氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭的製作方法

2023-05-07 06:57:26 2

專利名稱：氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於石油鑽採中的油管或套管連接接頭結構。
背景技術：
油管和套管是石油鑽採過程中要求高、用量大的深度機械加工產品。在實際的使用中，是採用螺紋將單根油管或套管連接成為長達數千米，並且能夠承受數百大氣壓的長管柱，相當於一個管狀高壓容器。其中，螺紋連接的技術性能是能否保證鑽採過程安全可靠的關鍵。在我國常規使用的是API標準的圓螺紋和偏梯形螺紋接頭，但這種接頭的最大缺點是連接強度低、氣密封性能差。隨著油、氣井鑽井環境的日益苛刻和油氣開採技術的迅速發展，普通的API標準接頭已不能滿足現有的工程技術要求。
發明內容本實用新型的目的是提供一種連接強度高、氣密性能好的螺紋連接接頭結構。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭，包括帶外螺紋的管體，在管體外套有帶內螺紋的接箍，內螺紋及外螺紋具有導向面及負角度承載面，其特徵在於所述負角度承載面的角度為-3° -5°，在所述管體的端部形成有圓錐密封面，該圓錐密封面與所述接箍的內壁過盈配合達到密封目的，過盈長度大於17. 8mm。優選地，所述導向面牙頂的圓弧倒角的倒角半徑小於0. 5mm。優選地，所述外螺紋的齒頂與所述內螺紋之間留有大於0. 25mm的間隙。優選地，在所述接箍位於所述內螺紋後端的內壁上形成有負角度抗扭距臺肩，該角度為-17°，所述管體的端面與該負角度抗扭距臺肩相配合。優選地，所述管體的端面與所述圓錐密封面之間通過密封圓鼻端過渡，所述負角度抗扭距臺肩與所述接箍之間的過渡結構與該密封圓鼻端相配合。優選地，在所述管體與所述接箍的內壁連接處分別形成有一角度為15°的管體內壁倒角及接箍內壁倒角。本實用新型的優點是1、接頭連接強度高，可以與管體等強度匹配，甚至有的高於管體，適用於深井、超深井；2、密封可靠，適用於高壓氣井、油井和熱採井；3、抗彎能力強，適用於斜井、大位移井和水平井；4、上扣容易，可快速上扣且不易錯扣，適用於沙漠、海洋上等惡劣環境下的鑽井作業；5、抗粘扣性能好，可以反覆上卸扣而不損傷螺紋；6、抗過扭矩能力強；7、耐腐蝕性能好。

