CN104481423A - 一种抗拉弯双向气密封钻杆接头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗拉弯双向气密封钻杆接头。由内螺纹件和外螺纹件两部分组成，内螺纹件包括第一外台肩面、第一圆柱孔、与楔形橡胶圈相配合的圆锥孔、第二外台肩面、圆锥孔、外螺纹、内螺纹大端密封锥面、第二圆柱孔、内台肩面、内螺纹密封圈凹槽；内台肩面与第二圆柱孔、第二外台肩面与圆锥孔依次过渡连接；外螺纹件包括楔形橡胶密封圈、第一外台肩面、第一圆柱面、橡胶密封圈安装圆柱面、第二外台肩面、应力减轻槽、外螺纹、外螺纹鼻端密封锥面、第二圆柱面、内台肩面、外螺纹密封圈凹槽、金属密封圈。它具有内、外密封结构，内外螺纹啮合后可对接头实现双向密封，提高了钻柱系统在承受拉伸和弯曲载荷时的密封可靠性，具有很好的气密封性能；适用于高压、超高压井、定向井、大位移井、水平井等复杂井况油气资源的开采。
Description
技术领域
本发明属于油井管螺纹连接技术领域，涉及的是一种石油、天然气开采用钻杆接头，尤其是一种抗拉弯双向气密封钻杆接头。
背景技术
一根根钻杆由钻杆接头相连接，用于输送钻井液，因此钻杆接头应具有较好的液体密封性能，同时由于测井的需要，对接头的气密封性能提出了更高的要求。传统螺纹接头由于结构原因，啮合齿间存在螺旋型的泄露通道，对此主要依靠螺纹脂密封，但因未对泄露通道进行有效的阻隔，螺纹脂会发生外流，同时高温高压显著降低了其密封性能。对此API接头采用了单台肩相互挤压的密封形式，这种结构仅对外环空进行了密封，未能阻挡内部高温高压钻井液对螺纹牙的侵蚀，同时拉伸与弯曲载荷会造成台肩面分离，使密封失效。
为了提高接头的密封性能，美国格兰特公司研发设计了双台肩接头，但仍未能有效解决拉伸载荷造成的泄露问题；专利CN201826771U在双台肩的一端增加了金属锥面密封结构，改善了内台肩的密封性能，但钻井液仍能通过内台肩间隙对密封锥面形成冲刷腐蚀，其密封结构的寿命得不得有效保障。同时在弯曲载荷的作用下，外台肩存在张开趋势，也会引起泄露。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗拉弯双向气密封钻杆接头，它主要用于解决上述现有技术所存在的缺陷，该接头吸收了传统接头技术成熟、加工简便的优点，在内螺纹大端与公螺纹鼻端增加了金属对金属锥面密封，在内台肩上加工有密封凹槽，并装有金属密封圈，内台肩在拉力作用下脱离接触后，金属密封圈发生弹性回复变形对钻井液起到了阻挡作用，保护了锥形密封面，内密封可靠性大大提高；同时采用多级台肩及楔形橡胶密封圈对外环空进行密封，多级台肩的设计大大提高了外台肩在弯曲载荷作用下的密封可靠性，而楔形橡胶密封圈则降低了外台肩对拉伸载荷的敏感性，保证了拉伸载荷下的密封完整性。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种抗拉弯双向气密封钻杆接头，由内螺纹件和外螺纹件两部分组成，其特征在于：所述内螺纹件包括第一外台肩面、第一圆柱孔、与楔形橡胶圈相配合的圆锥孔、第二外台肩面、圆锥孔、外螺纹、内螺纹大端密封锥面、第二圆柱孔、内台肩面、内螺纹密封圈凹槽；其中，内台肩面与第二圆柱孔、第二外台肩面与圆锥孔依次过渡连接；外螺纹件包括楔形橡胶密封圈、第一外台肩面、第一圆柱面、橡胶密封圈安装圆柱面、第二外台肩面、应力减轻槽、外螺纹、外螺纹鼻端密封锥面、第二圆柱面、内台肩面、外螺纹密封圈凹槽、金属密封圈。
所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述内螺纹件的内台肩面与第二圆柱孔采用圆弧过渡连接，且圆弧半径为R1，R1为1~1.2mm；所述外螺纹件的内台肩面与第二圆柱面采用圆弧过渡连接，且圆弧半径为R5，R5为0.8~1mm。
所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述内螺纹密封圈凹槽的深度为a，a为1.4~1.6mm，宽度为b，b为1~1.2mm；所述外螺纹密封圈凹槽的深度为e，e为1~1.2mm。
所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述内螺纹件内台肩面与第二圆柱孔距离为d，d为3.5~4mm；所述外螺纹件内台肩面与第二圆柱面距离为g，g为1.5~2mm。
所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述内螺纹大端密封锥面轴向长度为c，c为7~8mm；所述外螺纹鼻端密封锥面轴向长度为f，f为7~7.5mm；所述内螺纹大端密封锥面与外螺纹鼻端密封锥面的锥度一致。
所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述内螺纹件第二外台肩面与圆锥孔采用圆弧过渡连接，且圆弧半径为R2，R2为1.8~2mm；所述橡胶密封圈安装圆柱面与第二外台肩面采用圆弧过渡连接，且圆弧半径为R3，R3为1.6~1.8mm。
所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述与楔形橡胶圈相配合的圆锥孔与楔形橡胶密封圈的锥度一致。
