CN102011557B - 高气密封油套管特殊螺纹接头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高气密封油套管特殊螺纹接头；结构从前端部开始依次为辅助台肩、一级主密封、主台肩、二级主密封、导向面、承载面构成；辅助台肩为对应的直角结构，宽度1.0～1.5mm；一级主密封为锥面/锥面结构，长度4～5 mm，锥度1∶7～10，连接辅助台肩和主台肩；主台肩为对应的逆向台肩结构，台肩宽度2～2.5mm，台肩角度15～20°，台肩过渡圆弧半径0.2～0.5mm；二级主密封为球面/锥面结构，球面圆弧半径10～20mm，锥面长度4～5mm，锥度1∶7～10；主密封连接主台肩和螺纹的导向面，导向面正角度大于10～15°，螺纹承载面负角度小于-3°；预防应力腐蚀和密封性优于单级台肩和密封结构。

Description

高气密封油套管特殊螺纹接头
技术领域：
本发明涉及一种保证高温高压含腐蚀介质天然气井安全开采的高气密封油套管特殊螺纹接头。
背景技术：
石油天然气开发中，所采用的油/套管是由螺纹拧接连接组成的油/套管柱，螺纹是管柱中的最薄弱环节，其结构完整性、密封完整性和可靠性，严重影响油田的安全生产和管柱寿命。中国石油西部油田具有高温、高压、含腐蚀介质的特点。螺纹由于结构复杂上扣后会产生严重的应力集中，尤其在扭矩台肩肩角处有较大应力集中，当受到高速气流的冲蚀和应力腐蚀的作用，台肩端面严重腐蚀，在复合载荷作用下造成主密封面接触压力显著下降，导致螺纹接头发生严重天然气泄漏。
针对高温、高压含腐蚀介质的气井，目前主要采取的技术措施有，采用缓蚀剂和高合金材料的气密封特殊螺纹接头，缓蚀剂不能完全均匀覆盖，此外现普遍采用的特殊螺纹接头，是由单级台肩和单级密封构成，一旦台肩失效，易造成主密封性能下降。
调研国内外油/套管特殊螺纹技术状况，目前还没有预防螺纹台肩应力腐蚀造成密封性能下降的具体技术措施。
针对上述问题，因此，需采用一种既可靠又经济实用的特殊密封结构螺纹。
发明内容：
本发明的目的是解决井下管柱特殊螺纹的腐蚀泄漏和过扭矩粘扣问题。采用双级台肩及两级密封结构的形式，以API偏梯形螺纹为基础，对内外螺纹齿高及承载面和导向面进行适当的改进就可以完成，而不需改变内外螺纹接头的其余参数。
本发明所述的高气密封油套管特殊螺纹接头的螺纹由对应的内、外螺纹组成，结构从前端部开始依次为辅助台肩、一级主密封、主台肩、二级主密封、导向面、承载面构成；
辅助台肩为对应的直角结构，宽度1.0～1.5mm；一级主密封为锥面对应锥面结构，长度4～5mm，锥度1∶7～10，连接辅助台肩和主台肩；主台肩为对应的逆向台肩结构，台肩宽度2～2.5mm，台肩角度15～20°，台肩过渡圆弧半径0.2～0.5mm；二级主密封为球面对应锥面结构，球面圆弧半径10～20mm，锥面长度4～5mm，锥度1∶7～10；主密封连接主台肩和螺纹的导向面，导向面正角度大于10～15°，螺纹承载面负角度小于-3°。
辅助台肩起到上扣定位，抗过扭矩，降低台肩处应力集中。
一级主密封增加密封接触长度。
主台肩在外压/压缩/弯曲载荷作用下，保证二级密封接触压力。
二级主密封在腐蚀条件下，保证良好的密封性能。
导向面保证上扣不粘扣。
承载面提高抗拉伸和弯曲的能力。
表1螺纹结构组成及功能
  序号   名称   功能
  1   辅助台肩(直角)   上扣定位，抗过扭矩，降低台肩处应力集中
  2   一级主密封(锥面/锥面)   增加密封接触长度
  3   主台肩(逆向台肩)   在外压/压缩/弯曲载荷作用下，保证二级密封接触压力
  4   二级主密封(球面/锥面)   腐蚀条件下，保证良好的密封性能
  5   导向面(正角度大于10°)   保证上扣不粘扣；
  6   承载面(负角度小于-3°)   提高抗拉伸和弯曲的能力
本发明的优点：采用双级台肩和两级密封的结构形式，保证了辅助台肩具有较低的接触应力，可预防台肩的应力腐蚀问题。如果辅助台肩发生腐蚀泄漏，一级主密封及主台肩辅助密封和二级主密封可保证密封的完整性。在内压和拉伸载荷作用下，二级主密封的接触压力显著提高，明显优于目前普通的单级台肩及密封的结构形式。
附图说明
图1高气密封油套管特殊螺纹接头结构示意图。
其中：1、辅助台肩  2、一级主密封  3、主台肩  4、二级主密封5、导向面  6、承载面
具体实施方式：
本发明所述的高气密封油套管特殊螺纹接头的螺纹由对应的内、外螺纹组成，结构从前端部开始依次为辅助台肩1、一级主密封2、主台肩3、二级主密封4、导向面5、承载面6构成；
辅助台肩为对应的直角结构，宽度1.0～1.5mm；一级主密封为锥面对应锥面结构，长度4～5mm，锥度1∶7～10，连接辅助台肩和主台肩；主台肩为对应的逆向台肩结构，台肩宽度2～2.5mm，台肩角度15～20°，台肩过渡圆弧半径0.2～0.5mm；二级主密封为球面对应锥面结构，球面圆弧半径10～20mm，锥面长度4～5mm，锥度1∶7～10；主密封连接主台肩和螺纹的导向面，导向面正角度大于10～15°，螺纹承载面负角度小于-3°。
可根据具体工况的要求，选用不同规格的该特殊螺纹油管。加工时，首先加工内外螺纹，然后加工二级主密封及逆向扭矩台肩，最后再加工一级密封及直角台肩。
接箍与管体同钢级，内螺纹镀铜10um厚，外螺纹表面喷丸硬化。上扣时两端均匀涂抹API螺纹脂，夹持接箍，工厂端采用最大扭矩上扣，现场端采用最佳扭矩上扣。

Claims (1)

1.一种高气密封油套管特殊螺纹接头，由对应的内、外螺纹组成，其特征在于：结构从前端部开始依次为辅助台肩、一级主密封、主台肩、二级主密封、导向面和承载面构成；辅助台肩为对应的直角结构，宽度1.0～1.5mm；一级主密封为锥面对应锥面结构，长度4～5mm，锥度1∶7～10，连接辅助台肩和主台肩；主台肩为对应的逆向台肩结构，台肩宽度2～2.5mm，台肩角度15～20°，台肩过渡圆弧半径0.2～0.5mm；二级主密封为球面对应锥面结构，球面圆弧半径10～20mm，锥面长度4～5mm，锥度1∶7～10；二级主密封连接主台肩和螺纹的导向面，导向面正角度大于10°，螺纹承载面负角度小于-3°。
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