CN202689965U

CN202689965U - 一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头

Info

Publication number: CN202689965U
Application number: CN 201220342893
Authority: CN
Inventors: 王双来; 姬丙寅; 倪渊诠; 张鹏
Original assignee: XI'AN MAURER PETROLEUM ENGINEERING LABORATORY CO LTD
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-07-16

Abstract

本实用新型涉及石油工业油井管螺纹连接技术领域，具体涉及一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头。现有油管存在在高温高压气井采气过程中抗过扭能力差、密封性能可靠性低的技术问题。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头，包括外螺纹接头和内螺纹接头，外螺纹包括第一级外螺纹和第二级外螺纹，第一级外螺纹的根部设有外副抗扭台肩，内螺纹包括第一级内螺纹和第二级内螺纹，第一级内螺纹的端部设有内副抗扭台肩，所述外副抗扭台肩和第二级外螺纹之间设有第二级外锥面密封面，第二级内螺纹和内副抗扭台肩之间设有第二级内锥面密封面，所述第二级外锥面密封面和第二级内锥面密封面之间为金属过盈配合，构成第二级密封结构。本实用新型在高温高压气井采气过程中抗过扭能力强、密封性能可靠。

Description

一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头

技术领域

本实用新型涉及石油工业油井管螺纹连接技术领域，具体涉及一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头。

背景技术：

油套管是开采石油和天然气所必需的石油专用管材，一般由几百根油套管通过螺纹连接形成长达数千米的管柱，承担了开采油气的重要任务。随着我们油气田勘探开发的发展，深井、超深井、高温高压气井、含CO₂、H₂S等腐蚀性介质的井已经大量出现，这些油气井对螺纹连接接头的气密封性、连接强度和耐腐蚀性提出了更高要求。

国内某些油田区块腐蚀环境恶劣，油管柱需要反复酸化压裂使用，而常规的API圆螺纹油管及特殊螺纹接头的气密封油管容易失效而不能满足要求。目前的应用的气密封油管接头抗过载扭矩能力差，在高温高压气井采气过程中由于气体压力、流速等方面因素变化的影响油管产生振动，长时间作用容易导致油管接头的松动，接头连接部分出现缓慢的泄露现象。因而需要设计一种适用与高温高压深井用的连接强度高，密封性能好、抗过扭性能好的油管。

在专利号为“CN 201496003U”，名称为“特殊型油套管螺纹连接头”的专利文件中提供的套管螺纹接头，其结构如下：包括管体和接箍，管体一端设有外螺纹接头，接箍一端设有内螺纹接头，所述外螺纹接头的一端设有外螺纹，内螺纹接头的一端设有内螺纹，外螺纹包括第一级外螺纹和第二级外螺纹，所述第一级外螺纹的中径小于第二级外螺纹的中径，所述第一级外螺纹的根部设有外副抗扭台肩，第一级外螺纹的端部设置有长鼻端，长鼻端的端部设置有直角主抗扭台肩，所述直角主抗扭台肩与第一级外螺纹之间设有第一级外锥面密封面，所述内螺纹接头的内螺纹包括第一级内螺纹和第二级内螺纹，所述第二级内螺纹的端部设置有内抗扭台肩，第一级内螺纹的端部设有内副抗扭台肩，第一级内螺纹的根部设有第一级内锥面密封面，第一级内锥面密封面的另一端连接有内直角主抗扭台肩，所述第一级外螺纹和第一级内螺纹旋合连接，第二级外螺纹和第二级内螺纹旋合连接，直角主抗扭台肩与内直角主抗扭台肩配合形成主抗扭台肩；外副抗扭台肩与内副抗扭台肩配合形成副抗扭台肩；外抗扭台肩与内抗扭台肩配合承担过载扭矩载荷；第一级外锥面密封面与第一级内锥面密封面为金属过盈配合，形成主密封面；

其结构具有如下缺点：接箍式连接；单级密封结构；管体齐平式连接强度低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头，以解决现有油管存在的在高温高压气井采气过程中抗过扭能力差、密封性能可靠性低的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头，包括外螺纹接头和内螺纹接头，所述外螺纹接头的一端设有外螺纹，外螺纹包括第一级外螺纹和第二级外螺纹，第一级外螺纹的根部设有外副抗扭台肩，所述内螺纹接头的一端设有内螺纹，内螺纹包括第一级内螺纹和第二级内螺纹，第一级内螺纹的端部设有内副抗扭台肩，其特殊之处在于：所述外副抗扭台肩和第二级外螺纹之间设有第二级外锥面密封面，第二级内螺纹和内副抗扭台肩之间设有第二级内锥面密封面，所述第二级外锥面密封面和第二级内锥面密封面之间为金属过盈配合，构成第二级密封结构。

