本發(fā)明涉及油井管技術(shù)，特別涉及一種用于油井管的氣密封連接結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
隨著石油工業(yè)的發(fā)展，開采難度越來越高，API螺紋已經(jīng)不能滿足油田對螺紋連接的油井管氣密封性、連接強度、耐蝕能力等性能要求。就塔里木三超氣井而言，由于作業(yè)用油井管承受較大的拉伸、壓縮、內(nèi)壓等作用，一般特殊連接形式的油井管使用風(fēng)險也很大。因此，需要開發(fā)相適應(yīng)的特殊螺紋連接形式，以適應(yīng)開采需求。現(xiàn)有油井管螺紋連接形式，螺紋承載面以正角度為主，并且公、母頭的承載面角度完全一致。公、母螺紋沒有適應(yīng)拉伸、壓縮等工況的間隙設(shè)計。沒有密封面，或者密封面結(jié)構(gòu)只是兩段式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種用于油井管的氣密封連接結(jié)構(gòu)，可以保證螺紋連接100%達到與管體等強，包括在承受拉伸、壓縮、內(nèi)壓、外壓等各種負載時，在綜合載荷達到100%管體設(shè)計強度的條件下，接頭連接處不會發(fā)生失效；中國首個通過ISO13697的Ⅳ級試驗評估，并且壓縮效率達到100%。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于油井管的氣密封連接結(jié)構(gòu)，其特征是，包括管體和接箍之間配合的螺紋結(jié)構(gòu)和密封面結(jié)構(gòu)；所述的管體螺紋為外螺紋，偏梯形螺紋；所述的接箍螺紋為內(nèi)螺紋，偏梯形螺紋；所述管體的密封面包括管體端部端側(cè)的外主密封面、與外主密封面一側(cè)相連、位于端面的第一外輔助密封面、與外主密封面另一側(cè)相連的第二外輔助密封面；所述接箍的密封面包括對應(yīng)管體外主密封面的內(nèi)主密封面、對應(yīng)管體第一外輔助密封面的內(nèi)輔 助密封面；所述的管體承載面角度在-1°～-10°之間，接箍承載面角度在-1°2′～-12°30′之間；所述的管體引導(dǎo)面角度在5°～15°之間，接箍引導(dǎo)面角度在5°2′～17°30′之間；管體和接箍螺紋擰接后，負角度承載面的螺紋、第一外輔助密封面與內(nèi)主密封面共同形成楔形結(jié)構(gòu)。進一步，所述的管體、接箍的螺紋的齒高為1～3mm、螺距3～6mm、螺紋錐度2%～12%。所述的管體螺紋與接箍螺紋在高度方向上有0.1～0.5mm的間隙，在寬度方向上有0.05～0.35mm間隙。即所述管體螺紋的齒高小于接箍螺紋的齒高，在0.1～0.5mm之間。所述的管體螺紋的齒寬比接箍螺紋齒寬窄，間隙為0.05～0.35mm。另外，本發(fā)明所述的管體螺紋與接箍螺紋齒形接觸的圓弧配合均留有間隙，間隙大小為0.001～1mm。所述的管體的外主密封面及第一、第二外輔助密封面均為錐面。所述的管體外主密封面與軸線角度在20°-45°之間，第一外輔助密封面與軸線角度在50°-90°之間，第二外輔助密封面與軸線的角度在2°-15°之間。再有，本發(fā)明所述的管體第一、第二外輔助密封面與外主密封面之間為圓弧過渡，且兩個圓弧半徑相同，為0.2～1.0mm。本發(fā)明連接由帶有外螺紋和密封面的管體與帶有內(nèi)螺紋和密封面的接箍組成。其中，管體螺紋是偏梯形，密封面三段結(jié)構(gòu)；接箍螺紋是偏梯形螺紋，密封面為兩段結(jié)構(gòu)。在管體、接箍螺紋擰接以后，負角度承載面的螺紋、第一外輔助密封面、內(nèi)主密封面共同形成非常穩(wěn)定的楔形結(jié)構(gòu)，牢固主密封面效果，增加密封的可靠性。本發(fā)明管體、接箍螺紋為：螺紋齒高范圍1-3mm、螺距范圍3～6mm、螺紋錐度范圍2%～12%；管體螺紋的齒高小于接箍齒高，留有0.1～0.5mm的徑向間隙，用以儲存更多的螺紋脂，降低擰接后螺紋脂聚集所帶來的有害應(yīng)力。管體螺紋的齒寬比接箍螺紋齒寬窄，除了儲存螺紋脂以外，考慮到螺紋承受壓縮時需要引導(dǎo)面更快、更多的承受壓縮載荷，減輕對于密封面的影響，軸向間隙在0.05～0.35mm之間。齒形接觸的圓弧配合均留有間隙，0.001～1mm之間，提升螺紋在彎曲等負荷加載下的柔性。承載面角度在-1°～-10°之間，同時接箍螺紋承載面負角度比管體螺紋承載面負角度略小，范圍在-1°2′～-12°30′之間，該角度偏差可以在拉伸時自然形成面與面的完全貼合，形成可靠接觸，保證拉伸強度。引導(dǎo)面角度在5°～15°之間，同時接箍螺紋引導(dǎo)面角度比管體螺紋略大，范圍在5°2′～17°30′之間，保證在壓縮（包括彎曲時）時自然形成面與面的完全貼合，保證接觸可靠。本發(fā)明管體的三段密封面都是錐面，外主密封面起主要密封作用，第一外輔助密封面起輔助密封，以及控制扭矩作用；與負角度螺紋在整體結(jié)構(gòu)上起楔形穩(wěn)定作用。第一、第二外輔助密封面分別與外主密封面有圓弧過渡，且兩個圓弧半徑相同，使得主密封面在微觀上保持平衡，可以使應(yīng)力平均分布。而且，呈錐度的第二外輔助密封面可提升彎曲下的外主密封面的密封效果。本發(fā)明與中國專利200820144761.4和02209453.9所公開的接頭相比：本發(fā)明結(jié)構(gòu)承載面為負角度的螺紋和輔助密封面一結(jié)合，在整體連接上形成了楔形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，固化了主密封面的效果。而上述兩個專利承載面是正角度，無法形成本發(fā)明結(jié)構(gòu)效果。