一种应用于双通路连接器中的双层管接头结构

摘要

一种应用于双通路连接器中的双层管接头结构，涉及油田井下设施技术领域，包括油管本体，油管本体的结构包括第一主体段、第一锥段、第一缩颈段、第二锥段、第二主体段、第三锥段和第二缩颈段，第一主体段、第一缩颈段、第二主体段和第二缩颈段等4个区段的壁厚相等且直径依次减小；所述第一主体段上端的内侧加工有内螺纹，所述第一缩颈段的外侧加工有外螺纹，该外螺纹与第一主体段上端的内螺纹匹配。本发明采用一种规格的油管便可连接成双层管柱，减少了所需油管的种类，不但便于经常设施的管理，而且可大幅简化双层管柱的连接工艺，大幅提高施工速度。

说明书

技术领域

本发明属于油田井下设施技术领域，尤其涉及一种应用于双通路连接器中的双层管接头结构。

背景技术

采油工程中，油井或水井内需设置有用于在地面和井下底层之间形成过液通道的管道结构，称为管柱。管柱往往长达数百至数千米，由许多长度不足十米的油管串联而成，相邻两根油管之间通过密封锥螺纹密封连接。

随着技术的不断发展，双通路连接工艺中出现了带有夹层的双层管柱，即在直径较大的管柱内另设一根直径较小的管柱，使用时，液体通过夹层输送，以满足特殊的工艺需求。现有的双层管柱中，内外两层管柱分别由直径不同的两种油管首尾连接而成，这种结构的缺点在于：1、与单层管柱相比，双层管柱的连接过程繁琐，效率低；2、现有的双层管柱中，构成外层管柱的油管之间是通过密封锥螺纹实现密封连接的，而构成内层管柱的油管之间是通过插入式密封结构实现密封的，这种结构的弊端在于，内层油管的连接处无法承受管柱重量所产生的拉力载荷，使内外两层管柱的重力均作用在外层管柱上了，对外层管柱的结构强度提出了较高的要求。因此，有必要设计一种新型的双层管柱来解决上述问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种应用于双通路连接器中的双层管接头结构。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种应用于双通路连接器中的双层管接头结构，包括油管本体，油管本体的结构包括第一主体段、第一锥段、第一缩颈段、第二锥段、第二主体段、第三锥段和第二缩颈段，第一主体段、第一缩颈段、第二主体段和第二缩颈段等4个区段的壁厚相等且直径依次减小；

所述第一主体段上端的内侧加工有内螺纹，所述第一缩颈段的外侧加工有外螺纹，该外螺纹与第一主体段上端的内螺纹匹配；

所述第二主体段上端的内侧加工有内螺纹，所述第二缩颈段的外侧加工有外螺纹，该外螺纹与第二主体段上端的内螺纹匹配；

所述第二锥段上设置有过液通孔，过液通孔的轴线与所述油管本体的轴线平行。

作为进一步的技术方案，所述螺纹均为圆柱螺纹；

所述第一锥段的外侧与所述第一主体段上端的内口通过圆锥面配合，从而实现螺纹连接处的密封；

所述第三锥段的外侧与所述第二主体段上端的内口通过圆锥面配合，从而实现螺纹连接处的密封；

所述圆锥面的表面设置有密封垫。

作为进一步的技术方案，所述第一主体段上端的内螺纹为密封锥螺纹，相应地，所述第一缩颈段的外侧加工的外螺纹也为密封锥螺纹；

所述第一主体段上端的内螺纹为圆柱螺纹，相应地，所述第二缩颈段的外侧加工的外螺纹也为圆柱螺纹；

所述第二缩颈段下端的外侧设置有O型密封圈，O型密封圈用于保证连接处的密封。

作为进一步的技术方案，圆柱螺纹的牙型为三角形；圆柱螺纹为单线螺纹；圆柱螺纹的螺距大于螺纹的牙宽。

作为进一步的技术方案，所述第二缩颈段设置在一个单独的零件上，第二缩颈段插在所述第二主体段下端的内侧，第二缩颈段通过销钉固定连接在第二主体段的下端，并通过O型密封圈实现密封；

所述第二缩颈段下端的内侧加工有环形槽，对应地，所述第二缩颈段的外侧与该环形槽对应设置有轴向限位销，轴向限位销插在所述环形槽内；

所述销钉固定安装在第二主体段上，销钉的末端插入所述环形槽的槽底。

作为进一步的技术方案，所述第三锥段设置在一个单独的零件上，第三锥段套在所述第二缩颈段上，第三锥段的上端通过所述第二主体段的下端限位，第三锥段的下端插在第二缩颈段外侧的楔形空间中，所述密封垫固定在第三锥段外侧的锥面上。

