CN201322147Y - 小间隙接箍套管螺纹的连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种小间隙接箍套管螺纹的连接结构，该结构包括有一个端部带有外螺纹的套管和带有内螺纹的接箍，通过起连接作用的螺纹部分和防止高压油气外泄的密封部分旋合拧接而成，所述套管的外螺纹和接箍的内螺纹均为偏梯形锥螺纹，所述内外螺纹上分别设有锥形密封面以及负角度的扭矩台肩所组成的主密封结构；所述接箍长度为与所述套管拧接后覆盖套管的尾扣。本实用新型的效果是偏小的接箍外径能适用于某些对井眼尺寸要求比较苛刻的环境，更利于管串的下放和固井工作的进行。适当地减小中径值和增加接箍长度使接头的连接强度比直连型特殊扣要高。由于增加了密封面使接头地密封性能和抗弯曲性能有所增强，公母端内孔平齐的设计使得油气在传送过程中不会发生紊流现象，减小传输阻力。

Description

小间隙接箍套管螺纹的连接结构

技术领域

本实用新型涉及一种螺纹的连接结构，特别是一种小间隙接箍套管螺纹的连接结构。

背景技术

油套管管柱采用螺纹将单根油井管连接而成，管柱的螺纹连接部位是薄弱的关键环节。在通用的API标准中，套管采用圆螺纹或偏梯螺纹连接形式。这些连接形式在保证管柱结构完整性和密封完整性方面都存在一定的问题。圆螺纹套管其螺纹连接强度只为管体强度的60％～80％，偏梯螺纹的连接强度虽接近或达到管体强度但气密封性能不够。另外油气中含有的硫化氢酸性成分会使普通API套管发生缓慢的应力腐蚀，导致套管在长期的使用过程中变形破坏。随着石油工业的发展，尤其是深井、超深井、高压气井、定向井、酸性环境井的开发，对石油套管的使用性能提出了更高的要求，套管管串设计也越来越多样化。具有API标准螺纹连接形式的套管在许多情况下难以满足生产需求，所以国外开发出各种类型的特殊螺纹连接。这些特殊螺纹连接以其可靠的气密封性能、较高的连接强度、良好的抗粘扣和特殊针对性的设计受到油田的普遍欢迎。

我国在80年代开始，在深井、超深井以及天然气井的开发中引进了特殊螺纹连接套管，取得了较好的效果。但在应用中也带来了相关的问题。如：进口成本较高；特殊螺纹连接维修及其附件加工困难。这些都限制了特殊扣套管的使用。

在某些油田区域由于地况环境复杂管柱需要多层设计或者出于开发成本考虑，对钻井井眼直径尺寸控制很严格，由于一般接箍的外径比管体略大因此造成有一部分井眼必须浪费在接箍上，这就造成设计上的困难。没有接箍设计的直连型套管最大化的利用了井眼尺寸，但其连接强度只能达到管体的一半无法达到设计要求。

发明内容

针对现有技术中结构上的不足，本实用新型的目的是提供一种小间隙接箍套管螺纹的连接结构，以利于改善套管接头由于接箍占用一部分井眼而无法采用最合理有效的管串设计的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种小间隙接箍套管螺纹的连接结构，该结构包括有一个端部带有外螺纹的套管和带有内螺纹的接箍，通过起连接作用的螺纹部分和防止高压油气外泄的密封部分旋合拧接而成，其中：所述套管的外螺纹和接箍的内螺纹均为偏梯形锥螺纹，所述内外螺纹上分别设有锥形密封面以及负角度的扭矩台肩所组成的主密封结构；所述接箍长度为与所述套管拧接后覆盖套管的尾扣。

所述套管的外螺纹和接箍的内螺纹均为偏梯形螺纹，其齿型的螺距为每英寸五牙，锥度为1∶16，偏梯形锥螺纹的公母螺纹齿高均为1.575mm。

所述接箍的公端和母端的危险截面积相等。

所述内外螺纹密封面与套管轴线的锥度均为1∶10，所述内外螺纹负角度的扭矩台肩与螺纹轴线均呈的75度夹角。

本实用新型的效果是偏小的接箍外径能适用于某些对井眼尺寸要求比较苛刻的环境，更利于管串的下放和固井工作的进行。适当地减小中径值和增加接箍长度使接头的连接强度比直连型特殊扣要高。由于增加了密封面使接头地密封性能和抗弯曲性能有所增强，公母端内孔平齐的设计使得油气在传送过程中不会发生紊流现象，减小传输阻力。

