CN111520083B - 一种密封回接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封回接装置，该密封回接装置包括回接总成和井下预置总成，回接总成包括上接头、连接套和回接心轴；井下预置总成包括锁套、固定螺钉、开口锁环和下接头。回接总成与井下预置总成对接时，上部通过连接套的条形爪和锁套的条形爪定位，中部通过开口锁环内外表面的锯齿螺纹承受轴向载荷，下部通过设置于下接头内壁的密封圈和回接心轴下部外壁的可密封面配合密封管内压力。本发明密封回接装置有效避免了回接定位不准确、回接后不能承受轴向和扭转载荷以及密封失效的问题，且操作简单性能可靠，提高了作业时效。

Description

一种密封回接装置

技术领域

本发明属于油气田开发生产技术领域，具体涉及一种适用于油气田井下管柱的密封回接装置。

背景技术

在油气井完井压裂防砂作业中，通过改变内层服务管柱的工具组合、位置、状态等实现不同阶段的作业需求，尤其在一趟多层防砂作业中，为提高作业效率节省工时，防砂服务管柱设计也相对复杂，而管柱的回接技术为整套工艺的优化提供了可能。由于压裂防砂作业井下工况复杂，内层服务管柱有砂卡的风险，管柱回接后要求能够承载较大的轴向载荷和扭转载荷，同时管柱回接后要求能够承受一定的密封压力，因此对井下管柱密封回接的性能可靠性要求较高。

目前，井下常用回接装置包括以下三种，一是只具备回插锁定而没有密封功能，这种回接装置不能满足管柱内承受高压的要求；二是回插后可以密封但没有锁定机构，在压裂防砂施工中，压力波动带动管柱蠕动，进而导致回接脱离密封面而密封失效；三是管柱回接后可以密封，但只有轴向锁定机构，不能满足管柱承受扭转载荷的要求。

针对目前密封回接装置的局限性，本发明提供了一种满足高压密封、可承受轴向载荷和扭转载荷的密封回接装置。

发明内容

本发明为解决目前油气田开发完井作业中存在的技术问题，提供一种密封回接装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种密封回接装置，包括回接总成和井下预置总成，回接总成包括上接头、连接套和回接心轴；井下预置总成包括锁套、固定螺钉、开口锁环和下接头；

所述上接头上部具有与其他管柱连接的螺纹，下部密封连接有回接心轴；所述回接心轴的外表面由上至下依次设置与其上端面连通的凹槽、第二缩小变径、第一左旋细牙锯齿螺纹和可密封外表面，所述回接心轴的外表面上部安装连接套；

所述连接套上部内表面具有凸台，下部沿周向设置连接套条形爪，通过连接套条形爪回插连接锁套；

所述锁套上部沿周向设置锁套条形爪，内表面由上至下依次设置第一缩小变径、第一右旋粗牙锯齿螺纹、第一扩大变径和连接螺纹，在第一右旋粗牙锯齿螺纹位置径向设置有沉头螺孔，所述锁套通过连接螺纹与下接头固定连接；

所述下接头上部为薄壁筒，外表面由上至下依次为上连接螺纹、限位凸台，内表面由上至下依次为光滑表面、缩小变径的可密封面、第一扩大变径、第一缩小变径、第二扩大变径，缩小变径的可密封面内设置密封槽，密封槽内放置密封圈，所述的下接头与所述的锁套之间设置开口锁环；

所述开口锁环整体为C形开口结构，上部外表面具有与锁套的第一右旋粗牙锯齿螺纹啮合的第二右旋粗牙锯齿螺纹，上部内表面具有与回接心轴的第一左旋细牙锯齿螺纹啮合的第二左旋细牙锯齿螺纹，下部为薄壁筒。

在上述技术方案中，所述上接头与回接心轴的连接处设置有第一密封圈。

在上述技术方案中，所述下接头与回接心轴的可密封外表面之间设置有第二密封圈。

在上述技术方案中，所述连接套条形爪在两侧面、内表面和外表面均设置倒角，且两侧面的倒角在底部形成尖角。

在上述技术方案中，所述锁套具有与所述连接套数量相同的条形爪，其两个条形爪之间的间隙略大于连接套的条形爪宽度，每个条形爪在两侧面、内表面和外表面均设置倒角，且两侧面的倒角在顶部形成尖角。

在上述技术方案中，所述开口锁环下部薄壁筒的内径略大于下接头上部薄壁筒的外径，当所述开口锁环的C口正对锁套沉头螺孔轴线时，安装所述固定螺钉。

在上述技术方案中，所述回接心轴在完成回插定位后，其下端面与下接头内表面第一缩小变径的上端面贴合，其缩小变径的可密封面与下接头的缩小变径的可密封面正对，其第一左旋细牙锯齿螺纹与开口锁环的第二左旋细牙锯齿螺纹正对。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