作为进一步的技术方案，所述第二主体段的下端与所述第三锥段的上端通过螺旋面配合。

作为进一步的技术方案，所述第二主体段和第二缩颈段之间的配合面上设置有单向锁球机构。

本发明的有益效果为：

1、本发明中，油管本体上设置有直径不同的第一主体段和第二主体段，将众多油管本体连接在一起后，所有油管本体上的第一主体段连接成了外层管柱，所有油管本体上的第二主体段连接成了内层管柱，并通过过液通孔使外层管柱和内层管柱之间形成连通的过液通道。可见，本发明通过对油管本体的结构进行改进，使外层管柱和内层管柱彻底融为一体，并因此产生了如下几点好处：

1)采用一种规格的油管便可连接成双层管柱，减少了所需油管的种类，不但便于经常设施的管理，而且可大幅简化双层管柱的连接工艺，大幅提高施工速度。

2)内外两层管柱均可承受拉力载荷，并且在管内高压作用下长度稳定，形变量小。

3)内外层管柱之间通过第二锥段进行连接并提供支撑，可大幅提高管柱夹层内的承压能力，并大幅提高双层管柱整体的结构强度。

2、本发明中设置了多种密封方式，充分保证了内外两层管柱的密封。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是单根油管本体的结构示意图；

图3是本发明的另一种实施例的结构示意图；

图4是图3中A处的局部放大图；

图5是本发明的第三种实施例的结构示意图；

图6是图5中第二主体段与第二缩颈段之间的连接结构示意图；

图7是图6中B处的截面图；

图8是在图7的基础上设置单向锁球机构后的结构示意图；

图9是现有技术中双层管柱的结构意图。

图中：1、第一主体段，2、第一锥段，3、第一缩颈段，4、第二锥段，5、第二主体段，6、第三锥段，7、第二缩颈段，8、过液通孔，9、O型密封圈，10、销钉，11、密封垫，12、轴向限位销，13、环形槽，14、单向锁球机构。

图中，两个零件之间的配合面处的黑色填充区域为O型密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

实施例一：

如图1和图2所示，本实施例包括油管本体，油管本体的结构包括第一主体段1、第一锥段2、第一缩颈段3、第二锥段4、第二主体段5、第三锥段6和第二缩颈段7，第一主体段1、第一缩颈段3、第二主体段5和第二缩颈段7等4个区段的壁厚相等且直径依次减小。通过这样的设计，将两根油管本体插接后，便可在插接后的重合区段形成双层管结构。

如图1和图2所示，所述第一主体段1上端的内侧加工有内螺纹，所述第一缩颈段3的外侧加工有外螺纹，该外螺纹与第一主体段1上端的内螺纹匹配；所述第二主体段5上端的内侧加工有内螺纹，所述第二缩颈段7的外侧加工有外螺纹，该外螺纹与第二主体段5上端的内螺纹匹配。通过两处螺纹配合可将两根油管本体稳定地连接在一起，并使第一主体段1和第二主体段5的横截面同时承受管柱的拉力载荷，从而大幅增加了双层管柱整体的抗拉强度，以此降低了对油管本体壁厚的要求。

如图1和图2所示，所述第二锥段4上设置有过液通孔8，过液通孔8的轴线与所述油管本体的轴线平行。通过过液通孔8使外层管柱和内层管柱之间形成连通的过液通道。

具体实施时，需要对螺纹连接处进行密封，以保证外层管柱的内外两侧、内层管柱的内外两侧得以密封隔离。本实施例中，两处螺纹同时旋入，受现有机械加工手段的限制，很难保证两处螺纹同时拧紧。而本实施例中，所述螺纹均为圆柱螺纹；所述第一锥段2的外侧与所述第一主体段1上端的内口通过圆锥面配合，从而实现螺纹连接处的密封；所述第三锥段6的外侧与所述第二主体段5上端的内口通过圆锥面配合，从而实现螺纹连接处的密封；所述圆锥面的表面设置有密封垫11。通过在两处螺纹处设置了锥面密封结构，并在相应的圆锥面上设置了密封垫11，密封垫11被压缩后可实现密封，但对压缩量没有精确要求，因此可使两段螺纹连接处同步实现密封。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于螺纹连接处的密封方式。

