两端，箱形成在管接头的两侧。另一种类型的钢管用接头是不使用管接头的整体型，这种 类型的钢管用接头的销形成在管的 一端的外表面上，箱形成在 管的另一端的内表面上。在这种类型的螺紋接头中，第一管状 构件是第一管，第二管状构件是第二管。过去，主要4吏用由API (美国石油协、会，the American Petroleum Institute)规定的标准螺紋4妄头来连接石油工业用管 材。然而，近年来，由于原油和天然气的开采和生产环境恶化， 因此，越来越多地使用被称为高级接头(premium joint)的特4殊的高性能螺紋接头。在高级接头中，销和箱中的每一方除了具有能够拧紧接头 的锥形螺紋之外，还具有设置在螺紋附近的周面上的密封面和 在接头的组装期间用作抵接止动件的台肩面。该接头被设计成 允许销的密封面和箱的密封面之间的径向干涉。如果拧紧接头 直到销的台肩面和箱的台肩面彼此抵接为止，则这些构件的密 封面在接头的整个外周彼此紧密接触，并且由金属与金属直接 接触来形成密封。台肩面不仅在组装期间起到抵接止动件的作 用，还起到承担作用在接头上的压缩载荷的作用。图l是典型的高级接头型的管接头型钢管用螺紋接头的示 意性说明图。(A)是整体图，(B)是其中一部分的放大图。如图1(B)所示，钢管用螺紋接头具有销1和箱2，该销l是具有 设置在管的端部的阳螺紋的部件，该箱2是具有设置在管接头的 两侧的阴螺紋的对应部件。在销l的外表面上，销l具有锥形阳 螺紋ll和设置在销顶部且与阳螺紋ll相邻的被称为唇的无螺紋 柱状抵接部(下面被称为唇状部)12。唇状部12在其外周面上 具有密封面13,在其端面上具有(扭矩)台肩面14。与销1相对的箱2具有可以分别与销1的锥形阳螺紋11 、金属 密封面13和台肩面14接合或抵接的锥形阴螺紋21 、密封面23和 台肩面24。箱的顶端的 一些阴螺紋(在所示出的例子中是4个螺 紋)是不与销的螺紋完全接合的非接合螺紋。在这种情况下， 销的内端的对应一些阳螺紋是不具有与阴螺紋完全接合所需的 期望阳螺紋形状的不完整螺紋。在销或箱或二者的该位置存在 不完整螺紋对于在接头的组装时销的平滑插入是必须的。在一 些接头中，靠近销的密封面的顶侧的阳螺紋是不与箱的阴螺紋 接合的不完整螺紋。如图中所示，具有台肩面作为端面的唇状部被典型地设置5在销的顶端，但是也可以将唇状部设置在箱的顶端或者将唇状 部设置在销和箱二者的顶端。图2是用于说明以API偏梯形螺紋为代表的梯形螺紋的形 状和尺寸的示意图。如在图l中那样，ll是阳螺紋，21是阴螺紋。在高级接头中使用的螺紋通常是仿效该A PI偏梯形螺紋的梯形螺紋。对于很多螺紋，螺紋的纵横比(高度与宽度之比)，牙侧角(flank angle)(螺紋侧面或牙侧的倾斜角度)等几乎都完全 复制API偏梯形螺紋的尺寸。在图2中，在具有5 TPI (每英寸5个螺紋)的螺距的API偏 梯形螺紋的情况下，螺紋高度74、即阳螺紋的牙顶的高度是 1.575mm, 7 义载牙侧面(loading flank,螺紋的沿销的插入方向 位于后侧的侧面)的牙侧角71 (承载牙侧角)是3°,插入牙侧 面(stabbing flank,螺紋的沿销的插入方向4立于前侧的侧面) 的牙侧角72(插入牙侧角)是10°,阳螺紋的插入牙侧面和阴螺 紋的插入牙侧面之间的沿4妻头的轴向的间隔73(插入牙侧间隙) 的平均值是大约100jim ( 30-180|im)。当直井(vertical well)占主流时，如果钢管用螺紋接头能 够承受由于连接至该钢管用螺紋接头的管的重量而产生的拉伸 载荷并且能够防止通过该螺紋接头的内部的高压流体的泄漏， 则该钢管用螺紋接头就足够地发挥了作用。然而，近年来，由 于井变得越来越深、井眼在地下弯曲的倾斜井或水平井在增加、 并且在如海洋或极地等较恶劣的环境中的井的开发在增加，因 此，要求螺紋接头具有包括耐压缩性能、耐弯曲性能、抵抗外 压的密封性能以及现场使用的容易性的多种性能。关于钢管用螺紋接头的螺紋形状，下面列出的专利文献1 说明了一种钢管用螺紋接头，在该钢管用螺紋接头中，销和箱 二者的螺紋、即阳螺紋和阴螺紋二者都具有两段式插入形状，该两段式插入形状具有通过沿直线或曲线移除螺紋的牙顶和插入牙侧面之间的区域而得到的倒角。