本发明密封回接装置，回接总成和井下预置总成对接时，上部由于连接套的条形爪和锁套的条形爪可准确定位，能够确保回接后管柱可承受扭转载荷；中部通过开口锁环内外表面的锯齿螺纹，能够确保回接后管柱可承受轴向载荷；下部通过设置于下接头内壁的密封圈和回接心轴下部外壁的可密封面配合，能够确保回接后管柱可承受内压力。有效避免了回接定位不准确、回接后不能承受轴向和扭转载荷以及密封失效的问题，且操作简单性能可靠，提高了作业时效。

附图说明

图1是本发明密封回接装置的结构示意图。

图2是本发明密封回接装置的连接套结构示意图。

图3是本发明密封回接装置的锁套结构示意图。

图4是本发明密封回接装置的回接心轴结构示意图。

图5是本发明密封回接装置的开口锁环结构示意图。

图6是本发明密封回接装置的下接头结构示意图。

附图标记：1为上接头，2为第一密封圈，3为连接套，3-1为内凸台，3-2为连接套条形爪，4为锁套，4-1为锁套条形爪，4-2为定位凹槽，4-3为第一缩小变径，4-4为扩大变径的第一右旋粗牙锯齿螺纹，4-5为第一扩大变径，4-6为连接螺纹，4-7为沉头螺纹孔，5为回接心轴，5-1为凹槽，5-2为第二缩小变径，5-3为第一左旋细牙锯齿螺纹，5-4为可密封外表面，6为固定螺钉，7为开口锁环，7-1为第二右旋粗牙锯齿螺纹，7-2为第二左旋细牙锯齿螺纹，7-3为薄壁筒，7-4为开口，8为下接头，8-1为上连接螺纹，8-2为限位凸台，8-3为缩小变径的可密封面，8-4为密封槽，8-5为第三扩大变径，8-6为第三缩小变径，8-7为下连接螺纹，9为第二密封圈。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

为能进一步了解本发明的发明内容，结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1，密封回接装置包括上接头1，第一密封圈2，连接套3，锁套4，回接心轴5，固定螺钉6，开口锁环7，下接头8，第二密封圈9。

本实施例中，参照图1、图2和图4，上接头1下部通过第一密封圈2密封连接有回接心轴5，回接心轴5的外表面由上至下依次设置对称两个凹槽5-1、第二缩小变径5-2、第一左旋细牙锯齿螺纹5-3、缩小变径的可密封外表面5-4，回接心轴5的两个凹槽5-1首先与连接套3上部内表面对称的2个内凸台3-1对应插入，在上接头1和回接心轴5通过螺纹连接到位后可将连接套3固定在回接心轴5上。连接套3下部沿周向开设4个连接套条形爪3-2，连接套条形爪3-2在两侧面、内表面和外表面均设置倒角，且两侧面的倒角在底部形成尖角。

参照图3，锁套4上部沿周向开设4个锁套条形爪4-1，锁套条形爪4-1在两侧面、内表面和外表面设置倒角，且两侧面的倒角在底部形成尖角，锁套4的两个锁套条形爪4-1的间距略大于连接套3的连接套条形爪3-2宽度。锁套4外表面中部具有与其他管柱固定位置的定位凹槽4-2，通过定位凹槽4-2可将井下预置总成固定在井下；锁套4内表面由上至下依次设置第一缩小变径4-3、扩大变径的第一右旋粗牙锯齿螺纹4-4、第一扩大变径4-5、连接螺纹4-6，锁套4通过连接螺纹4-6与下接头8固定连接，锁套4的扩大变径的第一右旋粗牙锯齿螺纹4-4中部位置沿径向设置沉头螺纹孔4-7。

参照图1和图5，开口锁环7上部外表面设置第二右旋粗牙锯齿螺纹7-1，上部内表面设置第二左旋细牙锯齿螺纹7-2，下部设置薄壁筒7-3，开口锁环7沿轴向设置开口7-4；从锁套4下部可将开口锁环7拧入锁套4，开口锁环7外表面第二右旋粗牙锯齿螺纹7-1与锁套4内表面扩大变径的第一右旋粗牙锯齿螺纹4-4啮合，当开口锁环7开口7-4与沉头螺纹孔4-7对正后将固定螺钉6拧入沉头螺纹孔4-7以固定开口锁环7，防止开口锁环7转动；

参照图1和图6，下接头8上部为薄壁筒，薄壁筒外径略小于开口锁环7下部设置的薄壁筒7-3内径，当开口锁环7与锁套4的扩大变径的第一右旋粗牙锯齿螺纹4-4配合拧入到位后，下接头8上部的薄壁筒可对开口锁环7扶正；薄壁筒内径略大于回接心轴5的第一左旋细牙锯齿螺纹5-3最大外径。下接头8外表面由上至下依次为上连接螺纹8-1、限位凸台8-2、下连接螺纹8-7，下接头8内表面由上至下依次为光滑表面、缩小变径的可密封面8-3、第三扩大变径8-5、第三缩小变径8-6、扩大变径，缩小变径的可密封面8-3内设置2道密封槽8-4，每个密封槽8-4内均放置第二密封圈9。下接头8可通过下部外表面下连接螺纹8-7与其他管柱连接。

