CN201187260Y - 套管螺纹接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种套管螺纹接头，用于套管连接，其包括外螺纹件、内螺纹件，外螺纹件与内螺纹件相配合，所述外螺纹件端部包括一外螺纹件主密封圆柱面，一外螺纹件副密封锥面，一外螺纹件副密封圆弧面，一外螺纹件扭矩台肩面；所述内螺纹件包括一与外螺纹件主密封圆柱面配合的内螺纹件主密封圆柱面，一与外螺纹件副密封锥面配合的内螺纹件副密封锥面，一与外螺纹件副密封圆弧面配合的内螺纹件副密封圆弧面，一与外螺纹件扭矩台肩面配合的内螺纹件扭矩台肩面；以满足高的气密封性能、高的抗拉强度、高的压缩性能、高的抗粘扣性能的要求，同时消除了流体紊流腐蚀所产生的影响。

Description

套管螺纹接头

技术领域

本实用新型涉及石油开采领域，尤其涉及一种用于石油开采的油套管的螺纹接头。

背景技术

目前，用于石油天然气开采的油套管螺纹连接主要有两类扣型，即API扣型和非API特殊扣型。API扣型是按照美国石油学会API SPEC 5B标准生产的扣型，另一类非API特殊扣型是根据油田的使用工况，由油套管生产厂或油田服务公司设计完成，并经油套管生产厂完成加工。非API特殊扣性能与API扣相比，具有高的抗拉强度、高的气密封性能、高的压缩性能、高的抗粘扣性能、高的抗腐蚀性能，产品主要用于深井、高压气井、热采井、水平井、腐蚀环境井等苛刻井况环境。该专利所述套管螺纹接头是宝钢开发的新一代套管特殊螺纹接头，与第一代特殊扣套管相比有两个特点，一是接头螺纹承载面齿形角扩展到了-5°～+3°，提高了接头的抗拉伸强度和抗压缩性能；二是接头密封面采用两点密封，有更高的气密封性能。开发的新一代套管特殊螺纹接头提高了产品的可制造性，且在制造厂和油田检验方便。能更好地满足油田勘探开发工况条件不断恶化对套管产品的要求。

中国专利公开号为CN2334984提供了一种用于油田的螺纹接头，该螺纹接头由用于结构完整性的螺纹连接结构和用于密封完整性的金属密封面结构组成。螺纹牙型结构形式为偏梯形或圆形，对螺纹牙型参数没有进一步描述。金属密封面结构采用圆弧面对圆弧面、柱面对柱面金属密封，其中圆弧面对圆弧面金属密封为主密封，柱面对柱面金属密封为副密封，金属对金属密封在两个位置。该专利所采用的主、副金属密封形式对于油管产品是合理的，但对于套管产品，由于套管外径大，相同的井深，所使用的管子重量比油管大得多，主密封面采用圆弧面对圆弧面密封结构就会影响接头的密封性能，所以该专利技术不适用套管。

中国专利公开号为CN01253367.X提供了一种套管螺纹接头，该螺纹接头由用于结构完整性的螺纹连接结构和用于密封完整性的金属密封面结构组成。螺纹牙型结构形式为偏梯形螺纹扣型，螺纹牙型承载侧角度为0°～+3°。金属密封面结构采用柱面对柱面金属主密封，包括向两端延伸的柱面对圆弧面密封。金属对金属密封在一个位置。该专利采用的0°～+3°螺纹牙型承载侧角，该参数对有些油田用户需要套管承受80％以上屈服强度的压缩载荷工况条件，套管使用将受到限制。专利采用的柱面对柱面金属主密封，包括向两端延伸的柱面对圆弧面密封，由于其主密封不受轴向拉力的影响，对于套管密封是合理的，但对于大于等于7in的套管，由于产品外径大，对应的密封面直径椭圆度就会增大，使得车削加工时密封面尺寸波动，最终影响产品合格率，若增大产品尺寸公差又将会影响套管气密封性能，所以该专利技术对于大于等于7in特殊扣套管，受管料等产生密封面直径椭圆度因素的影响，将会给尺寸精度控制带来困难。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种套管螺纹接头，以满足高的气密封性能、高的抗拉强度、高的压缩性能、高的抗粘扣性能的要求，同时消除了流体紊流腐蚀所产生的影响。

本实用新型的目的是这样实现的：一种套管螺纹接头，包括外螺纹件、内螺纹件，外螺纹件与内螺纹件相配合，所述外螺纹件端部包括一外螺纹件主密封圆柱面，一外螺纹件副密封锥面，一外螺纹件副密封圆弧面，一外螺纹件扭矩台肩面；所述内螺纹件包括一与外螺纹件主密封圆柱面配合的内螺纹件主密封圆柱面，一与外螺纹件副密封锥面配合的内螺纹件副密封锥面，一与外螺纹件副密封圆弧面配合的内螺纹件副密封圆弧面，一与外螺纹件扭矩台肩面配合的内螺纹件扭矩台肩面；

