CN106150396A - 一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头 - Google Patents

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张国辉
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    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/08Casing joints
    • E21B17/085Riser connections

Abstract

本发明提供了一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头,所述母接头以焊接形式与导管相连接,且与所述隔水导管管体外径相同,所述母接头前端设置有密封斜面;所述母接头末端设置相配合锥面密封结构,所述锥面密封结构包括内螺纹密封锥面。本发明,内螺纹接头设置密封斜面与外螺纹接头设置的O型密封圈结构,使用时始终处于过盈配合,利用弹性密封增强了辅助密封效果;同时内螺纹接头设置内扭矩台肩与外螺纹接头设置外扭矩台肩过盈配合,增强了抗扭矩能力,提高了连接强度。

Description

一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头
技术领域
本发明属于石油开采钻井设备技术领域,涉及钻井设备的螺纹连接结构技术,特别涉及一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头。
背景技术
隔水导管是海洋石油钻井作业中使用的一种器材。主要作用是在钻进时建立钻井液循环通道,支持套管和井口采油树的重量。下入方式一般分为钻入式和锤入式。
在油气田开发是多采用锤入式,捶入式的隔水导管一般有两种连接方式:
(1)一种是采用焊接方式,优点是接头的外径与导管的外径相同,便于导管的锤入和保证地层对导管外壁的粘附力;缺点是焊接时间长,焊接质量要求高。
(2)一种采用接头台肩悬挂导管,用丝扣连接方式。常规的台肩式隔水导管接头的优点是作业效率比较高,一般每个接头只需要2-3分钟即可完成连接,缺点接头处外径大于管体外径,打桩地层时导管外壁摩擦阻力较大,容易造成导管难以锤入至有效深度,并且降低了地层对导管外壁的粘附力,相应就降低了导管所能支持的重量。
随着世界对化石能源需求的急剧攀升和石油可开采量的逐年减小,当前石油开采领域正向深井、超深井、高压油气井、稠油热采井、定向井等的开采方向逐步发展,特别是海洋深水区域油气田高压开采,由此对隔水导管的密封性、连接强度提出了越来越苛刻的技术要求。常见的接头在密封性、连接强度和抗扭性等方面都不能够满足开采环境条件恶劣的油气井的需求。迫使人们去研究开发性能更加可靠的特殊螺纹接头。
发明内容
本发明的目的是提供一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头,改进螺纹和连接处的结构,提高密封性和连接强度,使其更加适应环境条件恶劣的海洋油气井况。
为实现本发明的目的,本发明提供了一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头,所述母接头以焊接形式与导管相连接,且与所述隔水导管管体外径相同,所述母接头前端设置有密封斜面;所述母接头末端设置相配合锥面密封结构,所述锥面密封结构包括内螺纹密封锥面。
其中,所述母接头上设有提升卡槽、内螺纹、密封斜面、内螺纹密封锥面、内扭矩台肩;内螺纹啮合时,内螺纹密封锥面与外螺纹密封锥面过盈配合;内螺纹接头的内扭矩台肩与公接头上的外扭矩台肩过盈配合。
其中,内螺纹采用新型偏梯形圆锥螺纹,其螺距P设定为2-3牙/in,锥度为1:5-1:6,螺纹牙顶平行于管材母线。
其中,所述偏梯形圆锥螺纹的承载面角(Q)设定为与垂直面的顺时针方向角度为6°-7.5°之间,导向面角(D)设定在45°以内,螺纹齿高G为3.8mm-4.2mm。
其中,母接头表面设置了3道以上提升卡槽。
本申请中,公接头也是外螺纹接头,母接头是内螺纹接头。
本发明与现有技术相比,母接头设置密封斜面与外螺纹接头设置的O型密封圈结构,使用时始终处于过盈配合,利用弹性密封增强了辅助密封效果,同时在在现场上卸扣时,内外螺纹啮合,随着上扣扭矩的逐渐增加,内、外密封锥面从间隙接触逐步到预紧过盈,最终构成金属对金属过盈密封结构,通过双层密封结构的支持,大大增强接头螺纹的密封性,保证了密封效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明内螺纹接头的结构示意图;
图3是本发明外螺纹接头的结构示意图;
图4是本发明螺纹结构的放大示意图;
图5是本发明焊接结构的示意图。
图中,1-内螺纹接头,2-O型密封圈,3-外螺纹接头,4-提升卡槽,5-内螺纹,6-密封斜面,7-内螺纹密封锥面,8-外螺纹密封锥面,9-外螺纹,10-密封圈凹槽,11-内扭矩台肩,12-外扭矩台肩,Q-承载角,D-导向角,P-螺距,G-螺纹牙高,13-焊接定位锥面,14-焊接台肩面。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