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的螺紋部分，除了承載面負角度之外，對于齒頂、齒側(cè)、圓弧等處都有間隙的要求，并且根據(jù)作用的不同，齒頂和齒側(cè)間隙的要求也不相同。和上述兩個專利不同。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的螺紋，對于管體和接箍承載面的角度有偏差，對于管體和接箍引導(dǎo)面的角度也有偏差，形成較好的連接效果。和上述兩個專利不同。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的管體密封面是三段式，增加了抗彎曲效果，上述兩個專利是兩段式，本發(fā)明結(jié)構(gòu)和上述兩個專利不同。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的主密封面與另外兩段輔助密封面圓弧設(shè)計一致，形成類似于彈簧的平衡系統(tǒng)，和上述兩個專利不同。本發(fā)明與中國專利201110205192.6的接頭相比：該專利是一種螺紋， 本發(fā)明結(jié)構(gòu)是一種整體上形成楔形效果的螺紋和密封面結(jié)合的連接形式。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的螺紋的齒頂、齒側(cè)、圓弧過渡均留有間隙，并且根據(jù)作用的不同，齒頂和齒側(cè)間隙的要求也不相同，進一步提升了抗壓縮、抗彎曲的能力。該專利齒頂留有徑向間隙，其余均接觸。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的管體螺紋和接箍螺紋的承載面角度有偏差，在拉升狀態(tài)下提升連接效果。和該專利不同。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的管體螺紋和接箍螺紋的引導(dǎo)面角度有偏差，在壓縮狀態(tài)下提升連接效果。和該專利不同。本發(fā)明是國內(nèi)首個通過ISO13679Ⅳ級試驗中的A系和B系試驗。本發(fā)明的優(yōu)點在于：1.管體和接箍螺紋的承載面負角度差異化設(shè)計，保證拉伸時承載面受力均勻，提升螺紋抗拉伸安全系數(shù)。2.管體和接箍螺紋的引導(dǎo)面角度差異化設(shè)計，保證螺紋承受壓縮（包括彎曲時）時引導(dǎo)面的良好接觸，提升螺紋抗壓縮、抗彎曲的安全系數(shù)。3.管體的兩個輔助密封面分別與主密封面有圓弧過渡，且兩個圓弧半徑保持一致，相同的圓弧使得主密封面在微觀上受力平衡，可以使應(yīng)力平均分布。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例中管體和接箍螺紋承載面與密封面形成楔形結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為本發(fā)明實施例中管體端部的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實施例中管體和接箍螺紋的承載面、引導(dǎo)面配合的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式參見圖1～圖4，本發(fā)明的用于油井管的氣密封連接結(jié)構(gòu)，其包括管體1和接箍2之間配合的螺紋結(jié)構(gòu)和密封面結(jié)構(gòu)；所述的管體1螺紋為外螺紋，偏梯形螺紋；所述的接箍2螺紋為內(nèi)螺紋，偏梯形螺紋；所述管體1 的密封面包括管體端部端側(cè)的外主密封面11、與外主密封面11一側(cè)相連、位于端面的第一外輔助密封面12、與外主密封面11另一側(cè)相連的第二外輔助密封面13；所述接箍2的密封面包括對應(yīng)管體外主密封面11的內(nèi)主密封面21、對應(yīng)管體第一外輔助密封面12的內(nèi)輔助密封面22；所述的管體螺紋1承載面15角度在-1°～-10°之間，接箍2螺紋承載面23角度在-1°2'～-12°30'之間；所述的管體螺紋1引導(dǎo)面14角度在5°～15°之間，接箍2螺紋引導(dǎo)面24角度在5°2'～17°30'之間；管體1螺紋和接箍2螺紋擰接后，負角度承載面15、23的螺紋、第一外輔助密封面12與對應(yīng)的內(nèi)輔助密封面22共同形成楔形結(jié)構(gòu)A。進一步，所述的管體1螺紋、接箍2螺紋的齒高為1～3mm、螺距3～6mm、螺紋錐度2%～12%；管體螺紋的齒高小于接箍螺紋的齒高。參見圖4，所述的管體1螺紋與接箍2螺紋在高度方向上有0.1～0.5mm的間隙B，寬度方向上有0.05～0.35mm的間隙C。本發(fā)明所述的管體1螺紋與接箍2螺紋的齒形接觸的圓弧配合均留有間隙D，間隙D大小為0.001～1mm。所述的管體1的外主密封面11及第一、第二外輔助密封面12、13均為錐面。所述的管體1外主密封面11與軸線角度在20°-45°之間，第一外輔助密封面12與軸線角度在50°-90°之間，第二外輔助密封面13與軸線的角度在2°-15°之間。參見圖3，本發(fā)明所述的管體1第一、第二外輔助密封面12、13與外主密封面11之間為圓弧過渡，且兩個圓弧r1、r2半徑相同。所述的圓弧半徑為0.2～1.0mm。本發(fā)明通過上述結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證了螺紋連接100%達到與管體等強，包括在承受拉伸、壓縮、內(nèi)壓、外壓等各種負載時，在綜合載荷達到100%管體設(shè)計強度的條件下，接頭連接處不會發(fā)生失效。