上述外螺纹接头和内螺纹接头分别设置于气密封油管的两端，气密封油管的两端采用管端镦粗加厚处理。

上述外螺纹和内螺纹均为锥螺纹。

上述外螺纹和内螺纹的承载面与垂直面的角度（α）为-3°~-5°，导向面与垂直面的角度（β）为20°~30°，外螺纹齿高（H）为1.0~1.2mm,内螺纹齿高（H）为1.1~1.4mm，外螺纹和内螺纹的锥度为1:16，每英寸6牙或8牙。

上述外螺纹部分采用喷砂处理，内螺纹表面进行镀铜。

与现有技术相比，该结构具有如下优点：

1. 第二级外锥面密封面和第二级内锥面密封面之间为金属过盈配合，构成第二级密封结构，双级密封结构大大提高了接头的气密封性能及可靠性。

2. 外螺纹接头和内螺纹接头分别设置于气密封油管的两端，气密封油管首尾直接相连，连接强度增加，气密封油管的两端采用管端镦粗加厚处理，提高了接头的强度，接头强度高于管体；

3. 改进的螺纹结构应力较低，具有多次上卸扣不易粘扣，连接强度高等优点；

4. 外螺纹部分采用喷砂处理，内螺纹表面进行镀铜，提高了螺纹的抗粘扣性能。

5. 内、外螺纹接头的双级螺纹同时上扣，具有上扣速度快等优点；

6. 本实用新型三个扭矩台肩具有较好的抗过扭能力，能防止油管接头扭矩过载后影响密封性能，提高了接头密封能力的可靠性；

7. 内、外螺纹接头旋合后管体内径齐平，能有效减少气体紊流现象。

附图说明：

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型外螺纹接头结构示意图；

图3是本实用新型内螺纹接头结构示意图；

图4为螺纹牙型结构示意图；

其中，1-外螺纹接头、2-内螺纹接头、3-直角主抗扭台肩、4-第一级外锥面密封面、5-第一级外螺纹、6-外副抗扭台肩、7-第二级外锥面密封面、8-第二级外螺纹、9-外抗扭台肩、10-内直角主抗扭台肩、11-第一级内锥面密封面、12-第一级内螺纹、13-内副抗扭台肩、14-第二级内锥面密封面、15-第二级内螺纹、16-内抗扭台肩。

具体实施方式:

下面将结合附图对本实用新型进行详细地说明。

参照图1~3，一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头，包括外螺纹接头1和内螺纹接头2，所述外螺纹接头1的一端设有外螺纹，内螺纹接头2的一端设有内螺纹，外螺纹包括第一级外螺纹5和第二级外螺纹8，所述第一级外螺纹5的中径小于第二级外螺纹8的中径，所述第一级外螺纹5的根部设有外副抗扭台肩6，第一级外螺纹5的端部设置有长鼻端，长鼻端的端部设置有直角主抗扭台肩3，所述直角主抗扭台肩3与第一级外螺纹5之间设有第一级外锥面密封面4，所述内螺纹接头2的内螺纹包括第一级内螺纹12和第二级内螺纹15，所述第二级内螺纹15的端部设置有内抗扭台肩16，第一级内螺纹12的端部设有内副抗扭台肩13，第一级内螺纹12的根部设有第一级内锥面密封面11，第一级内锥面密封面11的另一端连接有内直角主抗扭台肩10，所述第一级外螺纹5和第一级内螺纹12旋合连接，第二级外螺纹8和第二级内螺纹15旋合连接，直角主抗扭台肩3与内直角主抗扭台肩10配合形成主抗扭台肩；外副抗扭台肩6与内副抗扭台肩13配合形成副抗扭台肩；外抗扭台肩9与内抗扭台肩16配合承担过载扭矩载荷；第一级外锥面密封面4与第一级内锥面密封面11为金属过盈配合，形成主密封面；所述外副抗扭台肩6和第二级外螺纹8之间设有第二级外锥面密封面7，第二级内螺纹15和内副抗扭台肩13之间设有第二级内锥面密封面14，所述第二级外锥面密封面7和第二级内锥面密封面14之间为金属过盈配合，构成第二级密封结构。上述外螺纹接头1和内螺纹接头2分别设置于气密封油管的两端，气密封油管的两端采用管端镦粗加厚处理。油管镦粗部分外径比油管外径大10~18mm，镦粗过渡圆滑为R40~60mm，角度为20°，接头的强度高于管体，密封性能及抗过扭能力都显著提高。上述外螺纹和内螺纹均为锥螺纹。上述外螺纹部分采用喷砂处理，内螺纹表面进行镀铜。为了提高密封性能，油管接头的管端第一级锥面密封面角度为15°~25°，第一级主抗扭台肩为直角台肩；螺纹中部的第二级锥面密封面直径方向锥度为1:6~1:12，第二级副抗扭台肩角度为-10°~-15°，螺纹尾部的外抗扭台肩角度为-15°。