圖1為本實用新型提供的一種氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭的剖面局部示意圖；圖2為圖1中A部分的放大圖；圖3為圖1中B部分的放大圖。
具體實施方式
為使本實用新型更明顯易懂，茲以一優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。為了改進普通API標準螺紋接頭存在的不足，本實用新型在API標準的基礎上，採用了非API標準的特殊結構螺紋設計，即尺寸、鋼級、壁厚依據API規範，而在連接的結構上採用特殊螺紋連接結構的設計，增加了抗扭距臺肩，金屬對金屬圓錐密封等特殊結構，極大提高了螺紋連接的強度可靠性。本實用新型提供的一種氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭可以用在油管或套管上，如圖1所示，包括帶外螺紋的管體1，在管體1外套有帶內螺紋的接箍2。結合圖2，內螺紋及外螺紋具有導向面3及負角度承載面4，負角度承載面4的角度為-3° -5°。一般螺紋接頭的承載面的角度都為正角。目的是通過過盈嚙合，形成若干個不確定的金屬對金屬接觸密封面，從而達到密封的作用。有些螺紋的承載面雖然能夠達到負角度，但一般與軸線垂直線的負角度不會超過2°，這種類型的負角度雖然承載面的承載能力比正角度的牙型強，但還是達不到承載能力與管體相同的程度。在特殊的油氣田鑽採中，仍無法得到廣泛的使用。而在本實用新型中，負角度承載面4的角度(即，負角度承載面4與螺紋軸線垂直線之間的夾角)為-3° -5°，其主要作用是加大螺紋承受載荷的能力。同時該負角度承載面4不起到密封的作用。這與一般 0. 5mmR，雖然大圓弧的圓弧倒角，使螺紋的上扣與對扣較為方便，但其防脫扣和在大彎曲狀態下，抗衝擊載荷的能力大為下降，遇到有較大彎曲狀態鑽採的情況下，極易脫扣。而在本實用新型中的圓弧倒角11的倒角半徑小於0. 5mm，特點是在保證上扣與對扣方便的情況下，不易脫扣，在較大彎曲狀態下，抗衝擊載荷的能力強，滿足了特殊大彎曲鑽採的條件，可靠性好，不易脫扣。外螺紋的齒頂與內螺紋之間留有大於0. 25mm的間隙10。在一般的螺紋連接中，齒頂間隙都較小，原因是螺紋的承載面要起到主要的密封作用，而在本實用新型中，外螺紋的齒頂與內螺紋之間留有大於0. 25mm的間隙10，是因為承載面4不作為主要的密封面，同時能夠在較大彎曲角度時，留有伸展的餘地。較大的齒頂間隙10還能夠貯存較多的特種螺紋脂，增加螺紋的密封性能，所以該結構設計極大提高了螺紋連接在較大彎曲或衝擊載荷下的密封性能和連接可靠性。結合圖3，在所述接箍2位於所述內螺紋後端的內壁上形成有負角度抗扭距臺肩 7，該角度為-17°，管體1的端面與該負角度抗扭距臺肩7相配合。一般螺紋接頭都不採用抗扭矩臺肩的設計，有些設計採用負角度抗扭距臺肩設計也因其角度較小而起不到抗扭距過載的要求。而本實用新型的負角度抗扭距臺肩7，其負角度較大，為負17°，當上扣時如果扭矩過載，這時負角度抗扭距臺肩7就會產生向外的推力，扭矩過載越大，產生的作用力使圓錐密封面5的結合越緊密，使密封性能更好，負角度抗扭距臺肩7即保證了上扣的準確性，也提高了螺紋接頭的氣密封性能，同時負角度抗扭距臺肩7還起到了輔助密封的作用。管體1的端面與圓錐密封面5之間通過密封圓鼻端6過渡，負角度抗扭距臺肩7 與接箍2之間的過渡結構與該密封圓鼻端6相配合。密封圓鼻端6是圓錐密封面5與負角度抗扭距臺肩7的過度端，大弧度的圓弧即保證了圓錐密封面5嚙合導入平穩，又確保當產生過載扭矩時，負角度抗扭距臺肩7產生的反向推力能夠均勻傳導到圓錐密封面5，確保圓錐密封面5的結合更加緊密，而不會產生局部應力集中，同時由於圓錐密封面5是過盈配合，密封圓鼻端6能有效防止該部分的脫扣的發生，重複上扣同樣能保持良好的密封性。在管體1與接箍2的內壁連接處分別形成有一角度為15°的管體內壁倒角8及接箍內壁倒角9。一般螺紋接頭管體與接箍內壁連接端沒有詳細的要求，由於結合的不緊密容易引起該部分的電化學腐蝕，大量的使用實例表明所有螺紋接頭失效，大部分是由於電化學腐蝕而引起。而本實用新型的接頭，連接端有一過渡倒角，倒角為15°，當上扣擰緊之後，由於過盈配合產生的變形使連接端完全緊密結合，避免了局部的電化學腐蝕產生，確保了螺紋接頭的使用可靠性。
權利要求1.一種氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭，包括帶外螺紋的管體(1)，在管體(1) 外套有帶內螺紋的接箍(2)，內螺紋及外螺紋具有導向面(3)及負角度承載面(4)，其特徵在於所述負角度承載面(4)的角度為-3° -5°，在所述管體(1)的端部形成有圓錐密封面(5)，該圓錐密封面(5)與所述接箍(2)的內壁過盈配合達到密封目的，過盈長度大於 17. 8mm。
2.如權利要求1所述的一種氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭，其特徵在於所述導向面(3)牙頂的圓弧倒角(11)的倒角半徑小於0. 5mm。
3.如權利要求1所述的一種氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭，其特徵在於所述外螺紋的齒頂與所述內螺紋之間留有大於0. 25mm的間隙(10)。
4.如權利要求1所述的一種氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭，其特徵在於在所述接箍(2)位於所述內螺紋後端的內壁上形成有負角度抗扭距臺肩(7)，該角度為-17°， 所述管體(1)的端面與該負角度抗扭距臺肩(7)相配合。
5.如權利要求4所述的一種氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭，其特徵在於所述管體(1)的端面與所述圓錐密封面(5)之間通過密封圓鼻端(6)過渡，所述負角度抗扭距臺肩(7)與所述接箍(2)之間的過渡結構與該密封圓鼻端(6)相配合。
6.如權利要求1所述的一種氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭，其特徵在於在所述管體(1)與所述接箍(2)的內壁連接處分別形成有一角度為15°的管體內壁倒角(8)及接箍內壁倒角(9)。
專利摘要本實用新型提供了一種氣密封結構的油/套管螺紋連接接頭，包括帶外螺紋的管體，在管體外套有帶內螺紋的接箍，內螺紋及外螺紋具有導向面及負角度承載面，其特徵在於所述負角度承載面的角度為-3°～-5°，在所述管體的端部形成有圓錐密封面，該圓錐密封面與所述接箍的內壁過盈配合達到密封目的，過盈長度大於17.8mm。本實用新型的優點是接頭連接強度高，可以與管體等強度匹配，甚至有的高於管體，適用於深井、超深井；密封可靠，適用於高壓氣井、油井和熱採井；抗彎能力強；上扣容易，可快速上扣且不易錯扣，適用於沙漠、海洋上等惡劣環境下的鑽井作業；抗粘扣性能好，可以反覆上卸扣而不損傷螺紋；抗過扭矩能力強；耐腐蝕性能好。
文檔編號E21B17/08GK202140036SQ20112025934
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月21日 優先權日2011年7月21日
發明者夏慶華 申請人:大慶福斯特科技開發有限公司