CN114352211A - 一种油管和套管组合的密封螺纹连接装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种油管和套管组合的密封螺纹连接装配方法，包括：S1、两段双金属复合管体端部设有外螺纹、轴向台肩和密封台肩，装配短节端部设有外螺纹和定位台肩，接箍的两端内壁加工内螺纹，中部加工密封槽，密封槽内装入V型密封件S2、将接箍的第一端与装配短节螺纹连接，螺纹旋进至装配短节的定位台肩与接箍面接触；S3、在第一段双金属复合管体的外螺纹上分段涂抹防松紧固油套管螺纹脂和防粘扣油套管螺纹脂，并与接箍的第二端螺纹连接，旋进至管体端面与装配短节端面接触；S4、拆除装配短节；S5、在第二段双金属复合管体的外螺纹上涂抹防粘扣油套管螺纹脂，并与接箍的第一端螺纹连接，旋进至与第一段双金属复合管体端面接触。
Description
技术领域
本发明涉及属于石油、天然气、煤层气等能源勘探开发用油套管技术领域，尤其涉及一种油管和套管组合的密封螺纹连接装配方法。
背景技术
在石油、天然气、煤层气等能源勘探开发过程中，需要使用油、套管串来稳固井壁，形成油气通道。目前，油、套管串往往采用螺纹连接的方式使单根的油、套管形成油套管串，因此，螺纹连接具有连接和密封功能。常规的密封性能优良的特殊螺纹要求加工精度高，密封面的接触压力大，尤其是当油套管处于拉伸状态时，密封接触间在拉应力作用下导致密封面的接触压力减少，影响密封效果，因此，常采用特殊的偏梯形螺纹扣型，没有普通/标准的API油、套管螺纹的密封螺纹结构。
因此，有必要研究一种油管和套管组合的密封螺纹连接装配方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种油管和套管组合的密封螺纹连接装配方法，采用普通/标准的API油、套管螺纹，克服了现有技术中对顶螺纹在连接装配时可能出现的工厂端反扭矩松扣、台肩面对顶不到位、以及拉伸载荷下的密封问题。
本发明提供一种油管和套管组合的密封螺纹连接装配方法，实现对顶式双金属复合管体之间的连接，所述装配方法的步骤包括：
S1、在待连接的两段双金属复合管体端部加工有外螺纹、轴向台肩和密封台肩、用于定位的装配短节上加工外螺纹和定位台肩，连接接箍的两端内壁加工内螺纹，中部加工有密封槽，在密封槽内装入V型密封件；
S2、将所述连接接箍的第一端与所述装配短节螺纹连接，螺纹旋进位置达到所述装配短节的定位位置；
S3、在第一段双金属复合管体的外螺纹上分段涂抹防松紧固油套管螺纹脂和防粘扣油套管螺纹脂，并与所述连接接箍的第二端螺纹连接，旋进至管体端面与与所述装配短节端面接触；
S4、拆除装配短节；
S5、在第二段双金属复合管体的外螺纹上涂抹防粘扣油套管螺纹脂，并与所述连接接箍的第一端螺纹连接，旋进至与第一段双金属复合管体端面接触。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述的两段双金属复合管体端部加工的外螺纹，工厂装配端为左旋，现场装配端为右旋,用于定位的装配短节上加工的外螺纹为右旋,连接接箍的两端内壁加工的内螺纹，工厂装配端为左旋，现场装配端为右旋。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述V型密封件为橡胶密封件，所述V型密封件整体呈等腰梯形结构，内层宽，外层窄，所述V形密封件的V型开口位于密封件的内表面，开口宽度为底面宽度的1/3，深度为密封件厚度的1/3。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，V型橡胶密封件外表面宽度为2.8～3.2mm，内表面宽度比外表面宽度长0.6～1.2mm，厚度为2.6～3.0mm。