CN203403831U - 直连型油套管螺纹接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直连型油套管螺纹接头，它包括左右布置的第一管体（1）以及第二管体（2），其特征在于所述第一管体（1）的右端外表面从外向内依次设置有第一内扭矩台肩（1.1）、第一内密封锥面（1.2）、外螺纹（1.3）、第一外密封锥面（1.4）以及第一外扭矩台肩（1.5），所述第二管体（2）的左端内表面从外向内依次设置有第二外扭矩台肩（2.5）、第二外密封锥面（2.4）、内螺纹（2.3）、第二内密封锥面（2.2）以及第二内扭矩台肩（2.1）。因此该直连型油套管螺纹接头具有密封性能好，连接强度较高，抗过扭矩能力强的优点。

Description

直连型油套管螺纹接头

技术领域

本实用新型涉及一种油套管螺纹接头，尤其涉及一种直连型油套管螺纹接头，属于石油管螺纹连接技术领域。

背景技术

油套管是开采石油和天然气的石油专用管材，一根根的油套管通过螺纹连接起来，形成长达数千米的油套管柱。油套管柱要承担拉伸载荷、气体内压力、外压力、弯曲和温度载荷等，受力非常苛刻，其中连接螺纹是最薄弱的环节。目前油气田使用的油套管，大多采用API螺纹连接，API螺纹是一种标准螺纹，按照API标准加工和检验，API螺纹又分为API圆螺纹和API偏梯形螺纹。采用这种连接方式，接箍外径大于管体外径，接箍内径也大于管体内径。这种连接方式可以满足一般使用要求，但是当钻井环空间隙较小时，存在以下问题：1、井眼间隙小、油套管在弯曲井眼处的变形使得下入困难；2、小环空间隙造成水泥环减薄，水泥强度设计要求更高；3、小间隙套管的刚度小、容易弯曲、偏心和贴壁，使顶替效率下降；4、注水泥作业时流动阻力明显增大，施工压力高，易发生蹩堵或漏失。对于API螺纹，接箍虽然只占整个管柱长度的很小一部分，但由于接箍外径大于管子外径，使得在接箍部位的固井间隙很小。因此需要使用特殊的螺纹接头才能解决这一问题。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利授权公告号为CN 2386183 Y，授权公告日为2000年7月5日，实用新型专利名称为“直连型石油套管”，该专利对上述API螺纹进行了改进。该实用新型为一种直连型石油套管，它包括：管体和有内螺纹和外螺纹的螺纹连接部分，螺纹连接部分的外径Dm大于管体外径D，所述的螺纹连接部分的齿形为完整扣形。内螺纹的螺纹起始端和外螺纹的螺纹消失端有防扭矩台肩，螺纹沿直径方向的锥度为2个或2个以上的变化值，管体外径D小于5英寸。这种接头没有接箍，与API螺纹相比，接头的外径明显减小，使得环空间隙增大，固井质量提高。但是，这种结构还存在以下问题：1、螺纹连接部分的外径仍然大于管体外径，不满足某些钻井要求；2、只有一个扭矩台肩，抗过扭矩能力较差；3、没有金属/金属密封结构，密封效果不好，尤其是不具备气密封能力。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种密封性能好，连接强度较高，抗过扭矩能力强的直连型油套管螺纹接头。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种直连型油套管螺纹接头，它包括左右布置的第一管体以及第二管体，所述第一管体的右端外表面从外向内依次设置有第一内扭矩台肩、第一内密封锥面、外螺纹、第一外密封锥面以及第一外扭矩台肩，所述第二管体的左端内表面从外向内依次设置有第二外扭矩台肩、第二外密封锥面、内螺纹、第二内密封锥面以及第二内扭矩台肩，所述第一管体的右端外表面以及第二管体的左端内表面相互拧合，第一外扭矩台肩与第二外扭矩台肩接触，第一内扭矩台肩与第二内扭矩台肩接触，第一内密封锥面、第一外密封锥面以及外螺纹分别与第二内密封锥面、第二外密封锥面以及内螺纹形成过盈配合。

作为一种优选，第一管体以及第二管体的外径、内径与其接头的外径、内径完全相同，内螺纹端的镗孔内径为d1，相应的外螺纹端圆柱面外径为d2，二者满足如下关系：d1-d2=0.4～0.6mm。

作为一种优选，第二管体的接头总长为L1、第二管体外端面到内螺纹右端距离为N1、镗孔长度为M1；第一管体的接头总长为L2、第二外扭矩台肩到外螺纹右端距离为N2、鼻端长度为M2，以上参数之间满足如下关系：L1=L2，N1-N2=1.2～2.4mm，M1=M2=10～12mm。