应当说明的是,本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语,如“相连接”、“相连”等,其既可以指代某一部件与另一部件直接连接,也可以指代某一部件通过其他部件与另一部件相连接。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个部件或者模块或特征与其他部件或者模块或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了部件或者模块在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的部件或者模块被倒置,则描述为“在其他部件或者模块或构造上方”或“在其他部件或者模块或构造之上”的部件或者模块之后将被定位为“在其他部件或者模块或构造下方”或“在其他部件或者模块或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该部件或者模块也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例
如图1、图2、图3所示,本发明实施例公开了一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹接头,设置在隔水导管两端,包括内螺纹接头1和外螺纹接头3,两端接头分别以对焊接形式与导管相连接,内螺纹接头1和外螺纹接头3外径相同,且与所述隔水导管管体外径相同,因外径大小一致,与有台肩结构接头相比,导管外壁摩擦阻力较小,使导管更容易被锤入至有效深度,并且增强了地层对导管外壁的粘附力,相应就增加了导管所能支持的重量,同时提高了作业效率及防止导管掉井的安全系数。
如图1、图2、图3所示,内螺纹接头1设置密封斜面与外螺纹接头3设置的O型密封圈2结构在使用时始终处于过盈配合,利用弹性密封增强了辅助密封效果,同时在现场上卸扣时,内外螺纹啮合,随着上扣扭矩的逐渐增加,内、外密封锥面从间隙接触逐步到预紧过盈,最终构成金属对金属过盈密封结构,通过双层密封结构的支持,大大增强接头螺纹的密封性,保证了密封效果。
如图2、图3所示,内、外螺纹接头分别设置了内扭矩台肩11、外扭矩台肩12,在现场上卸扣使用时,随着内外螺纹啮合,上扣扭矩的逐渐增加,内、外扭矩台肩从间隙接触逐步到台肩对台肩过盈,当外力施加扭矩时能很好的起到抗扭矩作用,提高了接头螺纹连接处的抗压缩、反扭矩作用,增强了连接能力。
如图2、图3、图4所示,外螺纹9和内螺纹5采用新型偏梯形圆锥螺纹,其螺距P设定为2-3牙/in,锥度为1:5-1:6,螺纹牙顶平行于管材母线。此螺纹属于偏梯形圆锥螺纹,其承载面角(Q)设定与垂直面的顺时针方向角度为6°~7.5°之间,导向面角(D)设定在45°之间,螺纹齿高G为3.8mm~4.2mm,因采用大螺距、大锥度、大承载面角的设计,上卸扣便于引扣且速度快,特别适合开采环境条件恶劣的油气井的上下扣作业,大大降低产品使用的难度,节约了劳动时间,提高了作业效率。
如图5所示,在优选的实施例中,提供了一种新的焊接结构,内螺纹接头和外螺纹结构与导管的焊接面,均设置有焊接结构,焊接结构包括一个焊接定位锥面,一个焊接台肩面,这样的结构设计便于对正和定位,且焊接面积较小,因焊接产生的变形较小,同时也有利于现场焊接操作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头,其特征在于,所述母接头以焊接形式与导管相连接,且与所述隔水导管管体外径相同,所述母接头前端设置有密封斜面;所述母接头末端设置相配合锥面密封结构,所述锥面密封结构包括内螺纹密封锥面。
2.根据权利要求1所述的一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头,其特征在于,所述母接头上设有提升卡槽、内螺纹、密封斜面、内螺纹密封锥面、内扭矩台肩;内螺纹啮合时,内螺纹密封锥面与外螺纹密封锥面过盈配合;内螺纹接头的内扭矩台肩与公接头上的外扭矩台肩过盈配合。
3.根据权利要求2所述的一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头,其特征在于,内螺纹采用新型偏梯形圆锥螺纹,其螺距P设定为2-3牙/in,锥度为1:5-1:6,螺纹牙顶平行于管材母线。
4.根据权利要求3所述的一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头,其特征在于,所述偏梯形圆锥螺纹的承载面角(Q)设定为与垂直面的顺时针方向角度为6°-7.5°之间,导向面角(D)设定在45°以内,螺纹齿高G为3.8mm-4.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种海洋钻采用隔水导管特殊螺纹母接头,其特征在于,母接头表面设置了3道以上提升卡槽。
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