如图3所示，本实施例中，所述第一主体段1上端的内螺纹为密封锥螺纹，相应地，所述第一缩颈段3的外侧加工的外螺纹也为密封锥螺纹。密封锥螺纹为密封螺纹，拧紧后便可实现密封。

所述第一主体段1上端的内螺纹为圆柱螺纹，相应地，所述第二缩颈段7的外侧加工的外螺纹也为圆柱螺纹。圆柱螺纹只能承受拉力载荷，而不能实现密封。因此，本实施例在所述第二缩颈段7下端的外侧设置有O型密封圈9，O型密封圈9用于保证连接处的密封。但此种密封结构的缺点是，O型密封圈9容易在安装过程中被刮伤，从而影响密封可靠性。

实际操作中，由于两处螺纹之间的距离长达数米，若想保证上下两处螺纹需要同时旋入，必须对两处螺纹的间距尺寸的精度提出较高要求，但尺寸精度的要求必然大幅增加制造成本。为了降低上述的精度要求，本实施例对螺纹的结构进行了特殊设计。如图4所示，本实施例中，圆柱螺纹的牙型为三角形；圆柱螺纹为单线螺纹；圆柱螺纹的螺距大于螺纹的牙宽。这样的设计允许圆柱螺纹对扣时存在一定的位置偏差，圆柱螺纹入扣时对内外螺纹的对扣位置的包容性大幅增强，从而降低了对两处螺纹的间距尺寸的精度要求。但这种螺纹结构的缺点是，螺纹连接处虽能承受拉力载荷，但被螺纹连接的两个部位可轴向串动，对井下施工造成一定的不确定影响。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于螺纹连接处的密封方式。

如图5、6、7所示，本实施例中，所述第二缩颈段7设置在一个单独的零件上，第二缩颈段7插在所述第二主体段5下端的内侧，第二缩颈段7通过销钉10固定连接在第二主体段5的下端，并通过O型密封圈9实现密封；所述第二缩颈段7下端的内侧加工有环形槽13，对应地，所述第二缩颈段7的外侧与该环形槽13对应设置有轴向限位销12，轴向限位销12插在所述环形槽13内；所述销钉10固定安装在第二主体段5上，销钉10的末端插入所述环形槽13的槽底。

采用本实施例时，上下两根油管本体的连接过程如下：

步骤1，连接两根油管本体时，第二缩颈段7处的螺纹先被拧紧，以保证螺纹连接紧密不松动，并保证密封垫11被压紧至一定程度。

步骤2，进一步对上面的油管本体施加扭转力矩，当扭转力矩增大至一定值后，销钉10被剪断，进而使上面的油管本体得以继续旋转，继而将上侧的密封锥螺纹拧紧，以保证密封锥螺纹处的密封。

实施例四：

本实施例与实施例三的区别在于：

如图5所示，所述第三锥段6设置在一个单独的零件上，第三锥段6套在所述第二缩颈段7上，并且只能沿轴向滑动而不能旋转，第三锥段6的上端通过所述第二主体段5的下端限位，第三锥段6的下端插在第二缩颈段7外侧的楔形空间中，所述密封垫11固定在第三锥段6外侧的锥面上。所述第二主体段5的下端与所述第三锥段6的上端通过螺旋面配合。

上述结构中，第三锥段6设置成可动结构，第二主体段5与第二缩颈段7相对旋转后，第三锥段6与第二主体段5也相对旋转，旋转过程中，在所述螺旋面的作用下，第三锥段6被向下推动，从而进一步压缩密封垫11，使密封效果得到进一步改善。

需要说明的是，在机械传动领域，通过螺旋面的配合将旋转运动转化为轴向移动在现有技术中的离合器等零部件中早有应用，其结构和原理被本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。

实施例五：

作为进一步的技术方案，所述第二主体段5和第二缩颈段7之间的配合面上设置有单向锁球机构14。拧紧过程中，单向锁球机构14处于非锁死状态，使图5中的第二主体段5与第二缩颈段7得以相对旋转，以实现相应功能。拆卸过程中，单向锁球机构14处于锁紧状态，第二主体段5与第二缩颈段7不能相对旋转，从而保证第二缩颈段7可随第二主体段5一同旋转，以便顺利拆下。需要说明的是，单向锁球机构14常见于超越离合器中，其结构和原理被本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。