各尺寸参数满足以下关系式：

0.15mm≤外螺纹件主密封圆柱面直径D11-内螺纹件主密封圆柱面直径D21≤0.45mm；

0.10mm≤内螺纹件副密封圆弧面半径R21-外螺纹件副密封圆弧面半径R11≤0.50mm；

3.5°≤外螺纹件副密封锥面倾角θ11≤7.5°；

1°≤内螺纹件副密封锥面倾角θ21-外螺纹件副密封锥面倾角θ11≤5.5°。

优选地，所述外螺纹件和内螺纹件配合的牙型为偏梯形，螺纹牙型承载侧角度α＝-5°～+3°，引导侧角度β＝+10°～+45°，螺距为5牙/每英寸或4牙/每英寸。

优选地，所述内螺纹件副密封锥面的倾角满足以下关系式，4.5°≤内螺纹件副密封锥面倾角θ21≤9.5°。

优选地，所述外、内螺纹件主密封圆柱面接触长度满足以下关系式，0.25mm≤外、内螺纹件主密封圆柱面接触长度L≤0.55mm；

优选地，所述外、内螺纹件扭矩台肩面的逆向倾角满足以下关系式，-1°≤外螺纹件扭矩台肩面逆向倾角θ12-内螺纹件扭矩台肩面逆向倾角θ22≤1°。

优选地，所述外、内螺纹件扭矩台肩面的逆向倾角分别满足以下关系式，5°≤外螺纹件扭矩台肩面逆向倾角θ12≤20°；5°≤内螺纹件扭矩台肩面逆向倾角θ22≤20°。

优选地，所述内螺纹件还包括一与外螺纹件主密封圆柱面相切的圆弧面，且圆弧面半径R22≥20.0mm。

优选地，所述外螺纹件副密封锥面长度L12＝2×内螺纹件副密封锥面长度L22。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：

1)本实用新型的金属密封面结构，由管体端部金属密封部位和接箍根部金属密封部位组成，接头连接上紧后，通过管体端部金属密封部位和接箍根部金属密封部位过盈配合，实现金属对金属密封，保证接头高的气密封性能。

2)本实用新型采用一种偏梯形螺纹，由管体外螺纹和接箍内螺纹组成，管体外螺纹和接箍内螺纹连接上紧后，能实现接头高的抗拉强度和高的压缩性能。

3)本实用新型的扭矩台肩结构，由管体端部扭矩台肩和接箍根部扭矩台肩组成，接头连接上紧后，管体端部扭矩台肩和接箍根部扭矩台肩靠紧，实现拧紧位置控制，保证管体和接箍内外螺纹和密封面过盈在设计范围，实现接头高的抗粘扣性能，保证接头上扣完整性。同时扭矩台肩有辅助密封作用。

4)本实用新型的接头结构，是通过管体端部镗内圆柱孔与接箍内通孔内径一样，实现接头内平设计，消除流体紊流腐蚀作用。

附图说明

图1为本实用新型的套管螺纹接头整体示意图；

图2为本实用新型的螺纹放大示意图；

图3为本实用新型的金属密封面放大示意图；

图4为本实用新型的金属密封面的尺寸标注示意图。

具体实施方式

如图1，2所示，该套管螺纹接头包括管体外螺纹11，外螺纹齿形17，接箍内螺纹21，序号28表示内螺纹齿形。

螺纹牙型结构形式为偏梯形螺纹扣型，螺纹牙型承载侧角度α＝-5°～+3°，引导侧角度β＝+10°～+45°，锥度为1∶16，齿顶和齿根平行于母线，螺距为5牙/每英寸或4牙/每英寸。在本实施例中，螺纹牙型承载侧角度α＝+3°，引导侧角度β＝+10°，锥度为1∶16，齿顶和齿根平行于母线，螺距为5.08mm，即5牙/每英寸。

如图3所示，管体外螺纹11包括一外螺纹件主密封圆柱面12，一外螺纹件副密封锥面13，一外螺纹件副密封圆弧面14，一外螺纹件扭矩台肩面15。

接箍内螺纹21包括一与外螺纹件主密封圆柱面12相切的圆弧面27，一与外螺纹件主密封圆柱面12配合的内螺纹件主密封圆柱面22，一与外螺纹件副密封锥面13配合的内螺纹件副密封锥面23，一与外螺纹件副密封圆弧面14配合的内螺纹件副密封圆弧面24，一与外螺纹件扭矩台肩面15配合的内螺纹件扭矩台肩面25，一接箍内通孔内径面26。

如图4所示，管体外螺纹11包括如下尺寸：外螺纹件主密封圆柱面12直径D11；管体端部镗内圆柱孔直径D12；外螺纹件主密封圆柱面12长度L11；外螺纹件副密封锥面13轴向长度L12；外螺纹件副密封圆弧面14半径R11；外螺纹件副密封锥面13倾角θ11；外螺纹件扭矩台肩15逆向倾角θ12；内镗孔锥面倾角θ13。