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中，所述装配短节螺纹旋进至所述连接接箍的第一端端面与所述装配短节的定位台肩接触。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述装配短节端部加工有外螺纹，外表面设有定位台肩，所述定位台肩处的外径大于所述装配短节外螺纹处的外径；所述装配短节的螺纹端面与所述定位台肩之间的距离等于所述连接接箍长度的1/2所述装配短节的外螺纹与所述连接接箍的内螺纹匹配；
步骤S2中，所述装配短节螺纹旋进至所述连接接箍的第一端端面与所述定位台肩接触。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述两段双金属复合管体上的外螺纹设置为锥台形，管体前端加工有轴向台肩，轴向台肩的长度为2mm-4mm，在轴向台肩端部加工有密封台肩，密封台肩的长度为V型密封件外层厚度的1/2，厚度为V型密封件厚度的3/8～1/2，管体端面厚度大于1.5mm，所述所述两段双金属复合管体的锥台形外螺纹相同与所述连接接箍的内螺纹匹配。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述的待连接的两段双金属复合管体均包括外层金属管和内层金属管，外螺纹处于外层金属管上；
待连接端的所述内层金属管相较于所述外层金属管突出2mm-4mm，且所述内层金属管突出部分焊接有耐蚀金属层，所述耐蚀金属层的材质与所述外层金属管和所述内层金属管均相熔。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述连接接箍内中空圆柱段的内径大于外螺纹鼻肩外径0.1～0.4mm，轴向长度小于2倍外螺纹鼻肩轴向长度0.2～0.6mm，中空圆柱段上的U型密封槽宽度大于密封件外表面宽度，但不超过其宽度0.1mm，深度为密封件厚度的3/8～1/2。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述连接接箍的第一端端面与所述定位台肩接触具体为：所述连接接箍的第一端端面与所述装配短节的定位台肩之间的间隙≤0.01mm。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一段双金属复合管体和所述第二段双金属复合管体的外螺纹在旋入所述连接接箍时的合格判据为：上扣扭矩值达到预设值且扭矩曲线出现鼻肩碰触信号。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
1)：本发明连接接箍中部设有装配橡胶密封件的密封槽，在管体外螺纹加工有鼻肩；鼻肩上设有密封台肩面；
2)：本发明装配短节与管体材质相同，与管体外螺纹具有完全相同的螺纹结构，且装配短节加工有定位台肩；
3)：本发明在进行油、套管螺纹连接的工厂端装配时，先通过装配短节上的定位台肩控制装配短节与连接接箍的装配位置，然后在油、套管端不同螺纹段采用防粘扣油套管螺纹脂和锁固油套管螺纹脂油，采用上扣扭矩值与台肩接触结合的上扣合格判据，从而精确控制工厂端油套管螺纹连接的位置和扭矩，实现对油、套管螺纹连接工厂端的精确装配和紧固配合；
4)：本发明具有二级密封结构，一是通过上扣扭矩，在管体外螺纹鼻端间对顶接触面上形成的接触压力，二是管体外螺纹鼻肩上设有的密封台肩面与V型橡胶密封件间形成的接触压力；
5)本发明的接箍两端分别采用左旋和右旋螺纹，当两侧的外螺纹鼻端接触后，随着扭矩的增加，接触压力和摩擦力增加，由于接箍两侧的左、右旋螺纹设计，两个外螺纹鼻端台肩间因摩擦力产生的扭矩对于工厂端和现场端均为上扣扭矩，不会导致整个螺纹连接的松扣风险。
