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Patent Searching and Data


Title:
THREAD CONNECTION STRUCTURE FOR STEEL TUBE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/147189
Kind Code:
A1
Abstract:
A kind of thread connection structure for a steel tube is provided. Said structure includes a steel tube factory end (1), a steel tube scene end (2) and a connecting hoop (3). The ends of the steel tube factory end (1) and the steel tube scene end (2) both have a male thread, and the connecting hoop (3) has a female thread; then after two steel tubes are jointed by the connecting hoop (3), the small end face (5) with the male thread of one steel tube's steel tube factory end (1) mutually and tightly contacts with that of the other steel tube's steel tube scene end (2). The male threads of the steel tube factory end (1) and the steel tube scene end (2) are right-hand screw thread or left-hand screw thread simultaneously, the thread pitch of the male thread of the steel tube factory end (1) is smaller than that of the male thread of the steel tube scene end (2), and the thread pitch of the female thread of the connecting hoop (3) screwing with the male thread of the steel tube factory end (1) is smaller than that of the female thread of the connecting hoop (3) screwing with the male thread of the steel tube scene end (2); or the rotation directions of the male threads of the steel tube factory end (1) and the steel tube scene end (2) are reverse. Said tube can be an oil tube, a sleeve or a pipeline tube used in an oil field. Said structure improves the comprehensive properties such as connection sealing property and anti-galling property.

Inventors:
LU JINFU (CN)
Application Number:
PCT/CN2011/000595
Publication Date:
December 01, 2011
Filing Date:
April 06, 2011
Export Citation:
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Assignee:
LU JINFU (CN)
International Classes:
E21B17/02; E21B17/042; E21B17/08
Foreign References:
US6406070B12002-06-18
CN101839379A2010-09-22
CN1289018A2001-03-28
US7347459B22008-03-25
JP2001065754A2001-03-16
Attorney, Agent or Firm:
WUXI DAWEI PATENT TRADE MARK AGENCY (CN)
无锡市大为专利商标事务所 (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1、 一种钢管的螺纹连接结构, 包括钢管工厂端 (1 )、 钢管现场端 (2) 和 接箍 (3 ), 钢管工厂端 (1 ) 的端部具有公螺纹, 钢管现场端 (2) 的端部也具 有公螺紋, 接箍 (3 ) 具有母螺纹, 钢管工厂端 (1 ) 的公螺纹与接箍 (3 ) —端 的母螺纹螺接, 钢管现场端 (2) 的公螺纹与接箍 (3 ) 另一端的母螺纹螺接, 其特征是: 在利用接箍 (3 ) 将两根钢管接合后, 一根钢管的钢管工厂端 (1 ) 具有公螺纹的小端端面 (5 ) 与另一根钢管的钢管现场端 (2) 具有公螺纹的小 端端面相互紧密接触; 且钢管工厂端 (1 ) 的公螺紋与钢管现场端 (2) 的公螺 纹同时为右旋螺纹或左旋螺纹; 钢管工厂端 (1 ) 的公螺纹的螺距小于钢管现场 端 (2) 的公螺紋的螺距; 同样地, 接箍 (3 ) 上的母螺纹与钢管工厂端 (1 ) 的 公螺纹螺接的螺距小于与钢管现场端 (2) 的公螺紋螺接的螺距。

2、 根据权利要求 1所述钢管的螺纹连接结构, 其特征是: 钢管现场端 (2) 的公螺纹小端端面和钢管工厂端 (1 ) 的公螺纹小端端面 (5 ) 相互紧密接触, 车由向 酉己

^ 3、 根据权利要求 1所述钢管的螺紋连接结构, 其特征是: 钢管现场端 (2) 的公螺纹小端包括第一轴向配合面 (7) 和第二轴向配合面 (8), 在第一轴向配 合面 (7) 和第二轴向配合面 (8) 间有第一径向配合面 (9); 相应地, 钢管工 厂端 (1 ) 的公螺纹小端也包括第三轴向配合面和第四轴向配合面, 在第三轴向 配合面和第四轴向配合面间有第二径向配合面; 所述第一轴向配合面 (7)和第 三轴向配合面间相互紧密接触, 形成第一轴向过盈配合; 所述第二轴向配合面

(8) 和第四轴向配合面间相互紧密接触, 形成第二轴向过盈配合; 所述第一径 向配合面 (9) 与第二径向配合面间相互紧密接触, 形成径向过盈或径向过盈为 主的过盈酉己合。