对于接箍内螺纹21包括由如下尺寸：内螺纹件主密封圆柱面22直径D21；接箍内通孔直径D22；内螺纹件主密封圆柱面22长度L21；内螺纹件副密封锥面23轴向长度L22；内螺纹件副密封圆弧面24半径R21；与外螺纹件主密封圆柱面相切的圆弧面27半径R22；内螺纹件副密封锥面23倾角θ21；内螺纹件扭矩台肩25逆向倾角θ22。

如图3所示，还包括接头外、内螺纹件主密封圆柱面接触长度L。

接头金属密封面尺寸取值如下：

0.15mm≤D11-D21≤0.45mm；

-0.20mm≤D12-D22≤0.8mm；

0.10mm≤R21-R11≤0.50mm；

20.0mm≤R22；

3.5°θ11≤7.5°；

5°≤θ12≤20°；

3°≤θ13≤15°；

4.5°≤θ21≤9.5°；

5°≤θ22≤20°；

1°≤θ21-θ11≤5.5°；

-1°θ12-θ22≤1°；

L＝L21+L22-L12；

L12＝2×L22；

0.25mm≤L≤0.55mm。

在本实施例中，由于采用177.8mm×9.19mm BG95S套管产品，其接头螺纹和尺寸参数为：

L＝0.35mm；

D11-D21＝0.25mm；

D12-D22＝0.2mm；

R21-R11＝0.1mm；

R22＝35mm；

θ11＝7°；

θ12＝15°；

θ13＝6°；

θ21＝5°；

θ22＝14.5°。

从当前高油价的发展趋势来看，地质条件恶劣、井况条件苛刻的井逐步被开采。随着油、气井钻探环境的日益苛刻，井的深度、井底压力和温度，以及定向井和水平井的应用，特殊扣油套管的需求量在逐渐上升。本实施例经试验评估，其上卸扣、拉伸和气密封性均达到了产品设计要求，能够满足今后对特殊扣油套管日益增大的需求。以上是本实用新型的一个较佳实施例。

Claims (8)

1.一种套管螺纹接头，包括外螺纹件(11)、内螺纹件(21)，外螺纹件(11)与内螺纹件(21)相配合，其特征在于：

所述外螺纹件(11)端部包括一外螺纹件主密封圆柱面(12)，一外螺纹件副密封锥面(13)，一外螺纹件副密封圆弧面(14)，一外螺纹件扭矩台肩面(15)；

所述内螺纹件(21)包括一与外螺纹件主密封圆柱面(12)配合的内螺纹件主密封圆柱面(22)，一与外螺纹件副密封锥面(13)配合的内螺纹件副密封锥面(23)，一与外螺纹件副密封圆弧面(14)配合的内螺纹件副密封圆弧面(24)，一与外螺纹件扭矩台肩面(15)配合的内螺纹件扭矩台肩面(25)；

各尺寸参数满足以下关系式：

0.15mm≤外螺纹件主密封圆柱面(12)直径D11-内螺纹件主密封圆柱面(22)直径D21≤0.45mm；

0.10mm≤内螺纹件副密封圆弧面(24)半径R21-外螺纹件副密封圆弧面(14)半径R11≤0.50mm；

3.5°≤外螺纹件副密封锥面(13)倾角θ11≤7.5°；

1°≤内螺纹件副密封锥面(23)倾角θ21-外螺纹件副密封锥面(13)倾角θ11≤5.5°。

2.如权利要求1所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹件(11)和内螺纹件(21)配合的牙型为偏梯形，螺纹牙型承载侧角度α＝-5°～+3°，引导侧角度β＝+10°～+45°，螺距为5牙/每英寸或4牙/每英寸。

3.如权利要求2所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述内螺纹件副密封锥面(23)的倾角满足以下关系式，4.5°≤内螺纹件副密封锥面(23)倾角θ21≤9.5°。

4.如权利要求3所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述外、内螺纹件主密封圆柱面(12、22)接触长度满足以下关系式，0.25mm≤外、内螺纹件主密封圆柱面(12、22)接触长度L≤0.55mm。

5.如权利要求4所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述外、内螺纹件扭矩台肩面(15、25)的逆向倾角满足以下关系式，-1°≤外螺纹件扭矩台肩面(15)逆向倾角θ12-内螺纹件扭矩台肩面(25)逆向倾角θ22≤1°。

6.如权利要求5所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述外、内螺纹件扭矩台肩面(15、25)的逆向倾角分别满足以下关系式，5°≤外螺纹件扭矩台肩面(15)逆向倾角θ12≤20°；5°≤内螺纹件扭矩台肩面(25)逆向倾角θ22≤20°。

7.如权利要求6所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述内螺纹件(21)还包括一与外螺纹件主密封圆柱面(12)相切的圆弧面(27)，且圆弧面(27)半径R22≥20.0mm。

8.如权利要求7所述的套管螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹件副密封锥面(13)长度L12＝2×内螺纹件副密封锥面(23)长度L22。

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