6)：本发明特有的橡胶密封件内表面V型结构设计的突出优点为，当出现管体外螺纹鼻端间对顶接触面在拉伸载下发生分离时，高压液体进入V型空间产生的液压力将使管体外螺纹鼻肩上的密封台肩面与V型橡胶密封件间的接触压力进一步增加，液压力越高，产生的接触压力越大，从而可有效保证油、套管在现场使用时管串联接的螺纹连接鼻肩间形成稳定的接触压力，实现有效装配，确保整个管串的整体连接和密封功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的密封性能优良的经济型油、套管螺纹结构装配时的示意图；
图2是是本发明一个实施例提供的管体结构示意图；
图3是是本发明一个实施例提供的连接接箍结构示意图；
图4是是本发明一个实施例提供的V型橡胶密封件的结构示意图。
其中，图中：
1-管体；2-装配短节；3-连接接箍；4-V型橡胶密封件；5-防松紧固油套管螺纹脂；6-防粘扣油套管螺纹脂；1-1-管外螺纹；1-2-管外螺纹鼻肩；1-3-密封台肩；2-1-装配短节外螺纹；2-2-装配短节定位台肩；3-1-连接接箍内螺纹；3-2-连接接箍内中空圆柱段；3-3-连接接箍内密封槽。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中双金属复合管螺纹连接部分容易腐蚀的问题，本发明提供一种高效、简单的螺纹连接结构，通过精确控制工厂端螺纹连接的上扣位置，解决了螺纹连接在现场的管串螺纹连接装配时可能出现的反扭矩松扣、台肩面对顶不到位的问题，使螺纹连接鼻端接触面形成稳定的接触压力，从而有效解决螺纹连接部位的防腐问题，实现整个管串的防腐。
一种双金属复合油、套管螺纹连接结构及工厂端装配方法，包括管体、连接接箍、防松锁固螺纹脂、防粘扣油套管螺纹脂、V型橡胶密封件和装配短节；所述管体端部加工有外螺纹，外螺纹前端加工有鼻肩，鼻肩上设有密封台阶面；所述连接接箍两端分别加工有与管体外螺纹匹配的内螺纹，在连接接箍中部加工有中空圆柱段，圆柱段内表面设有密封槽；所述装配短节为带定位台肩的外螺纹接头，所述管体端螺纹连接与连接接箍装配时，需要同时使用防松锁固螺纹脂和防粘扣油套管螺纹脂。所述管体两端的螺纹为API螺纹或非API特殊螺纹，所述管体端部鼻肩的截面厚度大于等于2.8mm，轴向长度小于等于4.5mm,所述管体端部鼻肩的密封台阶面为阶梯圆柱形，厚度大于等于1.2mm，轴向长度为1.5mm,所述连接接箍内螺纹与管体端面外螺纹相匹配，所述的连接接箍内中空圆柱段的内径大于外螺纹鼻肩外径0.1～0.4mm，轴向长度小于2倍外螺纹鼻肩轴向长度0.2～0.6mm，所述的连接接箍内中空圆柱段内表面密封槽的深度为1.5mm，宽度为3mm，所装配短节加工有与管体端面完全相同的外螺纹结构，所述装配短节加工有定位台肩，定位台肩的外径大于等于连接接箍的外径，所述的装配短节从管端距定位台肩的轴向长度为连接接箍轴向长度的1/2，所述的V型橡胶密封件的呈等腰梯形结构，内层宽，外层窄，V型开口位于密封件的内表面，开口宽度为底面宽度的1/3，深度为密封件厚度的1/3，所述的V型橡胶密封件外表面宽度为3mm，内表面宽度为3.9mm，厚度为2.8mm，所述的V型橡胶密封件为耐油、耐高温材质。
本发明一种双金属复合油、套管螺纹连接结构及工厂端装配方法在装配时方法包括以下步骤：
S1：在管体与连接接箍螺纹连接前，在连接接箍内装入V型橡胶密封件，再进行连接接箍与装配短节的螺纹连接，使装配短节的定位台肩与连接接箍端面接触；
S2：在管体外螺纹段鼻肩侧1/2的长度均匀涂抹防粘扣油套管螺纹脂，螺纹段管体侧1/2的长度均匀涂抹锁固油套管螺纹脂，将管体外螺纹旋入连接接箍；
S3：当上扣扭矩值达到预设值且扭矩曲线出现鼻肩碰触信号时，完成管体外螺纹与连接接箍的上扣操作；