4、 根据权利要求 1 所述钢管的螺纹连接结构, 其特征是: 在接箍 (3 ) 上 两段不同螺距的母螺纹的结合部设置用于消除不完整螺纹的缺口 (6)。

5、 一种钢管的螺纹连接结构, 包括钢管工厂端 (1 )、 钢管现场端 (2) 和 接箍(3 ), 钢管工厂端(1 )和钢管现场端(2) 的端部均具有公螺紋, 接箍(3) 具有与所述公螺纹配合的母螺纹; 钢管工厂端 (1 ) 的公螺纹与接箍 (3 ) —端 的母螺纹螺接, 钢管现场端 (2) 的公螺纹与接箍 (3 ) 另一端的母螺纹螺接; 其特征是: 钢管工厂端 (1 ) 具有公螺紋的小端端面 (5) 与钢管现场端 (2) 具 有公螺纹的小端端面在利用接箍(3)接合后是相互紧密接触的, 且钢管工厂端

( 1 ) 的公螺纹与钢管现场端 (2) 的公螺紋的旋转方向相反。

6、 根据权利要求 5所述钢管的螺纹连接结构, 其特征是: 钢管现场端 (2) 的公螺纹小端端面和钢管工厂端 (1 ) 的公螺紋小端端面 (5 ) 相互紧密接触, 车由向 ϋ 酉己^ *

^ 7、 根据权利要求 5所述钢管的螺纹连接结构, 其特征是: 钢管现场端 (2) 的公螺纹小端包括第一轴向配合面 (7) 和第二轴向配合面 (8), 在第一轴向配 合面 (7) 和第二轴向配合面 (8) 间有第一径向配合面 (9); 相应地, 钢管工 厂端 (1 ) 的公螺纹小端也包括第三轴向配合面和第四轴向配合面, 在第三轴向 配合面和第四轴向配合面间有第二径向配合面; 所述第一轴向配合面 (7)和第 三轴向配合面间相互紧密接触, 形成第一轴向过盈配合; 所述第二轴向配合面 (8) 和第四轴向配合面间相互紧密接触, 形成第二轴向过盈配合; 所述第一径 向配合面 (9) 与第二径向配合面 (9) 间相互紧密接触, 形成径向过盈或径向 过盈为主的过盈酉己合。

8、 根据权利要求 5 所述钢管的螺纹连接结构, 其特征是: 在接箍 (3 ) 上 两段不同螺距的母螺纹的结合部设置用于消除不完整螺紋的缺口 (6)。

9、 根据权利要求 1或 5所述钢管的螺紋连接结构, 其特征是: 当钢管现场 端 (2) 端部的公螺纹是 API螺纹时, 接箍 (3 ) 的长度小于该规格的 API接箍 的长度。

10、 根据权利要求 1或 5所述钢管的螺纹连接结构, 其特征是: 所述钢管 为油管、 套管或管线管。

Description:
钢管的螺纹连接结构 技术领域

本发明公开了一种油田使用的油管、 套管或管线管的螺纹连接结构。

背景技术

目前, 公知的油管、 套管或管线管的连接方法有如下三种:

1、 API的圆螺纹和 API的偏体形螺紋, 在它们连接中明确规定钢管现场端 2的公螺纹小端端面 5和钢管工厂端 1的公螺紋小端端面 5是不能碰上接触的, API标准用 J值来控制。 (见图 1 )。

2、 为了提高钢管(如油管、 套管、 管线管) 的综合连接性能, 如密封性能、 连接强度、 抗扭矩性能和抗弯曲性能等。 有人发明了油管、 套管、 管线管的特 殊螺纹的连接。 但钢管现场端 2的公螺紋小端端面 5和钢管工厂端 1的公螺纹 小端端面 5都没有直接接触, 是由接箍 3母螺纹的一个抗扭矩台阶隔开的。 见 图 2。

3、 API的圆螺紋和 API的偏体形螺纹, 在连接中, 钢管现场端 2的公螺纹 小端端面 5和钢管工厂端 1的公螺纹小端端面 5, 用一个垫片 4来隔开, 组成半 特殊螺纹连接。 见图 3。

4、 在现有技术中还有一种将钢管工厂端 1的公螺紋小端端面 5与钢管现场 端 2的公螺紋小端端面 5相互接触的设想, 但是由于没有将钢管现场端 2的螺 紋螺距设置成大于钢管工厂端 1 的螺纹螺距, 在使用过程中钢管工厂端 1的螺 纹容易松动脱扣, 引起油田事故, 因此长期以来在实际使用中没有办法推广。

