一種三維密封抗拉油套管接頭的製作方法

2023-06-30 16:40:51 1

專利名稱：一種三維密封抗拉油套管接頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及石油、天然氣鑽探用油管和套管的連接件，尤其涉及一種具有抗拉密封性能的套管接頭。
背景技術：
石油、天然氣鑽採過程中必須使用鋼質套管和油管，其中套管指鑽井後用於襯裡的管子，作用是防止井壁流動和塌陷；油管用於採集石油和天然氣，井下流體通過油管送到地層表面；油管、套管加長的連接件稱接箍。隨著鑽採深度的不斷增加，油套管必須隨之加長，油管、套管的加長是通過油套管管體端部外螺紋和接箍內螺紋的旋緊來實現，目前連接的螺紋形式已有100多種扣型，包括三角螺紋、梯形螺紋、單邊梯形螺紋、矩形螺紋、T形螺紋等，但它們的密封結構形式都是通過油套管的端面與接箍內端面密封方式實現的，螺紋僅起連接作用。這種連接密封結構在實際使用過程中主要存在如下缺陷-
① 鑽探過程中，油套管既要正轉又要反轉，且油套管在鑽探下井過程中，在不同深度層所受到的阻力各不相同，當油套管與接箍的連接處所受阻力不同時，尤其在油套管反轉撥出時，油套管與接箍之間極易產生鬆動，從而使原有的端面密封失效；
② 當油套管受到彎曲阻力時，油套管容易產生彎曲，易發生密封失效。解決油套管的拉伸和彎曲狀態下的密封性能是油套管生產中的世界性難題。

發明內容
本發明的目的是提供一種三維密封抗拉油套管接頭，它在油管、套管與接箍之間形成三道密封，能使油套管在拉伸狀態下保證油管、套管與接箍之間的密封性能。
本發明採取的技術方案如下
一種三維密封抗拉油套管接頭，包括外螺紋件1和內螺紋件2，外螺紋件l即油套管管體，內螺紋件2即所述的接箍，在外螺紋件1的連接端設有連接外螺紋ll，在內螺紋件2上設有連接內螺紋21，兩者間通過匹配的螺紋緊固地連接成一體，其特徵是在外螺紋件1與內螺紋件2之間設有三道密封結構，主
3密封結構為圓柱密封，副密封結構為端面密封，第三密封結構為錐面密封，主
密封結構由外螺紋件1連接端設有外圓密封段12和內螺紋件2上設有的內孔密封段22之間形成的過盈密封結構；副密封結構由外螺紋件1的外螺紋件端面13和內螺紋件2上設有的內孔端面23之間旋緊後形成的過盈密封結構；所述錐面密封是由外螺紋件1連接端的外錐面14與內螺紋件2內孔端面設有內錐面24所形成的過盈密封結構。
進一步，圓柱密封的過盈量為0.02~0.08毫米，密封的軸向長度為0.5 30毫米；端面密封結構的接觸面寬度為2~5毫米；在錐面密封結構中，外螺紋件l的端面錐角比內螺紋件2上設有內錐面錐角大0.5°~1°。
由於在外螺紋件1與內螺紋件2之間增設了圓柱段密封、端面密封和錐面密封三道密封結構，外螺紋件1與內螺紋件2之間依靠螺紋進行緊固連接，使得圓柱段密封段、端面密封和錐面密封形成三道過盈密封，且圓柱段密封有較長的密封段，即使外螺紋件1與內螺紋件2之間處於反轉受拉狀態，圓柱段密封始終有效密封，三道密封處不會同時失效，從而徹底解決了油套管外螺紋與接箍的內螺紋在反轉受拉狀態下的密封失效難題。


