CN202755913U

CN202755913U - 石油套管接头

Info

Publication number: CN202755913U
Application number: CN 201220323045
Authority: CN
Inventors: 申昭熙; 李磊; 冯春; 王建军; 潘志勇; 王鹏; 宋生印
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2022-07-04

Abstract

本实用新型公开了一种石油套管接头，属于石油、天然气钻井领域。所述石油套管接头包括第一套管端及第二套管端，第一套管端设有外螺纹，第二套管端设有内螺纹，第一套管端的端面为倾斜的扭矩台肩，第二套管端的端面为与扭矩台肩相抵的倾斜的顶抵面；第一套管端的外螺纹和扭矩台肩之间设有过盈配合面；第二套管端的内螺纹和顶抵面之间设有过盈密封面；过盈配合面和过盈密封面相互配合，且过盈配合面和过盈密封面上设有相互配合的两级径向金属过盈密封结构，保证了本实用新型的石油套管接头分别在拉伸和压缩载荷作用时的密封性能，提高了密封的可靠性；且每一级径向金属过盈密封结构处的接触压力减少，降低了内部的应力水平，提高了使用可靠性。

Description

石油套管接头

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气钻井领域，特别涉及一种石油套管接头。

背景技术

套管柱是油气田勘探开发中的重要组成部分，对油气井的开发有重要作用。套管柱是由一根根的石油套管通过螺纹连接起来的长大数千米的高压容器，螺纹连接处即为接头。研究表明，接头是整个套管柱中最薄弱、也是最容易损坏的部位，因此要求接头具有较高的连接强度和较好的密封性能。然而，目前接头大多数采用的API螺纹连接，这个螺纹连接存在连接强度低、密封性能差等缺陷。

为了提高这些接头的气密封和可靠性，大量使用了特殊接头。市场上的特殊接头只设有一个径向金属密封结构或弹性橡胶环，使用实践表明其可靠性较低，下井使用后极易出现泄漏现象，密封性能低。

实用新型内容

为了解决上述连接强度低、密封性能差的问题，本实用新型实施例提供了一种石油套管接头。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种石油套管接头，其包括相互螺纹连接的第一套管端及第二套管端，第一套管端上设有外螺纹，第二套管端上设有内螺纹，第一套管端的端面为倾斜的扭矩台肩，第二套管端的端面为与扭矩台肩相抵顶的倾斜的顶抵面；第一套管端的外螺纹和扭矩台肩之间设有过盈配合面；第二套管端的内螺纹和顶抵面之间设有过盈密封面；过盈配合面和过盈密封面相互配合，且过盈配合面和过盈密封面上设有相互配合的两级径向金属过盈密封结构。

进一步地，两级径向金属过盈密封结构包括第一级和第二级径向金属过盈密封结构，第一级径向金属过盈密封结构包括设在过盈密封面的第一密封面、设在过盈配合面上的第一锥面或设在过盈配合面与扭矩台肩之间形成圆弧形过渡面；第二级径向金属过盈密封结构包括设在过盈密封面的第二密封面、设在过盈配合面上的圆柱面或设在过盈配合面上的第二锥面；其中，第一密封面和第二密封面间隔设置，第一锥面与过渡面平滑连接；圆柱面位于第一锥面和第二锥面之间，且分别和第一锥面和第二锥面平滑连接。

进一步地，第一密封面和第二密封面为锥面或圆柱面。

进一步地，两级径向金属过盈密封结构包括第一级和第二级径向金属过盈密封结构，第一级径向金属过盈密封结构包括设在过盈配合面的第一密封面、设在过盈密封面上的第一锥面或设在过盈密封面与顶抵面之间形成圆形倒角；第二级径向金属过盈密封结构包括设在过盈配合面的第二密封面、设在过盈密封面上的圆柱面或设在过盈密封面上的第二锥面；其中，第一密封面和第二密封面间隔设置，第一锥面与圆形倒角平滑连接；圆柱面位于第一锥面和第二锥面之间，且分别和第一锥面和第二锥面平滑连接。