在 API螺紋连接中为什么钢管工厂端 1的公螺纹小端端面 5和钢管现场端 2 的公螺纹小端端面 5不能直接接触?其原因是: 油田现场操作时, 钢管现场端 2 的公螺紋小端端面 5在相对接箍 3的母螺纹顺时针旋转前进时 (此时的母螺纹 接箍 3固定不动, 同时钢管工厂端 1的公螺纹是自由状态), 只要发生钢管现场 端 2的公螺纹小端端面 5和钢管工厂端 1的公螺纹小端端面 5相接触, 此时就 会在接触处产生摩擦力, 此摩擦力就会使钢管工厂端 1 (也就是钢管本身)相对 母螺纹 (此时母螺紋接箍 3 是不动的) 进行逆时针旋转, 将原来在工厂生产中 拧紧的钢管工厂端 1 的公螺纹旋转松动退出, 使钢管螺紋连接失效, 引发井毁 的毁灭性事故。

以上钢管的螺紋连接存在以下缺点: 1、 API标准的螺纹连接的综合性能比 较差; 2、 特殊螺纹连接由于母螺紋有一个突出的抗扭矩 台阶使整个螺纹加工工 艺复杂化, 使加工成本大大提高。 3、 半特殊螺纹连接性能提高不大, 而且中间 垫片容易脱落遗失, 安全性不够。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足, 提供一种钢管的螺纹连接结 构, 以克服技术偏见, 使得工厂端的公螺纹小端端面和钢管现场端的 公螺纹小 端端面可以直接接触, 钢管的螺纹连接密封性能、 抗粘扣性能等综合性能更好。

按照本发明提供的技术方案一, 所述钢管的螺纹连接结构, 包括钢管工厂 端、 钢管现场端和接箍, 钢管工厂端的端部具有公螺纹, 钢管现场端的端部也 具有公螺纹, 接箍具有母螺纹, 钢管工厂端的公螺纹与接箍一端的母螺纹螺接 , 钢管现场端的公螺紋与接箍另一端的母螺纹螺 接, 其特征是: 在利用接箍将两 根钢管接合后, 一根钢管的钢管工厂端具有公螺纹的小端端面 与另一根钢管的 钢管现场端具有公螺纹的小端端面相互紧密接 触; 且钢管工厂端的公螺纹与钢 管现场端的公螺紋同时为右旋螺紋或左旋螺紋 ; 钢管工厂端的公螺纹的螺距小 于钢管现场端的公螺纹的螺距; 同样地, 接箍上的母螺纹与钢管工厂端的公螺 紋螺接的螺距小于与钢管现场端的公螺纹螺接 的螺距。

在接箍上两段不同螺距的母螺紋的结合部设置 用于消除不完整螺紋的缺 口, 钢管现场端的公螺纹小端端面和钢管工厂端的 公螺纹小端端面相互紧密接 触, 形成轴向过盈配合。

或者: 钢管现场端的公螺纹小端包括第一轴向配合面 和第二轴向配合面, 在第一轴向配合面和第二轴向配合面间有第一 径向配合面; 相应地, 钢管工厂 端的公螺纹小端也包括第三轴向配合面和第四 轴向配合面, 在第三轴向配合面 和第四轴向配合面间有第二径向配合面; 所述第一轴向配合面和第三轴向配合 面间相互紧密接触, 形成第一轴向过盈配合; 所述第二轴向配合面和第四轴向 配合面间相互紧密接触, 形成第二轴向过盈配合; 所述第一径向配合面与第二 径向配合面间相互紧密接触, 形成径向过盈或径向过盈为主的过盈配合。

本发明提供的技术方案二, 一种钢管的螺纹连接结构, 包括钢管工厂端、 钢管现场端和接箍, 钢管工厂端和钢管现场端的端部均具有公螺纹 , 接箍具有 与所述公螺纹配合的母螺纹; 钢管工厂端的公螺纹与接箍一端的母螺纹螺接 , 钢管现场端的公螺纹与接箍另一端的母螺纹螺 接; 其特征是: 钢管工厂端具有 公螺纹的小端端面与钢管现场端具有公螺紋的 小端端面在利用接箍接合后是相 互紧密接触的, 且钢管工厂端的公螺纹与钢管现场端的公螺紋 的旋转方向相反。

在接箍上两段不同螺距的母螺紋的结合部设置 用于消除不完整螺纹的缺 口, 钢管现场端的公螺纹小端端面和钢管工厂端的 公螺纹小端端面相互紧密接 触, 形成轴向过盈配合。