圖1為本發明的外螺紋件與內螺紋件之間的螺紋接頭示意圖；圖2為連接螺紋的一種結構示意圖3為外螺紋件與內螺紋件之間螺紋連接及密封結構放大示意圖(旋接前)；圖4為外螺紋件與內螺紋件之間螺紋連接及密封結構放大示意圖(旋接後)；圖中l-外螺紋件；2-內螺紋件；ll-連接外螺紋；12-外圓密封段；13-外螺紋件端面；14-外錐面；21-連接內螺紋；22-內孔密封段；23-內孔端面；24-內錐面；a為螺紋承載側角度；P為螺紋的引導側角度；011為外螺紋件端面的錐角；021為內錐面錐角。
具體實施例方式
下面結合附圖舉例說明本發明的
具體實施例方式
一種三維密封抗拉油套管接頭，如圖1所示，它包括外螺紋件1和內螺紋件2，在外螺紋件1的連接段設有偏梯形的錐管連接外螺紋11，在內螺紋件2上設有偏梯形的錐管連接內螺紋21，兩者間通過偏梯形錐管螺紋緊固地連接成一體，錐管螺紋的錐度為1:16，螺紋牙型的承載側角度a=+3°，引導側角度p=+10°，齒頂和齒根平行於母線，對於套管其螺距為5.08mm，即5牙/每英寸，對於油管其螺距為3.175mm，即8牙/每英寸，如圖2所示；在外螺紋件1與內螺紋件2之間設有三道密封結構，主密封結構為圓柱密封，副密封結構為端面密封，第
三密封結構為錐面密封，主密封結構由外螺紋件1連接端設有外圓密封段12和內螺紋件2上設有的內孔密封段22之間形成的過盈密封結構，其過盈量為0.02-0.08毫米，在本例中，外圓密封段12的直徑比內孔密封段22的直徑大0.02 0.08毫米，密封的軸向長度為0.5 30毫米；副密封結構由外螺紋件1的外螺紋件端面13和內螺紋件2上設有的內孔端面23之間旋緊後形成的過盈密封結構，其接觸面寬度為2 5毫米；所述錐面密封是由外螺紋件1的端面錐面與內螺紋件2內端面設有錐面所形成的過盈密封結構，外螺紋件1端面的錐角911比內螺紋件2上設有內錐面錐角021大0.5°~1°， eil的值為5°~10°之間，如圖3、圖4所示。
隨著石油工業向地質條件惡劣、井況條件苛刻的深井、超深井、高壓油氣井的勘探開發，以及定向井、注水熱採井技術的應用，具備抗拉抗壓性能的高密封性能的油套管接頭是必不可少的，其需求量將逐漸上升。
權利要求
1、一種三維密封抗拉油套管接頭，包括外螺紋件(1)和內螺紋件(2)，在外螺紋件(1)的連接端設有連接外螺紋(11)，在內螺紋件(2)上設有連接內螺紋(21)，兩者間通過螺紋緊固地連接成一體，其特徵是在外螺紋件(1)與內螺紋件(2)之間設有三道密封結構，主密封結構為圓柱密封，副密封結構為端面密封，第三密封結構為錐面密封，主密封結構由外螺紋件(1)連接端的外圓密封段(12)和內螺紋件(2)的內孔密封段(22)之間形成的過盈密封結構；副密封結構由外螺紋件(1)的外螺紋件端面(13)和內螺紋件(2)的內孔端面(23)之間旋緊後形成的過盈密封結構；所述錐面密封是由外螺紋件(1)連接端的外錐面(14)與內螺紋件(2)內孔端面設有的內錐面(24)所形成的過盈密封結構。
2、 根據權利要求1所述一種三維密封抗拉油套管接頭，其特徵是圓柱密 封的過盈量為0.05~0.30毫米，密封的軸向長度為0.2 30毫米；端面密封結構的 接觸面寬度為2 5毫米；錐面密封結構中外螺紋件(1)端面的錐角比內螺紋件(2)上設有內錐面錐角大o.5。 r。
全文摘要
一種三維密封抗拉油套管接頭，包括油套管和接箍接頭，兩者間通過螺紋緊固地連接成一體，在油套管與接箍接頭之間設有三道密封結構，主密封結構為圓柱密封，副密封結構為端面密封，第三密封結構為錐面密封，主密封結構由油套管連接端外圓密封段和接箍接頭的內孔密封段之間形成的過盈密封結構；副密封結構由油套管端面和接箍接頭的內孔端面之間旋緊後形成的過盈密封結構；所述錐面密封是由油套管連接端的外錐面與接箍接頭內孔端面設有的內錐面所形成的過盈密封結構。即使油套管與接箍接頭之間處於受拉載荷狀態，三道密封處不會同時失效，圓柱段密封始終有效密封，從而徹底解決了在反轉受拉狀態下的密封失效難題。
文檔編號E21B17/08GK101672166SQ20091018510
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月25日 優先權日2009年9月25日
發明者朱洪章, 欣 李 申請人:江蘇常寶普萊森鋼管有限公司