一种天然气开采用三线螺纹接头的制作方法

本技术属于天然气开采，具体属于一种天然气开采用三线螺纹接头。

背景技术：

1、在天然气的开采过程中，油套管是必须的开采工具。几百根油套管通过螺纹接头连接起来，形成天然气的通道。现有的油套管连接接头包括api圆螺纹、偏梯形螺纹和特殊螺纹连接，api圆螺纹和偏梯形螺纹不具有气密封能力，无法用于天然气开采，特殊螺接头一般由扭矩台肩、金属密封及连接螺纹三部分组成，具有较好的气密封性能，可用于天然气开采。

2、在超深井、水平井、大位移井工况下以及在海洋环境中，开采天然气时螺纹接头受力复杂，因此对螺纹提出了更高的要求，需要螺纹接头上扣速度更快、连接强度和抗扭能力更强，但是由于现场操作条件苛刻，螺纹常常不容易入扣，且容易发生松动，从而造成接头密封性和连接强度的不足，进而导致接头失效。不管是单台肩连接还是双台肩连接，螺纹牙受力都不均匀，上述工况复杂，螺纹接头受到多种载荷的作用，因此对螺纹牙的承载能力有了更高的要求。

3、经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请公布号为cn 110608321 a，申请公布日为2019年12月24日，实用新型专利名称为“一种双线海洋隔水管接头”，该专利对上述api螺纹进行了改进。该接头包括相互配合的公接头和母接头；公接头的外锥螺纹包括公接头等齿宽螺纹段以及公接头变齿宽螺纹；母接头的内锥螺纹包括母接头等齿宽螺纹段以及母接头变齿宽螺纹段。该实用新型从理论上提出了优化螺纹应力分布的措施，有一定的效果，其不足之处在于：1)在(2/5l～1/2l)范围内同时改变内螺纹和外螺纹的牙宽，操作难度极大，且2/5l～1/2l的范围不合适；2)本实用新型的螺纹齿形为偏梯形，这种螺纹本身应力集中程度高，不改变螺纹齿形，只是改变内螺纹和外螺纹的牙宽，对优化螺纹受力效果不明显。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种天然气开采用三线螺纹接头，克服了现有技术中现有特殊螺纹接头上扣速度慢、气密封性能不足，易发生松动的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种天然气开采用三线螺纹接头，包括：

3、公接头，其上开有外螺纹，外螺纹接头一端设置直角外台肩，直角外台肩处沿圆周设置有多个凹槽，凹槽中固定有防松块，外螺纹接头另一端设置密封锥面；

4、母接头，其内部设置内螺纹，内螺纹接头一端设置有大端面，另一端设置密封球面；

5、外螺纹和内螺纹为三线螺纹，公接头与母接头旋合，防松块与大端面接触并固定，密封锥面和密封球面过盈配合。

6、进一步的，所述外螺纹和内螺纹的螺距p为5.08mm～8.47mm，锥度为1/16～1/12，内螺纹的齿高h为1.58mm～3.85mm。

7、进一步的，所述外螺纹的螺纹齿宽为q，所述内螺纹上靠近大端面的第1～3牙螺纹的齿宽分别为q-3△q，q-2△q，q-△q，其余螺纹齿宽为q。

8、进一步的，外螺纹的外螺纹承载面为圆弧形，外螺纹导向面由外螺纹导向面斜线、外螺纹导向面圆弧连接得到，外螺纹导向面斜线、外螺纹导向面圆弧的交点距中径线距离为b；外螺纹齿顶为一线段，宽度为a，外螺纹齿底为圆弧形；

9、内螺纹的内螺纹承载面为圆弧形，内螺纹导向面由内螺纹导向面斜线、内螺纹导向面圆弧连接得到，内螺纹导向面斜线、内螺纹导向面圆弧的交点距中径线距离为b；内螺纹齿底为一线段，宽度为a，内螺纹齿顶为圆弧形；

10、内螺纹齿高h小于外螺纹齿高h；

11、螺纹承载面割线与垂线夹角为β，外螺纹导向面斜线和内螺纹导向面斜线与垂线夹角为α。

12、进一步的，所述距离b取值范围为0.3mm～0.5mm；所述宽度a＝p/4，p为螺距；所述外螺纹齿高h与内螺纹齿高的h的差值范围是0.1mm～0.15mm；夹角β为50°～55°，夹角α为45°。

13、进一步的，公接头与母接头旋合后，外螺纹承载面、外螺纹导向面斜线、外螺纹导向面圆弧、外螺纹齿顶与内螺纹承载面、内螺纹导向面斜线、内螺纹导向面圆弧、内螺纹齿底过盈配合，过盈量0.15mm～0.25mm。

14、进一步的，所述密封锥面的锥度为1/3～1/2，密封球面的球面半径r为32mm～64mm。

15、进一步的，密封锥面与密封球面的径向过盈量为0.35mm～0.12mm。

16、进一步的，防松块与母接头接触的一侧有锯齿带。

17、进一步的，直角外台肩与大端面过盈配合作为主台肩；密封锥面另一端设置小端圆柱面，密封球面的另一端设置小端圆柱孔形成内台肩，小端圆柱面的小端面与内台肩作为辅助台肩，且小端面与内台肩不接触。