或者: 钢管现场端的公螺紋小端包括第一轴向配合面 和第二轴向配合面, 在第一轴向配合面和第二轴向配合面间有第一 径向配合面; 相应地, 钢管工厂 端的公螺纹小端也包括第三轴向配合面和第四 轴向配合面, 在第三轴向配合面 和第四轴向配合面间有第二径向配合面; 所述第一轴向配合面和第三轴向配合 面间相互紧密接触, 形成第一轴向过盈配合; 所述第二轴向配合面和第四轴向 配合面间相互紧密接触, 形成第二轴向过盈配合; 所述第一径向配合面与第二 径向配合面间相互紧密接触, 形成径向过盈或径向过盈为主的过盈配合。

本发明利用钢管工厂端螺纹的螺距小于钢管现 场端螺纹的螺距, 克服了技 术偏见, 使得钢管工厂端的公螺纹小端端面 5 和钢管现场端公螺纹小端端面 5 可以直接接触, 使得钢管的连接密封性能更好。

本发明更注重钢管现场端公螺纹为 API螺纹, 钢管工厂端螺纹的螺距小于 钢管现场端螺纹的螺距, 利用这样的螺紋与接箍连接, 更有利于油田使用和工 厂的加工, 有巨大的实用价值和经济效益。 这时候就要注意: a、 接箍的长度小 于 API的接箍长度; b、 在接箍中间螺纹的交汇处是完整螺纹 (完整牙形) , 如 果不能保证是完整螺紋, 在加工时要把不完整螺纹消除掉如图 6所示。

本发明所述的钢管为油管、 套管或管线管

附图说明

图 1是现有的 API圆螺纹和 API偏体形螺纹的连接结构示意图。

图 2是现有的油管或套管的特殊螺纹连接的结构 意图。

图 3是现有的半特殊螺纹连接结构示意图。

图 4是本发明实施例 1的结构示意图。

图 5是本发明实施例 2的结构示意图。

图 6是本发明接箍消除不完整螺纹图。

图 7是图 4密封面的放大。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步 说明。

实施例 1

一种钢管的螺纹连接结构, 包括钢管工厂端 1、 钢管现场端 2和接箍 3, 钢 管工厂端 1的端部具有公螺纹, 钢管现场端 2的端部也具有公螺纹, 接箍 3具 有母螺纹, 钢管工厂端 1 的公螺纹与接箍 3—端的母螺紋螺接, 钢管现场端 2 的公螺纹与接箍 3另一端的母螺纹螺接, 其特征是: 在利用接箍 3将两根钢管 接合后, 一根钢管的钢管工厂端 1具有公螺纹的小端端面 5与另一根钢管的钢 管现场端 2具有公螺纹的小端端面相互紧密接触; 且钢管工厂端 1 的公螺纹与 钢管现场端 2的公螺纹同时为右旋螺紋或左旋螺纹; 钢管工厂端 1 的公螺纹的 螺距小于钢管现场端 2的公螺纹的螺距; 同样地, 接箍 3上的母螺紋与钢管工 厂端 1的公螺纹螺接的螺距小于与钢管现场端 2的公螺纹螺接的螺距。

形成轴向, 径向过盈配合的具体方式是, 钢管现场端 2 的公螺纹小端包括 第一轴向配合面 7和第二轴向配合面 8,在第一轴向配合面 7和第二轴向配合面 8间有第一径向配合面 9; 相应地, 钢管工厂端 1的公螺纹小端也包括第三轴向 配合面和第四轴向配合面, 在第三轴向配合面和第四轴向配合面间有第二 径向 配合面; 所述第一轴向配合面 7和第三轴向配合面间相互紧密接触, 形成第一 轴向过盈配合; 所述第二轴向配合面 8和第四轴向配合面间相互紧密接触, 形 成第二轴向过盈配合; 所述第一径向配合面 9与第二径向配合面间相互紧密接 触, 形成径向或径向为主的过盈配合。 所谓以径向过盈为主是指径向配合面的 过盈量大于轴向配合面的过盈量。

另一种方式是, 在接箍 3 上两段不同螺距的母螺紋的结合部设置用于消 除 不完整螺纹的缺口 6。这时钢管现场端的公螺纹小端端面与钢管 厂端的公螺纹 小端端面都是平面, 只形成轴向过盈配合, 没有径向过盈配合。

例如, 在规格为 9"5/8, 壁厚 11.99mm, 钢级 P110, 接箍 3具有母螺纹(接 箍 3—端的螺紋螺距为 6牙 /英寸, 另一端的螺纹螺距为 5牙 /英寸), 钢管工厂 端 1的公螺紋与接箍 3—端的母螺纹连接, 钢管现场端 2的公螺纹与接箍 3另 一端的母螺纹连接, 钢管工厂端 1 的公螺纹与钢管现场端 2的公螺纹同时为右 旋螺纹。 钢管工厂端 1的螺紋螺距是 6牙 /英寸 (4.23mm), 钢管现场端 2的螺 紋螺距为 5牙 /英寸 (5.08mm), 钢管现场端 2的公螺紋小端端面 5和钢管工厂 端 1的公螺纹小端端面 5是相互紧密接触的,形成两个 15°台阶金属密封面轴向 过盈, 和一个带锥度的面径向过盈的金属密封, 见图 4。 见图 7.