本发明密封回接装置井下预置总成首先下入井内，当需要回接密封时，通过其他管柱连接密封回接装置的回接总成并下入井内。回接心轴5最下部的缩小变径的可密封外表面5-4首先进入井下预置部分，继续下放管柱，如果连接套3的连接套条形爪3-2底部正对锁套4的锁套条形爪4-1之间空隙，则可直接将连接套3的连接套条形爪3-2插入锁套4的锁套条形爪4-1之间空隙；如果连接套3的连接套条形爪3-2底部与锁套4的锁套条形爪4-1顶部接触时，由于两者的侧面和内外表面均具有倒角，因此可通过倒角将连接套3的连接套条形爪3-2引入锁套4的锁套条形爪4-1之间空隙。继续下放管柱，回接心轴5的第一左旋细牙锯齿螺纹5-3可从上至下划过开口锁环7，直到回接心轴5的下端面与下接头8的内表面第三缩小变径8-6的上端面接触限位，此时回接心轴5的缩小变径的可密封外表面5-4与下接头8的缩小变径的可密封面8-3通过放置在缩小变径的可密封面8-3的密封槽8-4内的第二密封圈9实现密封、回接心轴5的第一左旋细牙锯齿螺纹5-3与开口锁环7内表面的第二左旋细牙锯齿螺纹7-2正对啮合、连接套3的连接套条形爪3-2跟部面与插入锁套4的锁套条形爪4-1顶端面具有较小的间隙。

回接心轴5的第一左旋细牙锯齿螺纹5-3与开口锁环7内表面的第二左旋细牙锯齿螺纹7-2啮合使管柱回接后可传递轴向拉伸载荷；连接套3的连接套条形爪3-2插入锁套4的锁套条形爪4-1之间空隙使管柱回接后可传递扭转载荷；回接心轴5下部的缩小变径的可密封外表面5-4与下接头8的缩小变径的可密封面8-3通过放置在缩小变径的可密封面8-3的密封槽8-4内的第二密封圈9实现轴向密封，进而实现井下预置总成与回接总成的密封回接。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，还可以作出很多形式的变换，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种密封回接装置，其特征在于：包括回接总成和井下预置总成，回接总成包括上接头、连接套和回接心轴；井下预置总成包括锁套、固定螺钉、开口锁环和下接头；

所述上接头上部具有与其他管柱连接的螺纹，下部密封连接有回接心轴；所述回接心轴的外表面由上至下依次设置与其上端面连通的凹槽、第二缩小变径、第一左旋细牙锯齿螺纹和缩小变径的可密封外表面，所述回接心轴的外表面上部安装连接套；

所述连接套上部内表面具有凸台，下部沿周向设置连接套条形爪，通过连接套条形爪回插连接锁套；

所述锁套上部沿周向设置锁套条形爪，内表面由上至下依次设置第一缩小变径、第一右旋粗牙锯齿螺纹、第一扩大变径和连接螺纹，在第一右旋粗牙锯齿螺纹位置径向设置有沉头螺孔，所述锁套通过连接螺纹与下接头固定连接；

所述下接头上部为薄壁筒，外表面由上至下依次为上连接螺纹、限位凸台，内表面由上至下依次为光滑表面、缩小变径的可密封面、第三扩大变径、第三缩小变径、扩大变径，缩小变径的可密封面内设置密封槽，密封槽内放置密封圈，所述的下接头与所述的锁套之间设置开口锁环；

所述开口锁环整体为C形开口结构，上部外表面具有与锁套的第一右旋粗牙锯齿螺纹啮合的第二右旋粗牙锯齿螺纹，上部内表面具有与回接心轴的第一左旋细牙锯齿螺纹啮合的第二左旋细牙锯齿螺纹，下部为薄壁筒。

2.根据权利要求1所述的密封回接装置，其特征在于：所述上接头与回接心轴的连接处设置有第一密封圈。

3.根据权利要求1所述的密封回接装置，其特征在于：所述下接头与回接心轴的可密封外表面之间设置有第二密封圈。

4.根据权利要求1所述的密封回接装置，其特征在于：所述连接套条形爪在两侧面、内表面和外表面均设置倒角，且两侧面的倒角在底部形成尖角。

5.根据权利要求1所述的密封回接装置，其特征在于：所述锁套具有与所述连接套数量相同的条形爪，其两个条形爪之间的间隙略大于连接套的条形爪宽度，每个条形爪在两侧面、内表面和外表面均设置倒角，且两侧面的倒角在顶部形成尖角。

6.根据权利要求1所述的密封回接装置，其特征在于：所述开口锁环下部薄壁筒的内径略大于下接头上部薄壁筒的外径，当所述开口锁环的C口正对锁套沉头螺孔轴线时，安装所述固定螺钉。

7.根据权利要求1所述的密封回接装置，其特征在于：所述回接心轴在完成回插定位后，其下端面与下接头内表面第三缩小变径的上端面贴合，其缩小变径的可密封外表面与下接头的缩小变径的可密封面正对，其第一左旋细牙锯齿螺纹与开口锁环的第二左旋细牙锯齿螺纹正对。

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