S4：卸掉装配短节，工厂端螺纹连接装配完成。
S1中所述的装配短节可多次重复使用。
实施例1：
如图1所示本发明一种经济型油、套管螺纹结构包括管体1、装配短节2、连接接箍3、V型橡胶密封件4、防松锁固螺纹脂5和防粘扣油套管螺纹脂6；管体1端部加工有外螺纹1-1，外螺纹前端加工有鼻肩1-2，鼻肩上设有密封台阶面1-3；连接接箍3两端分别加工有与管体外螺纹匹配的内螺纹3-1，在连接接箍中部加工有中空圆柱段3-2，圆柱段内表面设有密封槽3-3；装配短节2为带定位台肩的外螺纹接头，管体1与连接接箍3装配时，需要同时使用防松锁固螺纹脂5和防粘扣油套管螺纹脂6。
如图2所示，在一个具体实施例中，管体两端的螺纹1-1为API螺纹或非API特殊螺纹，其中工厂端为左旋螺纹，现场端为右旋螺纹。
如图2所示，在一个具体实施例中，管体端部鼻肩1-2的截面厚度大于等于2.8mm，轴向长度小于等于4.5mm。
如图2所示，在一个具体实施例中，管体端部鼻肩的密封台阶面1-3为阶梯圆柱形，厚度大于等于1.2mm，轴向长度为1.5mm。
如图3所示，在一个具体实施例中，连接接箍内螺纹3-1与管体端面外螺纹1-1相匹配。
如图3所示，在一个具体实施例中，连接接箍内中空圆柱段3-2的内径大于外螺纹鼻肩1-2外径0.1～0.4mm，轴向长度小于2倍外螺纹鼻肩1-2轴向长度0.2～0.6mm。
如图3所示，在一个具体实施例中，连接接箍内中空圆柱段内表面密封槽3-3的深度为1.5mm，宽度为3mm。
如图1所示，在一个具体实施例中，装配短节2加工有与管体端面完全相同的右旋外螺纹结构2-1。
如图1所示，在一个具体实施例中，装配短节2加工有定位台肩2-2，定位台肩的外径大于等于连接接箍的外径。
在一个具体实施例中，装配短节从管端距定位台肩的轴向长度为连接接箍轴向长度的1/2。
如图4所示，在一个具体实施例中，V型橡胶密封件4呈等腰梯形结构，内层宽，外层窄，V型开口位于密封件的内表面，开口宽度为底面宽度的1/3，深度为密封件厚度的1/3。
如图4所示，在一个具体实施例中，V型橡胶密封件4外表面宽度为3mm，内表面宽度为3.9mm，厚度为2.8mm。
如图4所示，在一个具体实施例中，V型橡胶密封件4为耐油、耐高温材质。
如图1所示，在一个具体实施例中，一种经济型油、套管螺纹结构及工厂端装配方法，在管体1与连接接箍3螺纹连接前，在连接接箍3内装入V型橡胶密封件4，再进行连接接箍3与装配短节2的螺纹连接，使装配短节的定位台肩2-2与连接接箍端面接触；
如图1所示，在一个具体实施例中，一种经济型油、套管螺纹结构及工厂端装配方法，在管体外螺纹段1-1鼻肩侧1/2的长度均匀涂抹防粘扣油套管螺纹脂6，管体侧1/2的长度均匀涂抹锁固油套管螺纹脂5，将管体外螺纹1-1旋入连接接箍3；
如图1所示，在一个具体实施例中，一种经济型油、套管螺纹结构及工厂端装配方法，当上扣扭矩值达到预设值且扭矩曲线出现鼻肩碰触信号时，完成管体1外螺纹与连接接箍3的上扣操作；
如图1所示，在一个具体实施例中，一种经济型油、套管螺纹结构及工厂端装配方法，卸掉装配短节2，工厂端螺纹连接装配完成。
在一个具体实施例中，一种经济型油、套管螺纹结构及工厂端装配方法，装配短节可多次重复使用。
以上对本申请实施例所提供的一种油管和套管组合的密封螺纹连接装配方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
Claims (10)
1.一种油管和套管组合的密封螺纹连接装配方法，实现对顶式双金属复合管体之间的连接，其特征在于，所述密封螺纹连接装配方法的步骤包括：
S1、在待连接的两段双金属复合管体端部加工有外螺纹、轴向台肩和密封台肩、用于定位的装配短节上加工外螺纹和定位台肩，连接接箍的两端内壁加工内螺纹，中部加工有密封槽，在密封槽内装入V型密封件；