附图说明

图1是本实用新型的特殊扣套管连接结构的结构示意图；

图2是本实用新型的特殊扣套管连接结构的装配示意图；

图3是本实用新型的特殊扣套管连接结构的密封结构放大图。

A、套管    B、接箍

C、螺纹    D、密封结构

具体实施方式

结合附图及实施例对本实用新型的小间隙接箍套管螺纹的连接结构加以说明。

本实用新型的小间隙接箍套管螺纹的连接结构针对部分对井眼尺寸要求较严格的特殊油井管串设计，普通API接头或者其他特殊扣接头接箍外径尺寸较大，占据了一部分宝贵的井眼尺寸，无法满足管串设计的情况，将接箍B外径尺寸适当的减小，同时为了保证连接强度将管体公端和接箍母端的中径值随之适当修改，使公母端的危险截面积大致接近，保证连接强度效率的最大化。螺纹采用API偏梯扣螺纹设计，在公端鼻端和接箍相应位置增加了密封结构D以增强密封性能，适当增加接箍长度，对公端尾部采取直口退刀处理。

如图1所示：本实用新型的小间隙接箍套管螺纹的连接结构由套管A和接箍B两部分组成，所述套管部分由偏梯型外螺纹C和含有密封面和止扭矩台肩的鼻端部分D组成，所述接箍部分B在两根套管间连接，两边结构对称，所述内外螺纹上分别设有锥形密封面以及负角度的扭矩台肩所组成的主密封结构D；所述接箍B与所述套管A拧接后覆盖套管A的尾扣。

所述套管A的外螺纹和接箍的内螺纹C均为API偏梯型螺纹，其齿型的螺距为每英寸五牙，锥度为1∶16，公端螺纹和母端螺纹C齿高均为1.575mm。所述接箍B和套管A的危险截面积相等，接箍长度增加到280mm。所述内外螺纹密封面与套管轴线的锥度为1∶10，所述内外螺纹扭矩台肩的角度为负15度。

接箍B的外径比一般API接头或其他特殊扣接头偏小，螺纹中径设计随之修改以保证连接强度，适当加长接箍B的长度以增加连接强度。

所述偏梯型外螺纹的牙型角为13度，其中导入面为10度，承载面为3度，螺纹锥度为1∶16，齿高为0.062in。密封部分的结构为：公母端密封面沿管体轴线锥度为1∶10，内外螺纹扭矩台肩的角度为负15度。公端在螺纹尾部设置10mm长的圆柱退刀区，退刀采用直口退刀。螺纹设计过盈量为10.16mm。

如图1所示，该石油套管特殊扣接头结构包括套管A和接箍B两部分组成，所述套管A部分由偏梯型外螺纹C和含有密封面和止扭矩台肩的密封结构D部分组成，所述接箍B部分在两根套管间连接，两边结构对称，包括偏梯型内螺纹C和与公端鼻端部分对应的密封面和止扭矩台肩D。

连接用偏梯螺纹的牙型结构如图2所示，所述梯型外螺纹C的牙型角为13度，其中导入面为10度，承载面为3度，齿高分别为h＝1.575mm，螺距为t＝5.08，螺纹锥度1∶16。螺纹过盈量为10.16mm。密封结构中密封面沿管体轴线方向锥度为1∶10，内外螺纹扭矩台肩的角度为负15度。

套管出厂前接箍的一边先与管体拧接到位，运输至油田，需要下井时再与另一根套管进行拧接下井，形成密闭的套管柱直至几千米深的采油气层。在拧接上扣过程中，套管A与接箍B进行旋合拧接，，套管上的偏梯外螺纹C和接箍上的偏梯内螺纹C旋紧配合在一起直至开始发生过盈，产生一定的接触应力，但由于公母端螺纹C中间有一定的空隙因此并不能完成密封。然后套管A和接箍B的密封面部分开始接触并发生过盈达到密封的效果，最后当套管A和接箍B的止扭矩台肩接触时，旋合扭矩立即快速上升到达设计的扭矩值时自动停止旋合，为套管A和接箍B之间提供准确的拧接定位。此时套管A和接箍B能保证连接强度达到或超过管体强度，受到内压或外压时不会先与管体发生泄漏。然后下放管柱继续进行下一根套管的上扣连接。

Claims (4)

1、一种小间隙接箍套管螺纹的连接结构，该结构包括有一个端部带有外螺纹的套管和带有内螺纹的接箍，通过起连接作用的螺纹部分和防止高压油气外泄的密封部分旋合拧接而成，其特征是：

所述套管的外螺纹和接箍的内螺纹均为偏梯形锥螺纹，所述内外螺纹上分别设有锥形密封面以及负角度的扭矩台肩所组成的主密封结构；所述接箍长度为与所述套管拧接后覆盖套管的尾扣。

2、根据权利要求1所述的小间隙接箍套管螺纹的连接结构，其特征是：所述套管的外螺纹和接箍的内螺纹均为偏梯形螺纹，其齿型的螺距为每英寸五牙，锥度为1∶16，偏梯形锥螺纹的公母螺纹齿高均为1.575mm。

3、根据权利要求1所述的小间隙接箍套管螺纹的连接结构，其特征是：所述接箍的公端和母端的危险截面积相等。

4、根据权利要求1所述的小间隙接箍套管螺纹的连接结构，其特征是：所述公端和母端密封面与套管轴线的锥度均为1∶10，所述内外螺纹负角度的扭矩台肩与螺纹轴线均呈75度的夹角。

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