CN109267947A - 一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头，包括相互配合的管体和接箍，接箍沿轴线方向依次设置有接箍中孔、负角度扭矩台肩、内螺纹副密封锥面、内螺纹密封导向锥面、内螺纹主密封锥面、内螺纹过渡锥面、内螺纹退刀槽和接箍内螺纹；管体沿轴线方向依次设置有管体负角度端面、外螺纹副密封锥面、外螺纹密封导向锥面、外螺纹主密封锥面、管体外螺纹和管端内平；接箍内螺纹和管体外螺纹螺纹连接后，内螺纹主密封锥面和外螺纹主密封锥面配合形成主密封结构，内螺纹副密封锥面和外螺纹副密封锥面配合形成副密封结构，内螺纹密封导向锥面和外螺纹密封导向锥面配合形成密封导向结构。采用双级金属过盈密封结构，抗内压同时，抗外压能力强。
Description
技术领域：
本发明涉及石油行业的油套管螺纹连接接头领域，具体涉及一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头。
背景技术：
随着这些年油气资源的大幅开采，可开发的低压浅井越来越少，越来越多的油气田开始开发深井油气资源。这些油气井的压力更高，温度也更高，对油套管接头的连接强度和密封完整性提出了更高的要求，比如四川页岩气井和塔里木油田气井的井深达到五千米甚至更深，目前大部分套管螺纹和密封结构难以满足如此高温高压深气井对套管的严苛要求。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头，使高温高压深气井开采中螺纹接头在承受拉伸、压缩、弯曲、内压、外压、高温等复合载荷时能保证良好的连接强度和密封完整性，在井深超过五千米甚至更深时，接头仍能保持良好性能，压缩效率达到百分之百，抗连续压缩能力强。
申请号为201520910703.8，名称为一种低压低渗透气井用套管特殊螺纹接头结构，包括接箍和管体，沿轴线方向从接箍中心至管体分别设置有接箍中孔、扭矩台肩、内螺纹密封导向锥面、内螺纹密封球面、内螺纹过渡锥面、内螺纹柱面、接箍内螺纹；沿轴线方向从管体端面依次设置有管体负角度端面、外螺纹密封锥面、外螺纹柱面、管体外螺纹和管端内平，密封为内螺纹密封球面对外螺纹密封锥面，保证了接头在拉伸、弯曲、内压等复合载荷时能保证良好的连接强度和密封完整性。本发明的螺纹接头与该专利的螺纹形式和密封结构都不同，可承受外压、连续高压缩和大弯曲载荷，不仅可以保证接头在高温条件下承受拉伸、压缩、弯曲、内压以及外压等复合载荷时能保证良好的连接强度和密封完整性，而且适用于井深超过五千米甚至更深。压缩效率达到VME百分之百，抗连续压缩能力强，能满足页岩气深井、大角度长水平井等苛刻气井对管柱承受高内压外压、高连续压缩、大曲率弯曲等苛刻条件对管柱接头的要求。
本发明是通过以下技术方案来解决的：一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头，包括相互配合的管体和接箍，沿接箍轴线方向依次为接箍中孔、负角度扭矩台肩、内螺纹副密封锥面、内螺纹密封导向锥面、内螺纹主密封锥面、内螺纹过渡锥面、内螺纹退刀槽和接箍内螺纹；沿管体轴向方向依次为管体负角度端面、外螺纹副密封锥面、外螺纹密封导向锥面、外螺纹主密封锥面、管体外螺纹和管端内平；接箍内螺纹结构和管体外螺纹结构连接后，内螺纹主密封锥面和外螺纹主密封锥面配合形成主密封结构，内螺纹副密封锥面和外螺纹副密封锥面配合形成副密封结构，内螺纹密封导向锥面和外螺纹密封导向锥面配合形成密封导向结构。
进一步，接箍内螺纹齿高为1.475mm～1.775mm，管体外螺纹齿高为1.375mm～1.575mm；接箍内螺纹和管体外螺纹的螺纹导向面角度为6°～11°，承载面角度为0°～-3°，螺纹直径过盈量为0.10mm～0.45mm。
进一步，管体负角度端面的角度为-14°～-15°，接箍的扭矩台肩角度为-14°～-15°。
进一步，内螺纹主密封锥面的锥度为1:3～1:4，长度为4mm～8mm；内螺纹密封导向锥面的锥度为1:14～1:16，长度为6mm～15mm，内螺纹副密封锥面的锥度为1:2～1:4，长度为3mm～7mm。
进一步，主密封结构的直径过盈量为0.30mm～0.65mm，副密封结构的直径过盈量0.05mm～0.40mm。
本发明的有益效果在于：
1、扭矩台肩的角度为负角度，保证了上扣定位的同时还具有辅助密封的作用，提高接头抗压缩能力。
2、密封结构采用了双级双金属过盈密封结构，抗内压的同时，抗外压能力强；主密封结构远离扭矩台肩，扭矩台肩对密封的影响大大减小，增强抗拉和抗连续压缩能力；设置密封导向结构，上扣时保护主密封结构不受损坏；主密封结构位置靠近螺纹，避免管体密封结构在检测、运输和现场施工过程中受到损伤。
3、螺纹齿顶和齿底平行于管体轴线，上扣时有自动调偏功能，现场上扣容易；螺纹齿顶和齿底都采用过盈的方式，增强接头抗外压能力；螺纹承载面采用负角度，提高接头抗拉能力，可用于超过五千米井深；设置退刀槽，加工便利的同时有利于螺纹脂的储存，提高了接头抗粘扣能力。
4、密封结构和螺纹结构的配合保证了接头在承受拉伸、压缩、弯曲、内压、外压、高温等复合载荷时，能有良好的连接强度和密封完整性，可满足高温高压深气井对接头的严苛要求。
附图说明：
图1是本发明结构示意图；
图2是管体结构示意图；
图3是管体局部放大示意图；
图4是接箍结构示意图；
图5是接箍局部放大示意图；