所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述应力减轻槽为半圆，且半径为R4，R4为0.7~1mm。
通过上述技术方案，本发明的优点在于：
1、内、外螺纹啮合后，有多达6处接触式密封结构，可对啮合螺纹牙实现双向密封，与传统API接头相比密封可靠性大大提高。
2、锥面金属对金属密封结构与楔形橡胶密封圈密封结构对拉伸载荷的敏感性低，保证了拉伸载荷作用下接头双向密封的可靠性。
3、多级台肩结构的抗弯曲性能优良，解决了双台肩接头在弯曲载荷作用下外台肩张开引起泄露的技术难题。
4、金属密封圈在上扣扭矩作用下被压缩，在拉伸载荷的作用下内台肩发生分离，金属密封圈随之发生弹性回复变形，阻挡了钻井液的侵入，有效保护了密封锥面。
5、该结构也可用于钻铤及其他井下工具接头中，以提高其密封性能。本发明适合在高压、超高压井、定向井、大位移井及水平井等复杂钻井条件下使用。
附图说明
图1是API NC38钻杆接头示意图。
图2是本发明抗拉弯双向气密封钻杆接头结构示意图。
图3是外螺纹件密封锥面、金属密封圈、密封凹槽及内台肩的局部放大图。
图4是内螺纹件密封锥面、密封凹槽及内台肩的局部放大图。
图5是外螺纹件楔形橡胶密封圈、多级台肩及应力减轻槽的局部放大图。
图6是内螺纹件多级台肩、与橡胶密封圈相配合的圆锥孔及过渡圆弧的局部放大图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，需要指出的是，以下实施例只是对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范畴。
参见图1至图6，其中图1所示为API NC38钻杆接头示意图。
图2所示为本发明抗拉弯双向气密封钻杆接头结构示意图，该接头由内螺纹件6、外螺纹件21组成。其特征在于，内螺纹件6包括第一外台肩面13、第一圆柱孔12、与楔形橡胶圈相配合的圆锥孔11、第二外台肩面9、圆锥孔8、内螺纹7、内螺纹大端密封锥面5、第二圆柱孔4、内台肩面2、内螺纹件密封圈凹槽1。外螺纹件21包括楔形橡胶密封圈14、第一外台肩面15、第一圆柱面16、橡胶密封圈安装圆柱面17、第二外台肩面19、应力减轻槽20、外螺纹22、外螺纹鼻端密封锥面23、第二圆柱面24、内台肩面25、外螺纹密封圈凹槽26、金属密封圈27。
如图3所示，外螺纹件鼻端加工有密封锥面23，其轴向长度f为7.5mm；第二圆柱面24与内台肩面25的距离g为1.7mm；第二圆柱面24与内台肩面26之间的过渡圆弧R5为0.8mm；外螺纹密封凹槽26的深度e为1.2mm。
如图4所示，内螺纹件大端加工有密封锥面5，其轴向长度c为8mm；圆柱孔4与内台肩面2间的距离d为3.8mm；圆柱孔4与内台肩面2间的过渡圆弧R1为1mm；内螺纹密封凹槽1的深度a为1.5mm，宽度b为1.2mm。
如图5所示，楔形橡胶密封圈的安装圆柱面17的轴向长度m为4.3mm；圆柱面15与楔形橡胶密封圈的安装圆柱面17的径向距离n为0.9mm；楔形橡胶密封圈的安装圆柱面17与外螺纹件第二外台肩间的过渡圆弧R3为1.6mm；应力减轻槽20的半径为R4为0.8mm。
如图6所示，与楔形密封面相配合的圆锥孔11与内螺纹第二外台肩9之间的过渡圆弧R2为1.8mm。
采用以上实施参数，通过有限元数值模拟发现，该接头可在承受扭矩、拉伸和弯曲载荷的作用下密封住约103.4MPa的内压载荷及68.9MPa的外压载荷，与传统API接头相比，本发明不仅使接头具备了双向密封能力，且大大提高了其在拉伸与弯曲载荷下的密封可靠性。
综上所述仅为本发明的较佳配置实例设备而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
Claims (8)
1.一种抗拉弯双向气密封钻杆接头，由内螺纹件（6）和外螺纹件（21）两部分组成，其特征在于：所述内螺纹件（6）包括第一外台肩面（13）、第一圆柱孔（12）、与楔形橡胶圈相配合的圆锥孔（11）、第二外台肩面（9）、圆锥孔（8）、外螺纹（7）、内螺纹大端密封锥面（5）、第二圆柱孔（4）、内台肩面（2）、内螺纹密封圈凹槽（1）；其中，内台肩面（2）与第二圆柱孔（4）、第二外台肩面（9）与圆锥孔（8）依次过渡连接；外螺纹件（21）包括楔形橡胶密封圈（14）、第一外台肩面（15）、第一圆柱面（16）、橡胶密封圈安装圆柱面（17）、第二外台肩面（19）、应力减轻槽（20）、外螺纹（22）、外螺纹鼻端密封锥面（23）、第二圆柱面（24）、内台肩面（25）、外螺纹密封圈凹槽（26）、金属密封圈（27）。
2.根据权利要求1所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述内螺纹件（6）的内台肩面（2）与第二圆柱孔（4）采用圆弧过渡连接，且圆弧半径为R1，R1为1~1.2mm；所述外螺纹件（21）的内台肩面（25）与第二圆柱面（24）采用圆弧过渡连接，且圆弧半径为R5，R5为0.8~1mm。