倒角部起到作为当将销插入到箱中时进行接触的第 一 区域的接触面的功能。该接触面的用途是如果在将销插入到箱中时销和箱沿轴向不对齐，则通过销的接触面和箱的4妄触面的接触来利于插入。下面列出的专利文献2说明了 一种类似的管接头。即，在销和箱二者的螺紋的插入牙侧面上设置转角倒角(cornerchamfer )。当将销插入到箱中时，转角倒角彼此接合而有利于销的插入。专利文献1和2二者都通过销和箱在插入牙侧面和牙顶之间的倒角部之间产生接触来防止插入角度的不对齐并且有利于插入。因此，必须在销和箱二者上设置倒角，如果仅在两个构件中的一个上设置倒角，则不能实现想要的效果。在下面列出的专利文献3中，公开了 一种被称为"圆筒-圆锥管接头，，的钢管用螺紋接头。该螺紋接头具有位于圓筒状螺紋区域的完整螺紋和位于部分圆锥状(frust-conical)螺紋区域的不完整螺紋。对于箱，仅在不完整螺紋的插入牙侧面中形成45°斜切部(bevel)的高度是螺紋高度的大约一半的两段式插入形状，由此有利于销的插入。然而，不对销的阳螺紋与箱的阴螺紋接合所在的完整螺紋实施这种大斜切(倒角)。此外，该文献中公开的螺紋接头被设计为平行螺紋而不是锥形螺紋。在下面列出的专利文献4中，如这里所附的图3所示，提出了 一种钢管用螺紋接头，该钢管用螺紋接头在密封面13和销1的端部的台肩面14之间设置鼻部15。销1的鼻部15不接触箱2的相对部分。另一方面，销的密封面13和箱的密封面23彼此接触，销的台肩面14和箱的台肩面24彼此接触。通过延伸销的唇状部并且在超过密封面的位置设置非接触的鼻部15,能够增大有限的管壁厚中的唇状部的壁厚并且相应地增大台肩面和密封面的厚度，能够显著地提高管螺紋接头的耐压缩性及抵抗外压的密封性能。专利文献l W092/15815专利文献2美国专利第6，322，110号专利文献3美国专利第4,398，756号(图5)专利文献4 WO2004/10917专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钢管用螺纹接头，其包括具有阳螺纹的销和具有阴螺纹的箱，其中，所述阳螺纹和所述阴螺纹是至少具有完整螺纹部的锥形螺纹，所述完整螺纹部中的螺纹具有大致梯形螺纹形状，并且所述螺纹由螺纹槽底相互分开，所述大致梯形螺纹形状具有牙顶、承载牙侧面和插入牙侧面，所述钢管用螺纹接头的特征在于， 所述箱或所述销（第一管状构件）的所述完整螺纹部中的所述螺纹的至少一部分具有两段式插入形状，所述两段式插入形状具有带倒角的插入牙侧面， 所述两段式插入形状的插入牙侧角α是５°－４５°，倒角角度β是２０°－６０°，并且所述两段式插入形状满足以下条件（１）或（２）： （１）所述两段式插入形状的所述倒角的高度ｈ与所述销的螺纹高度Ｈ之比ｈ／Ｈ是０．２５－０．５０；或者 （２）满足以下不等式（３）， ｈ′＝（ｈ－ｚ）.（１－ｓｉｎβ）／ｃｏｓβ－ｙ.ｓｉｎ（β／２－α／２） （１） Ｈ′＝（Ｈ－ｈ－ｘ）／ｃｏｓα＋ｘ.ｓｉｎα－ｙ.ｓｉｎ（β／２－α／２） （２） ｈ′／ｈ′＋Ｈ′（ｈ／Ｈ＝０．２５）≤ｈ′／ｈ′＋Ｈ′≤ｈ′／ｈ′＋Ｈ′（ｈ／Ｈ＝０．５０） （３） 其中，α是所述两段式插入形状的所述插入牙侧角（度）；β是所述两段式插入形状的所述倒角角度（度），Ｈ是所述销螺纹的螺纹高度（ｍｍ），ｈ是所述两段式插入形状的所述倒角高度（ｍｍ），ｘ是所述销的螺纹牙顶处的所述插入牙侧面的曲率半径（ｍｍ），ｙ是所述两段式插入形状的所述倒角开始点处的曲率半径（ｍｍ），ｚ是所述两段式插入形状的螺纹牙顶处的曲率半径（ｍｍ）。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：中村圭一，滨本贵洋，杉野正明，山口优，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，法国瓦卢莱克曼内斯曼石油天然气公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。