参照图4，上述外螺纹和内螺纹的承载面与垂直面的角度（α）为-3°~-5°，导向面与垂直面的角度（β）为20°~30°，外螺纹齿高（H）为1.0~1.2mm,内螺纹齿高（H）为1.1~1.4mm，外螺纹和内螺纹的锥度为1:16，每英寸6牙或8牙。改进的螺纹结构应力较低，具有多次上卸扣不易粘扣，连接强度高等优点；

本实用新型油管接头使用过程中，外螺纹接头1与内螺纹接头2旋合后，形成双级锥面金属密封结构，具有较高密封性能和可靠性；三对抗扭台肩面能承担较大过载扭矩，避免由于过扭造成螺纹粘扣及密封面损伤现象，扭矩为同规格油管扭矩的2倍以上；双级螺纹同时入扣、上扣，节约了上扣拧接时间。该油管接头在采油作业中可以克服振动而不容易松开，密封性能可靠性较高。

本实用新型油管在工厂加工时一端加工外螺纹，另一端加工内螺纹，两端分别带螺纹保护器运送至油田现场。现场下井作业时，将一个油管的外螺纹与另一根油管的内螺纹相旋合拧接，依次相互连接形成几千米的耐高压密封油井管柱直至油气层中。油管接头的内、外连接螺纹，密封面上扣接触后会产生一定量的金属过盈配合，产生适量的接触压力，主、副抗扭台肩接触定位后扭矩迅速增长到控制扭矩停止上扣。

本实用新型外螺纹接头1具有两级锥螺纹和双级外锥面密封面，内螺纹接头2具有与之配合的两级锥螺纹和两个内锥面密封面。油管接头拧接后，外螺纹接头连接螺纹的中径较小者第一级螺纹与内螺纹接头中径较小者第一级螺纹相互啮合，外螺纹中径较大的第二级螺纹与内螺纹中径较大的第二级螺纹相互啮合；外螺纹管端外锥面密封面与内螺纹尾部的内锥面密封面过盈配合形成第一级主密封面，两级螺纹中部的内、外锥面密封面过盈配合构成第二级密封面；外螺纹管体端部的直角主抗扭台肩、接头中部的负角度抗扭台肩及尾部抗过载外抗扭台肩构成了多级抗扭，具有较好的抗过扭矩能力。

Claims

1.一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头，包括外螺纹接头（1）和内螺纹接头（2），所述外螺纹接头（1）的一端设有外螺纹，外螺纹包括第一级外螺纹（5）和第二级外螺纹（8），第一级外螺纹（5）的根部设有外副抗扭台肩（6），所述内螺纹接头（2）的一端设有内螺纹，内螺纹包括第一级内螺纹（12）和第二级内螺纹（15），第一级内螺纹（12）的端部设有内副抗扭台肩（13），其特征在于：所述外副抗扭台肩（6）和第二级外螺纹（8）之间设有第二级外锥面密封面（7），第二级内螺纹（15）和内副抗扭台肩（13）之间设有第二级内锥面密封面（14），所述第二级外锥面密封面（7）和第二级内锥面密封面（14）之间为金属过盈配合，构成第二级密封结构。

2.根据权利要求1所述一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹接头（1）和内螺纹接头（2）分别设置于气密封油管的两端，气密封油管的两端采用管端镦粗加厚处理。

3.根据权利要求2所述一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹和内螺纹均为锥螺纹。

4.根据权利要求1~3中任一项所述一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹和内螺纹的承载面与垂直面的角度为-3°~-5°，导向面与垂直面的角度为20°~30°，外螺纹齿高为1.0~1.2mm,内螺纹齿高为1.1~1.4mm，外螺纹和内螺纹的锥度为1:16，每英寸6牙或8牙。

5.根据权利要求4所述一种适用于高温高压气井的气密封油管螺纹接头，其特征在于：所述外螺纹部分采用喷砂处理，内螺纹表面进行镀铜。