18、与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

19、本实用新型提供一种天然气开采用三线螺纹接头，内外螺纹均采用三线螺纹结构，上扣速度是普通单线螺纹的3倍；上扣完成后，公接头和母接头通过防松块锁紧，防止在冲击载荷的作用下公接头和母接头松脱，同时采用密封锥面与密封球面的过盈配合来实现对气体的密封，解决了现有技术中现有特殊螺纹接头上扣速度慢、气密封性能不足，易发生松动的问题。

20、本实用新型中的内外螺纹均的承载面为圆弧形，承载面接触面积更大，应力水平降低，承载面为凹面，可提供较高的连接效率和承载力，进一步的，导向面为圆弧和斜线的组合，易于上扣和认扣，且抗压缩能力强，解决了现有技术中接头螺纹对扣和认扣困难，承载能力弱的问题。

21、本实用新型中减小内螺纹大端面处的第1、2、3牙螺纹齿宽，台肩接触时，使第1牙啮合螺承载面存在3△q的间隙，第2牙啮合螺承载面存在2△q的间隙，第3牙啮合螺承载面存在△q的间隙，从而为拧紧后1～3牙螺纹较大的变形量预留了空间，可降低第1、2、3牙啮合螺纹承载面上的应力水平，使第1、2、3牙螺纹承受的载荷向后面的螺纹转移，内螺纹上各个螺纹牙受力均匀，提高接头的抗粘扣能力及连接效率。

22、综上，本实用新型接头的螺纹容易对扣和认扣、上扣速度快、不易发生松动、螺纹牙受力均匀、承载能力强，且气密封性能优良，在天然气开采中具有优异的使用前景。

技术特征：

1.一种天然气开采用三线螺纹接头，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种天然气开采用三线螺纹接头，其特征在于，所述外螺纹(6)和内螺纹(13)的螺距p为5.08mm～8.47mm，锥度为1/16～1/12，内螺纹的齿高h为1.58mm～3.85mm。

3.根据权利要求2所述的一种天然气开采用三线螺纹接头，其特征在于，所述外螺纹(6)的螺纹齿宽为q；所述内螺纹(13)上靠近大端面(15)的第1～3牙螺纹的齿宽分别为q-3△q，q-2△q，q-△q，其余螺纹齿宽为q。

4.根据权利要求1所述的一种天然气开采用三线螺纹接头，其特征在于，外螺纹(6)的外螺纹承载面(19)为圆弧形，外螺纹导向面由外螺纹导向面斜线(21)、外螺纹导向面圆弧(22)连接得到，外螺纹导向面斜线(21)、外螺纹导向面圆弧(22)的交点距中径线(24)距离为b；外螺纹齿顶(20)为一线段，宽度为a，外螺纹齿底(23)为圆弧形；

5.根据权利要求4所述的一种天然气开采用三线螺纹接头，其特征在于，所述距离b取值范围为0.3mm～0.5mm；所述宽度a＝p/4，p为螺距；所述外螺纹齿高h与内螺纹齿高的h的差值范围是0.1mm～0.15mm；夹角β为50°～55°，夹角α为45°。

6.根据权利要求4所述的一种天然气开采用三线螺纹接头，其特征在于，公接头(1)与母接头(2)旋合后，外螺纹承载面(19)、外螺纹导向面斜线(21)、外螺纹导向面圆弧(22)、外螺纹齿顶(20)与内螺纹承载面(19′)、内螺纹导向面斜线(21′)、内螺纹导向面圆弧(22′)、内螺纹齿底(20′)过盈配合，过盈量0.15mm～0.25mm。

7.根据权利要求1所述的一种天然气开采用三线螺纹接头，其特征在于，所述密封锥面(7)的锥度为1/3～1/2，密封球面(12)的球面半径r为32mm～64mm。

8.根据权利要求1所述的一种天然气开采用三线螺纹接头，其特征在于，密封锥面(7)与密封球面(12)的径向过盈量为0.35mm～0.12mm。

9.根据权利要求1所述的一种天然气开采用三线螺纹接头，其特征在于，防松块(17)与母接头(2)接触的一侧有锯齿带。

10.根据权利要求1所述的一种天然气开采用三线螺纹接头，其特征在于，直角外台肩(4)与大端面(15)过盈配合作为主台肩；密封锥面(7)另一端设置小端圆柱面(8)，密封球面(12)的另一端设置小端圆柱孔(11)形成内台肩(10)，小端圆柱面(8)的小端面(9)与内台肩(10)作为辅助台肩，且小端面(9)与内台肩(10)不接触。

技术总结本技术提供一种天然气开采用三线螺纹接头，包括：公接头，其上开有外螺纹，外螺纹接头一端设置直角外台肩，直角外台肩处沿圆周设置有多个凹槽，凹槽中固定有防松块，外螺纹接头另一端设置密封锥面；母接头，其内部设置内螺纹，内螺纹接头一端设置有大端面，另一端设置密封球面；外螺纹和内螺纹为三线螺纹，公接头与母接头旋合，防松块与大端面接触并固定，密封锥面和密封球面过盈配合。本发明克服了现有技术中现有特殊螺纹接头上扣速度慢、气密封性能不足，易发生松动的问题。技术研发人员：赵密锋,谢俊峰,胡芳婷,周波,耿海龙,艾正青,熊茂县,王孝亮,陈志涛,李岩,文志明,娄尔标,宋国志受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：20231219技术公布日：2024/7/4