实施例 2

一种钢管的螺纹连接结构, 包括钢管工厂端 1、 钢管现场端 2和接箍 3, 钢 管工厂端 1和钢管现场端 2的端部均具有公螺紋, 接箍 3具有与所述公螺纹配 合的母螺纹; 钢管工厂端 1的公螺纹与接箍 3—端的母螺纹螺接, 钢管现场端 2 的公螺纹与接箍 3另一端的母螺纹螺接; 其特征是: 钢管工厂端 1具有公螺纹 的小端端面 5与钢管现场端 2具有公螺纹的小端端面在利用接箍 3接合后是相 互紧密接触的, 且钢管工厂端 1 的公螺纹与钢管现场端 2的公螺紋的旋转方向 相反。

形成轴向, 径向过盈配合的具体方式是, 钢管现场端 2 的公螺纹小端括第 一轴向配合面 7和第二轴向配合面 8, 在第一轴向配合面 7和第二轴向配合面 8 间有第一径向配合面 9; 相应地, 钢管工厂端 1的公螺纹小端也包括第三轴向配 合面和第四轴向配合面, 在第三轴向配合面和第四轴向配合面间有第二 径向配 合面; 所述第一轴向配合面 7和第三轴向配合面间相互紧密接触, 形成第一轴 向过盈配合; 所述第二轴向配合面 8和第四轴向配合面间相互紧密接触, 形成 第二轴向过盈配合; 所述第一径向配合面 9与第二径向配合面间相互紧密接触, 形成径向过盈或径向过盈为主的配合。 所谓以径向过盈为主是指径向配合面的 ii^i^ f?由向酉己^ " 的 0

另一种方式是, 在接箍 3 上两段不同螺距的母螺纹的结合部设置用于消 除 不完整螺紋的缺口 6。这时钢管现场端的公螺纹小端端面与钢管 厂端的公螺纹 小端端面 5都是平面, 只形成轴向过盈配合, 没有径向过盈配合。

例如, 在规格为 2"7/8, 壁厚 5.51mm, 钢级 P110, 接箍 3具有母螺纹, 钢 管工厂端 1的公螺纹与接箍 3—端的母螺纹连接, 钢管现场端 2的公螺纹与接 箍 3另一端的母螺紋连接, 钢管工厂端 1 的公螺紋为左旋螺纹, 钢管现场端 2 的公螺纹同时为右旋螺纹, 螺纹齿形为三角形圆螺紋。 钢管工厂端 1 的公螺纹 的螺距是 8 牙 /英寸 (3.175mm), 钢管现场端 2 的公螺纹螺距为 8 牙 /英寸 (3.175mm), 钢管现场端 2的公螺纹小端端面和钢管工厂端 1的公螺纹小端端 面 5是相互紧密接触的形成一个轴向过盈 0°台阶, 见图 5。

本申请所述钢管工厂端 1的螺纹是指在生产厂家连接接箍 3和钢管的螺紋; 钢管现场端 2的螺纹是指在钢管的使用现场 (如油田) 将钢管与接箍 3连接时 的螺纹。 所述钢管工厂端 1的公螺纹小端端面 5和钢管现场端 2的公螺纹小端 端面是指钢管的端面 (该端面可以是平面, 也可以是曲面; 还可以在钢管工厂 端 1 的公螺纹小端和钢管现场端 2的公螺纹小端分别设置两个端面, 形成如上 所述的第一轴向配合面 7和第二轴向配合面 8,并在第一轴向配合面 7和第二轴 向配合面 8间设置第一径向配合面 9)。 由于钢管的 API螺纹段是锥形的, 因此 该锥形螺纹段的公螺紋大端端面是一个假想的 端面, 该大端端面位于锥形螺纹 段与钢管的接合面; 该锥形螺纹段的公螺纹小端端面一般是即指上 述钢管的端 面。

本申请所述的钢管可以是普通钢管; 但是特别适用于油田所用的油管、 套 管或管线管, 因为这类管件的长度比较长, 承受的扭矩特别大。 在本申请中, 当钢管现场端 2端部的公螺纹是 API螺纹时, 接箍 3的长度小于该规格的 API 接箍的长度。