附图标记说明：1-接箍，2-管体，3-接箍中孔，4-负角度扭矩台肩，5-内螺纹副密封锥面，6-内螺纹密封导向锥面，7-内螺纹主密封锥面，8-内螺纹过渡锥面，9-内螺纹退刀槽，10-接箍内螺纹，11-管体负角度端面，12-外螺纹副密封锥面，13-外螺纹密封导向锥面，14-外螺纹主密封锥面，15-管体外螺纹，16-管端内平。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1至图5，一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头，包括相互配合的管体和接箍，沿接箍轴线依次为接箍中孔3、负角度扭矩台肩4、内螺纹副密封锥面5、内螺纹密封导向锥面6、内螺纹主密封锥面7、内螺纹过渡锥面8、内螺纹退刀槽9和接箍内螺纹10；沿管体轴向依次为管体负角度端面11、外螺纹副密封锥面12、外螺纹密封导向锥面13、外螺纹主密封锥面14、管体外螺纹15和管端内平16；接箍内螺纹10和管体外螺纹15螺纹连接后，内螺纹主密封锥面7和外螺纹主密封锥面14配合形成主密封结构，内螺纹副密封锥面5和外螺纹副密封锥面12配合形成副密封结构，内螺纹密封导向锥面6和外螺纹密封导向锥面13配合形成密封导向结构。
本发明产品规格为Φ139.7mm×9.17mm，钢级为P110。每英寸5牙螺纹，螺纹锥度为1:16，接箍内螺纹10齿高为1.575mm，管体外螺纹15齿高为1.475mm，内外螺纹螺距为5.08mm；接箍内螺纹10和管体外螺纹15的螺纹导向面为10°，承载面为-3°，螺纹齿顶和齿底平行于管体轴线，螺纹直径过盈量为0.22mm～0.42mm。螺纹齿顶和齿底平行于管体轴线，上扣时有自动调偏功能，现场上扣容易；螺纹齿顶和齿底都采用过盈的方式，增强接头抗外压能力；螺纹承载面采用负角度，提高接头抗拉能力，可用于超过五千米井深，方便引扣，便于现场施工和操作。
扭矩台肩4设计为-15°，管体负角度端面11设置为-15°，保证了上扣定位的同时还具有辅助密封的作用，提高接头抗压缩能力。
内螺纹主密封锥面7的长度为5mm，锥度为1:3；内螺纹密封导向锥面6的长度为8mm，锥度为1:16；内螺纹副密封锥面5的长度为3mm，锥度为1:2；外螺纹主密封锥面14的锥度为1:3～1:5，管体密封锥面(包括外螺纹副密封锥面12、外螺纹密封导向锥面13、外螺纹主密封锥面14)长度设置为6mm～10mm；主密封结构的直径过盈量为0.25mm～0.45mm，副密封结构的直径过盈量为0.05mm～0.25mm。采用双级双金属过盈密封结构，抗内压的同时，抗外压能力强，保证了接头在内压、外压、拉伸、压缩、弯曲、高温等复合载荷下的连接强度和密封完整性；主密封结构远离扭矩台肩，扭矩台肩对密封的影响大大减小，增强抗拉和抗连续压缩能力；设置密封导向结构，上扣时保护主密封结构不受损坏；主密封结构位置靠近螺纹，避免管体密封结构在检测、运输和现场施工过程中受到损伤。
Claims (5)
1.一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头，包括相互配合的管体和接箍，其特征在于：沿接箍轴线依次为接箍中孔(3)、负角度扭矩台肩(4)、内螺纹副密封锥面(5)、内螺纹密封导向锥面(6)、内螺纹主密封锥面(7)、内螺纹过渡锥面(8)、内螺纹退刀槽(9)和接箍内螺纹(10)；沿管体轴线依次为管体负角度端面(11)、外螺纹副密封锥面(12)、外螺纹密封导向锥面(13)、外螺纹主密封锥面(14)、管体外螺纹(15)和管端内平(16)；接箍内螺纹(10)和管体外螺纹(15)螺纹连接后，内螺纹主密封锥面(7)和外螺纹主密封锥面(14)配合形成主密封结构，内螺纹副密封锥面(5)和外螺纹副密封锥面(12)配合形成副密封结构，内螺纹密封导向锥面(6)和外螺纹密封导向锥面(13)配合形成密封导向结构。
2.根据权利要求1所述的一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头，其特征在于：接箍内螺纹(10)齿高为1.475mm～1.775mm，管体外螺纹(15)齿高为1.375mm～1.575mm；接箍内螺纹(10)和管体外螺纹(15)的螺纹导向面角度为6°～11°，承载面角度为0°～-3°，螺纹直径过盈量为0.10mm～0.45mm。
3.根据权利要求1所述的一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头，其特征在于：管体负角度端面(11)的角度为-14°～-15°，接箍的扭矩台肩(4)角度为-14°～-15°。
4.根据权利要求1所述的一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头，其特征在于：内螺纹主密封锥面(7)的锥度为1:3～1:4，长度为4mm～8mm；内螺纹密封导向锥面(6)的锥度为1:14～1:16，长度为6mm～15mm；内螺纹副密封锥面(5)的锥度为1:2～1:4，长度为3mm～7mm。
5.根据权利要求1所述的一种高温高压深气井用套管特殊螺纹接头，其特征在于：主密封结构的直径过盈量为0.30mm～0.65mm，副密封结构的直径过盈量0.05mm～0.40mm。
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