CN102704864A - 页岩气开发用螺纹接头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种页岩气开发用螺纹接头，包括工厂端、现场端及接箍，其工厂端主台肩与现场端主台肩构成圆环面配合，其工厂端副台肩与现场端副台肩构成圆环面配合，其工厂端密封锥面与现场端密封锥面形成球面对锥面的主密封。本发明解决了现有API螺纹接头，无法满足高抗扭和压缩及弯曲条件下的低压气密封的要求且加工成本高、上卸扣过程中易划伤、与API螺纹互换性差的技术问题，提供一种页岩气开发用螺纹接头，能够满足高抗扭和压缩及弯曲条件下的低压气密封的要求，且与井下工具接头有良好的互换性。

Description

页岩气开发用螺纹接头
技术领域
本发明涉及范围为完井生产管柱，具体的说，是一种保证页岩气开发用满足高抗扭矩、高压缩，大弯曲、低压气密封的适用于套管的螺纹接头。
背景技术
中国页岩气储量，占到国内天然气的1/3。开发页岩气用螺纹接头在井下，要能承受大的弯曲（20°/30m）和高的压裂压力及满足水平井的高抗扭和高抗压缩。
目前采用的API螺纹接头，无法满足高抗扭和压缩及弯曲条件下的低压气密封；传统特殊螺纹接头虽密封稳定、具有抗粘扣和过扭矩及压缩性能优异的特点，但加工成本高，接箍与外螺纹配合形成独立密封面和台肩，外螺纹工厂端与现场端管端对顶，形成密封及台肩，上卸扣过程中台肩易划伤，弯曲条件下密封效果差，与API螺纹互换性差，与现有井下工具连接需转换接头。
发明内容
为了解决现有API螺纹接头，无法满足高抗扭和压缩及弯曲条件下的低压气密封的要求且加工成本高、上卸扣过程中易划伤、与API螺纹互换性差的技术问题，本发明提供一种页岩气开发用螺纹接头，能够满足高抗扭和压缩及弯曲条件下的低压气密封的要求，且与井下工具接头有良好的互换性。
本发明的技术解决方案是：
一种页岩气开发用螺纹接头，包括工厂端、现场端及接箍，所述接箍的内壁设置有偏梯形接箍内螺纹，所述工厂端外侧设置有偏梯形工厂端外螺纹，所述现场端外侧设置有偏梯形现场端外螺纹，所述工厂端通过工厂端外螺纹和接箍内螺纹与接箍形成螺纹连接，所述现场端通过现场端外螺纹和接箍内螺纹与接箍形成螺纹连接，其特征在于：所述工厂端与现场端的接触端面由外向内依次形成工厂端副台肩13、工厂端密封锥面12以及工厂端主台肩14，所述工厂端密封锥面12的中部为密封球面；
所述现场端与工厂端的接触端面由外到内依次形成现场端副台肩23、现场端密封锥面22以及现场端主台肩24；
所述工厂端主台肩与现场端主台肩构成圆环面配合，所述工厂端副台肩与现场端副台肩构成圆环面配合，所述工厂端密封锥面与现场端密封锥面形成球面对锥面的主密封。
上述工厂端主台肩高度H为2～3mm，所述工厂端副台肩高度HF为2～3mm，所述工厂端密封锥面的密封球面半径R为30～50mm，所述工厂端密封锥面与水平方向的夹角Qg为20～30°，所述现场端密封锥面与水平方向的夹角Q为15～25°，所述现场端副台肩端面与现场端主台肩端面的距离L为8～11mm，所述工厂端主台肩与现场端主台肩形成球面对锥面的密封位置与现场端主台肩端面的距离B为3～6mm。
上述接箍内螺纹和工厂端与现场端的接触面上均进行磷化处理形成磷化镀层，所述磷化镀层厚度20～30um。
上述现场端外螺纹以及工厂端外螺纹上涂抹有API螺纹脂。
本发明的有益效果：
1、本发明采用工厂端外螺纹内壁加工形成台肩和密封面与现场端外螺纹外壁锥面密封配合，消除接箍台肩，与传统特殊螺纹比较降低接箍长度和壁厚；主台肩具有抗压缩和过扭矩能力；副台肩具有抵抗过扭矩和高压缩能力；工厂端密封锥面与现场端密封锥面形成球面对锥面的主密封，可满足弯曲条件下密封效果。
2、密封导向角度控制在20～30°，使得上扣过程中，现场端锥面密封顺利导入，满足经济性和页岩气开发需要的可靠性。
2、本发明螺纹采用API偏梯螺纹与井下工具接头有良好的互换性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实施方式做进一步说明。
图1是本发明螺纹接头上扣装配图；
图2是本发明工厂端外螺纹接头结构示意图；
图3是本发明现场端外螺纹接头结构示意图；
附图标记：1-工厂端，2-接箍，3-现场端，11-工厂端外螺纹，12-工厂端密封锥面，13-工厂端副台肩，14-工厂端主台肩，21-现场端外螺纹，22-现场端密封锥面，23-现场端副台肩，24-现场端主台肩。
具体实施方式
一种页岩气开发用螺纹接头，包括工厂端、现场端及接箍，接箍的内壁设置有偏梯形接箍内螺纹，工厂端外侧设置有偏梯形工厂端外螺纹，现场端外侧设置有偏梯形现场端外螺纹，工厂端通过工厂端外螺纹和接箍内螺纹与接箍螺纹连接，现场端通过现场端外螺纹和接箍内螺纹与接箍螺纹连接，工厂端与现场端的接触面从接箍到螺纹接头中心轴线方向依次形成工厂端副台肩13、工厂端密封锥面12以及工厂端主台肩14，工厂端密封锥面中有一段为密封球面；
现场端与工厂端的接触面从接箍到螺纹接头中心轴线方向依次形成现场端副台肩23、现场端密封锥面22以及现场端主台肩24，
工厂端主台肩与现场端主台肩圆环面配合，工厂端副台肩与现场端副台肩圆环面配合，所述工厂端密封锥面与现场端密封锥面形成球面对锥面的主密封。
工厂端/现场端主台肩高度H为2～3mm，工厂端/现场端副台肩高度HF为2～3mm，密封球面半径R为30～50mm，工厂端密封锥面与水平方向的夹角Qg为20～30°，现场端密封锥面与水平方向的夹角Q为15～25°，现场端副台肩端面与现场端主台肩端面的距离L为8～11mm，工厂端主台肩与现场端主台肩形成球面对锥面的密封位置与现场端主台肩端面的距离B为3～6mm。
接箍与管体同钢级或高一个钢级，接箍的内螺纹及工厂端内壁采用磷化处理，镀层厚度20~30um。上扣时两端均匀涂抹API螺纹脂，夹持接箍工厂端上扣依据API偏梯形螺纹规定，按位置控制上扣。接箍长度比API规定少25.4mm即减去J值；工厂端上扣至三角形标记底边，现场端上扣至三角形标记底边以上，通过管端锥面配合顺利定位导入工厂端内壁，上扣至台肩扭矩出现。