3.根据权利要求1或2所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述内螺纹密封圈凹槽（1）的深度为a，a为1.4~1.6mm，宽度为b，b为1~1.2mm；所述外螺纹密封圈凹槽（26）的深度为e，e为1~1.2mm。
4.根据权利要求1所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述内螺纹件内台肩面（2）与第二圆柱孔（4）距离为d，d为3.5~4mm；所述外螺纹件内台肩面（25）与第二圆柱面（24）距离为g，g为1.5~2mm。
5.根据权利要求1所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述内螺纹大端密封锥面（5）轴向长度为c，c为7~8mm；所述外螺纹鼻端密封锥面（23）轴向长度为f，f为7~7.5mm；所述内螺纹大端密封锥面（5）与外螺纹鼻端密封锥面（23）的锥度一致。
6.根据权利要求1所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述内螺纹件第二外台肩面（9）与圆锥孔（8）采用圆弧过渡连接，且圆弧半径为R2，R2为1.8~2mm；所述橡胶密封圈安装圆柱面（17）与第二外台肩面（19）采用圆弧过渡连接，且圆弧半径为R3，R3为1.6~1.8mm。
7.根据权利要求1所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述与楔形橡胶圈相配合的圆锥孔（11）与楔形橡胶密封圈（14）的锥度一致。
8.根据权利要求1所述的抗拉弯双向气密封钻杆接头，其特征在于：所述应力减轻槽（20）为半圆，且半径为R4，R4为0.7~1mm。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112824642A (zh) * | 2019-11-20 | 2021-05-21 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高抗粘扣性能的偏梯形螺纹接头 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4377302A (en) * | 1981-05-14 | 1983-03-22 | Nippon Steel Corporation | Threaded joint with high gas-leak-tightness for oil and gas well pipe |
| CN2764923Y (zh) * | 2005-01-31 | 2006-03-15 | 宝山钢铁股份有限公司 | 双台肩气密封钻杆接头 |
| CN201100098Y (zh) * | 2007-08-22 | 2008-08-13 | 上海海隆石油管材研究所 | 曲面对接双台肩高抗扭钻杆接头 |
| CN101975032A (zh) * | 2010-10-28 | 2011-02-16 | 华东理工大学 | 一种密封性能良好的高效抗扭钻杆接头 |
| CN103556955A (zh) * | 2013-11-01 | 2014-02-05 | 南通永大管业股份有限公司 | 一种高密封性油管的密封部结构 |
-
2014
- 2014-12-25 CN CN201410816845.8A patent/CN104481423B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4377302A (en) * | 1981-05-14 | 1983-03-22 | Nippon Steel Corporation | Threaded joint with high gas-leak-tightness for oil and gas well pipe |
| CN2764923Y (zh) * | 2005-01-31 | 2006-03-15 | 宝山钢铁股份有限公司 | 双台肩气密封钻杆接头 |
| CN201100098Y (zh) * | 2007-08-22 | 2008-08-13 | 上海海隆石油管材研究所 | 曲面对接双台肩高抗扭钻杆接头 |
| CN101975032A (zh) * | 2010-10-28 | 2011-02-16 | 华东理工大学 | 一种密封性能良好的高效抗扭钻杆接头 |
| CN103556955A (zh) * | 2013-11-01 | 2014-02-05 | 南通永大管业股份有限公司 | 一种高密封性油管的密封部结构 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112824642A (zh) * | 2019-11-20 | 2021-05-21 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高抗粘扣性能的偏梯形螺纹接头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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