作为一种优选，第一外扭矩台肩与第二外扭矩台肩为角度α的反向台肩，α=15～20°，第一内扭矩台肩与第二内扭矩台肩为直角台肩，第一外密封锥面以及第二外密封锥面与轴向夹角为β, 第一内密封锥面以及第二内密封锥面与轴向夹角为θ,β=25～30°, θ=5～10°。

作为一种优选，外螺纹与内螺纹为锥螺纹，锥度1:10～1:16，螺纹的齿形为倒钩形，齿高0.8mm～1.2mm，导向面角度30～45°，承载面角度-3～-15°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、螺纹采用倒钩式螺纹，连接效率高。

2、连接螺纹内、外径与管体内、外径完全平齐，在油气井中下入方便。

3、有内、外两个扭矩台肩，抗过扭矩能力强。

因此该直连型油套管螺纹接头具有密封性能好，连接强度较高，抗过扭矩能力强的优点。

附图说明

图1为本实用新型直连型油套管螺纹接头结构示意图。

图2为本实用新型直连型油套管螺纹接头的第二管体内螺纹处结构示意图。

图3为本实用新型直连型油套管螺纹接头的第一管体外螺纹处结构示意图。

其中：

第一管体1、第一内扭矩台肩1.1、第一内密封锥面1.2、外螺纹1.3、第一外密封锥面1.4、第一外扭矩台肩1.5

第二管体2、第二内扭矩台肩2.1、第二内密封锥面2.2、内螺纹2.3、第二外密封锥面2.4、第二外扭矩台肩2.5。

具体实施方式

参见图1~图3，本实用新型涉及的一种直连型油套管螺纹接头，它包括左右布置的第一管体1以及第二管体2，所述第一管体1的右端外表面从外向内依次设置有第一内扭矩台肩1.1、第一内密封锥面1.2、外螺纹1.3、第一外密封锥面1.4以及第一外扭矩台肩1.5，所述第二管体2的左端内表面从外向内依次设置有第二外扭矩台肩2.5、第二外密封锥面2.4、内螺纹2.3、第二内密封锥面2.2以及第二内扭矩台肩2.1，所述第一管体1的右端外表面以及第二管体2的左端内表面相互拧合，拧紧后，第一外扭矩台肩1.5与第二外扭矩台肩2.5接触，第一内扭矩台肩1.1与第二内扭矩台肩2.1接触，同时分担上扣扭矩，并起到辅助密封作用。第一内密封锥面1.2与第二内密封锥面2.2形成过盈配合，可以防止内部流体（包括石油和天然气）泄漏到管体外面，第一外密封锥面1.4与第二外密封锥面2.4也形成过盈配合，可以防止外部流体泄漏到管体以内。同时，外螺纹1.3与内螺纹2.3也形成过盈配合，主要提供接头足够的连接强度，起到连接的功能。

本实用新型螺纹直接加工在管体上，管体两端不进行墩粗处理，管体的外径、内径与接头的外径、内径完全相同，分别为D和d。从外观看来，就如同接头不存在一样，从而保证了管体的最大间隙。内螺纹端的镗孔内径为d1，相应的外螺纹端圆柱面外径为d2，二者满足如下关系：d1-d2=0.4～0.6mm。使得接头连接以后，在该部位形成一个空腔，可以储存多余的螺纹脂，保持第一外密封锥面1.4与第二外密封锥面2.4密封的接触压力，有利于提高气密封性能。

本实用新型内螺纹端的螺纹总长为L1（即第二管体的接头总长为L1）、第二管体外端面到内螺纹右端距离为N1、镗孔长度为M1；外螺纹端的螺纹总长为L2（即第一管体的接头总长为L2）、第二外扭矩台肩到外螺纹右端距离为N2、鼻端长度为M2。这些参数之间满足如下关系：L1=L2,N1-N2=1.2～2.4mm,M1=M2=10～12mm。L1=L2可以使得内外台肩同时发生接触，N1>N2则保证了内外螺纹的合理啮合，M1=M2=10～12mm可以使得此处的鼻端以及镗孔面可以发生较大的弹性变形，对密封有利。

第一外扭矩台肩1.5与第二外扭矩台肩2.5为角度α的反向台肩，α=15～20°，反向台肩与外密封锥面组成一个楔形，在过扭矩的情况下有利于提高气密封能力。第一内扭矩台肩1.1与第二内扭矩台肩为2.1直角台肩，便于测量和定位，第一外密封锥面1.4以及第二外密封锥面2.4与轴向夹角为β, 第一内密封锥面1.2以及第二内密封锥面2.2与轴向夹角为θ,β=25～30°, θ=5～10°，不同的密封锥度使得锥面上的接触压力分布更加均匀。

外螺纹1.3与内螺纹2.3为锥螺纹,锥度1:10～1:16，螺纹的齿形为倒钩形，齿高0.8mm～1.2mm，导向面角度30～45°，承载面角度-3～-15°。较低的齿高和倒钩形螺纹最大限度地减少了接头在轴向载荷作用下产生的径向分力，最大限度地提高了接头的连接效率。