Claims (4)

1.一种页岩气开发用螺纹接头，包括工厂端、现场端及接箍，所述接箍的内壁设置有偏梯形接箍内螺纹，所述工厂端外侧设置有偏梯形工厂端外螺纹，所述现场端外侧设置有偏梯形现场端外螺纹，所述工厂端通过工厂端外螺纹和接箍内螺纹与接箍形成螺纹连接，所述现场端通过现场端外螺纹和接箍内螺纹与接箍形成螺纹连接，其特征在于：所述工厂端与现场端的接触端面由外向内依次形成工厂端副台肩（13）、工厂端密封锥面（12）以及工厂端主台肩（14），所述工厂端密封锥面（12）的中部为密封球面；
所述现场端与工厂端的接触端面由外到内依次形成现场端副台肩（23）、现场端密封锥面(22)以及现场端主台肩(24)；
所述工厂端主台肩与现场端主台肩构成圆环面配合，所述工厂端副台肩与现场端副台肩构成圆环面配合，所述工厂端密封锥面与现场端密封锥面形成球面对锥面的主密封。
2.根据权利要求1所述的页岩气开发用螺纹接头，其特征在于：所述工厂端主台肩高度（H）为2～3mm，所述工厂端副台肩高度（HF）为2～3mm，所述工厂端密封锥面的密封球面半径（R）为30～50mm，所述工厂端密封锥面与水平方向的夹角（Qg）为20～30°，所述现场端密封锥面与水平方向的夹角（Q）为15～25°，所述现场端副台肩端面与现场端主台肩端面的距离（L）为8～11mm，所述工厂端主台肩与现场端主台肩形成球面对锥面的密封位置与现场端主台肩端面的距离（B）为3～6mm。
3.根据权利要求1或2所述的页岩气开发用螺纹接头，其特征在于：所述接箍内螺纹和工厂端与现场端的接触面上均进行磷化处理形成磷化镀层，所述磷化镀层厚度20～30um。
4.根据权利要求3所述的所述的页岩气开发用螺纹接头，其特征在于：所述现场端外螺纹以及工厂端外螺纹上涂抹有API螺纹脂。
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