S2、将所述连接接箍的第一端与所述装配短节螺纹连接，螺纹旋进位置达到所述装配短节的定位位置；
S3、在第一段双金属复合管体的外螺纹上分段涂抹防松紧固油套管螺纹脂和防粘扣油套管螺纹脂，并与所述连接接箍的第二端螺纹连接，旋进至管体端面与与所述装配短节端面接触；
S4、拆除装配短节；
S5、在第二段双金属复合管体的外螺纹上涂抹防粘扣油套管螺纹脂，并与所述连接接箍的第一端螺纹连接，旋进至与第一段双金属复合管体端面接触。
2.根据权利要求1所述的密封螺纹连接装配方法，其特征在于，两段双金属复合管体端部加工的外螺纹，工厂装配端为左旋，现场装配端为右旋,用于定位的装配短节上加工的外螺纹为右旋,连接接箍的两端内壁加工的内螺纹，工厂装配端为左旋，现场装配端为右旋。
3.根据权利要求1所述的密封螺纹连接装配方法，其特征在于，所述V型密封件为橡胶密封件，所述V型密封件整体呈等腰梯形结构，内层宽，外层窄，所述V形密封件的V型开口位于密封件的内表面，开口宽度为底面宽度的1/3，深度为密封件厚度的1/3。
4.根据权利要求2所述的密封螺纹连接装配方法，其特征在于，V型橡胶密封件外表面宽度为2.8～3.2mm，内表面宽度比外表面宽度长0.6～1.2mm，厚度为2.6～3.0mm。
5.根据权利要求1所述的密封螺纹连接装配方法，其特征在于，步骤S2中，所述装配短节螺纹旋进至所述连接接箍的第一端端面与所述装配短节的定位台肩接触。
6.根据权利要求4所述的密封螺纹连接装配方法，所述装配短节端部加工有外螺纹，外表面设有定位台肩，所述定位台肩处的外径大于所述装配短节外螺纹处的外径；所述装配短节的螺纹端面与所述定位台肩之间的距离等于所述连接接箍长度的1/2所述装配短节的外螺纹与所述连接接箍的内螺纹匹配。
7.根据权利要求1所述的密封螺纹连接装配方法，其特征在于，所述两段双金属复合管体上的外螺纹设置为锥台形，管体前端加工有轴向台肩，轴向台肩的长度为2mm-4mm，在轴向台肩端部加工有密封台肩，密封台肩的长度为V型密封件外层厚度的1/2，厚度为V型密封件厚度的3/8～1/2，管体端面厚度大于1.5mm，所述所述两段双金属复合管体的锥台形外螺纹相同与所述连接接箍的内螺纹匹配。
8.根据权利要求1所述的密封螺纹连接装配方法，其特征在于，所述的待连接的两段双金属复合管体均包括外层金属管和内层金属管，外螺纹处于外层金属管上；
待连接端的所述内层金属管相较于所述外层金属管突出2mm-4mm，且所述内层金属管突出部分焊接有耐蚀金属层，所述耐蚀金属层的材质与所述外层金属管和所述内层金属管均相熔。
9.根据权利要求6所述的密封螺纹连接装配方法，其特征在于，所述连接接箍内中空圆柱段的内径大于外螺纹鼻肩外径0.1～0.4mm，轴向长度小于2倍外螺纹鼻肩轴向长度0.2～0.6mm，中空圆柱段上的U型密封槽宽度大于密封件外表面宽度，但不超过其宽度0.1mm，深度为密封件厚度的3/8～1/2。
10.根据权利要求4所述的密封螺纹连接装配方法，其特征在于，所述连接接箍的第一端端面与所述定位台肩接触具体为：所述连接接箍的第一端端面与所述装配短节的定位台肩之间的间隙≤0.01mm，所述第一段双金属复合管体和所述第二段双金属复合管体的外螺纹在旋入所述连接接箍时的合格判据为：上扣扭矩值达到预设值且扭矩曲线出现鼻肩碰触信号。
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2021
- 2021-12-23 CN CN202111591631.1A patent/CN114352211A/zh active Pending
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