实施例一

该接头用于88.9×7.34mm的油管，钢级为P110。管体的外径为88.9mm，内径为74.22mm，壁厚为7.34mm。材料的屈服强度σs=758Mpa，抗拉强度为σb=862Mpa。接头的外径、内径与管体完全相同。螺纹总长L1=L2=80mm，M1=M2=12mm,N1=68mm,N2=66mm，内、外螺纹的高度为1.0mm，导向面角度450，承载面角度-150，内、外螺纹都进行磷化处理。本产品连接强度达到784kN，气密封能力达到109MPa，上、卸性能可以达到5次上、卸而不粘扣。

实施例二

该接头用于177.8×11.51mm的套管，钢级为Q125。管体的外径为177.8mm，内径为154.78mm，壁厚为11.51mm。套管材料的屈服强度σs=862Mpa，抗拉强度为σb=946Mpa。接头的外径、内径与管体完全相同。螺纹总长L1=L2=109.5mm，M1=M2=12mm,N1=97.5mm,N2=95.5mm，内、外螺纹的高度为1.0mm，导向面角度450，承载面角度-150，内、外螺纹都进行磷化处理。本产品连接强度达到3110kN，气密封能力达到98MPa，上、卸性能可以达到5次上、卸而不粘扣。

Claims (7)

1.一种直连型油套管螺纹接头，它包括左右布置的第一管体（1）以及第二管体（2），其特征在于所述第一管体（1）的右端外表面从外向内依次设置有第一内扭矩台肩（1.1）、第一内密封锥面（1.2）、外螺纹（1.3）、第一外密封锥面（1.4）以及第一外扭矩台肩（1.5），所述第二管体（2）的左端内表面从外向内依次设置有第二外扭矩台肩（2.5）、第二外密封锥面（2.4）、内螺纹（2.3）、第二内密封锥面（2.2）以及第二内扭矩台肩（2.1），所述第一管体（1）的右端外表面以及第二管体（2）的左端内表面相互拧合，第一外扭矩台肩（1.5）与第二外扭矩台肩（2.5）接触，第一内扭矩台肩（1.1）与第二内扭矩台肩（2.1）接触，第一内密封锥面（1.2）、第一外密封锥面（1.4）以及外螺纹（1.3）分别与第二内密封锥面（2.2）、第二外密封锥面（2.4）以及内螺纹（2.3）形成过盈配合。

2.根据权利要求1所述的一种直连型油套管螺纹接头，其特征在于第一管体（1）以及第二管体（2）的外径、内径与其接头的外径、内径完全相同，内螺纹端的镗孔内径为d1，相应的外螺纹端圆柱面外径为d2，二者满足如下关系：d1-d2=0.4～0.6mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种直连型油套管螺纹接头，其特征在于第二管体（2）的接头总长为L1、第二管体（2）外端面到内螺纹右端距离为N1、镗孔长度为M1；第一管体（1）的接头总长为L2、第二外扭矩台肩到外螺纹右端距离为N2、鼻端长度为M2，以上参数之间满足如下关系：L1=L2，N1-N2=1.2～2.4mm，M1=M2=10～12mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种直连型油套管螺纹接头，其特征在于第一外扭矩台肩（1.5）与第二外扭矩台肩（2.5）为角度α的反向台肩，α=15～20°，第一内扭矩台肩（1.1）与第二内扭矩台肩为（2.1）直角台肩，第一外密封锥面（1.4）以及第二外密封锥面（2.4）与轴向夹角为β, 第一内密封锥面（1.2）以及第二内密封锥面（2.2）与轴向夹角为θ,β=25～30°, θ=5～10°。

5.根据权利要求3所述的一种直连型油套管螺纹接头，其特征在于第一外扭矩台肩（1.5）与第二外扭矩台肩（2.5）为角度α的反向台肩，α=15～20°，第一内扭矩台肩（1.1）与第二内扭矩台肩为（2.1）直角台肩，第一外密封锥面（1.4）以及第二外密封锥面（2.4）与轴向夹角为β, 第一内密封锥面（1.2）以及第二内密封锥面（2.2）与轴向夹角为θ,β=25～30°, θ=5～10°。

6.根据权利要求1或2所述的一种直连型油套管螺纹接头，其特征在于外螺纹（1.3）与内螺纹（2.3）为锥螺纹，锥度1:10～1:16，螺纹的齿形为倒钩形，齿高0.8mm～1.2mm，导向面角度30～45°，承载面角度-3～-15°。

7.根据权利要求3所述的一种直连型油套管螺纹接头，其特征在于外螺纹（1.3）与内螺纹（2.3）为锥螺纹，锥度1:10～1:16，螺纹的齿形为倒钩形，齿高0.8mm～1.2mm，导向面角度30～45°，承载面角度-3～-15°。

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