进一步地，过盈配合面与扭矩台肩之间形成圆弧形过渡面。

进一步地，过盈密封面与顶抵面之间形成圆形倒角，且圆形倒角对应的半径小于过渡面对应的半径。

进一步地，第二套管端还设有退刀槽，退刀槽位于第二套管端的内螺纹与过盈密封面的连接处，且过盈密封面连接退刀槽和顶抵面。

进一步地，第一套管端上的外螺纹和第二套管端上的内螺纹均为API偏梯形螺纹。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：克服了现有石油套管接头连接强度低、密封性能差的问题。具体地，本实用新型的石油套管接头利用扭矩台肩和顶抵面的辅助密封结构及其第二密封面和圆柱面或第二锥面、第一密封面和过渡面或第一锥面的两级径向金属过盈密封结构来进行密封，提高了密封的可靠性。且第二密封面和圆柱面或第二锥面、第一密封面和过渡面或第一锥面处的金属密封结构分别在拉伸和压缩载荷作用时保障了本实用新型的石油套管接头的密封性能，同时第二密封面和圆柱面或第二锥面、第一密封面和过渡面或第一锥面处的接触压力减少，降低了本实用新型的石油套管接头内部的应力水平，提高了使用的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的石油套管接头的机构示意图；

图2是图1中圆I的放大示意图；

图3是图1中的石油套管接头使用时的结构示意图；以及

图4是图3中圆II的放大示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，本实用新型实施例提供了一种石油套管接头包括设有外螺纹的第一套管端1和设有内螺纹的第二套管端2。其中，该第一套管端1上的外螺纹和该第二套管端2上的内螺纹均为API偏梯形螺纹，该第一套管端1和第二套管端2通过内外螺纹连接。

请结合参照图2，第一套管端1的端面为倾斜的扭矩台肩11。扭矩台肩11和第一套管端1的外螺纹之间设有过盈配合面13。该过盈配合面13的第一端与扭矩台肩11之间形成圆弧形过渡面131。过盈配合面13包括与该过渡面131连接的第一锥面133、与第一锥面133平滑连接的圆柱面135及其与圆柱面135平滑连接的第二锥面137。第二锥面137位于过盈配合面13的第二端，且该第二锥面137一直延伸直至连接第一套管端1的外螺纹。

第二套管端2的端面为倾斜的顶抵面21，当该第二套管端2和第一套管端1连接时，扭矩台肩11抵在顶抵面21上。顶抵面21和第二套管端2的内螺纹之间设有过盈密封面23及退刀槽25。其中，退刀槽25位于与第二套管端2的内螺纹的连接处，过盈密封面23连接退刀槽25和顶抵面21。过盈密封面23与顶抵面21之间形成圆形倒角231。优选地，圆形倒角231对应的半径小于过渡面131对应的半径。过盈密封面23包括与圆形倒角231连接的第一密封面233、与第一密封面233平滑连接平面235及与该平面235平滑连接的第二密封面237。该第一密封面233和第二密封面237为锥面或圆柱面。

请结合参照图3和图4，使用本实用新型的石油套管接头，即是当该第二套管端2和第一套管端1连接时，扭矩台肩11抵在顶抵面21上，过盈配合面13和过盈密封面23相互配合。此时，具有密封作用的扭矩台肩11、顶抵面21、过渡面131、第一锥面133、第二锥面137、第一密封面233和第二密封面237之间均发生了金属过盈密封，且经过合理设计，这些过盈接触压力都低于材料屈服强度的80%，降低了上扣过程对上述扭矩台肩11、顶抵面21、过渡面131、第一锥面133、第二锥面137、第一密封面233和第二密封面237造成损伤的可能性，提高了连接强度。其中，第一密封面233和过渡面131或第一锥面133处的密封构成了第一级径向金属过盈密封结构；第二密封面237和圆柱面135或第二锥面137处密封构成了第二级径向金属过盈密封结构。当本实用新型的石油套管接头受拉伸载荷后，扭矩台肩11 和顶抵面211、第二密封面237和圆柱面135或第二锥面137处的密封性能降低，甚至发生分离；但此时，第一密封面233和过渡面131或第一锥面133处的金属过盈接触压力增加，保证了本实用新型的石油套管接头仍具有密封效果。当本实用新型的石油套管接头受到压缩载荷作用时，第一密封面233和过渡面131或第一锥面133处的接触压力降低，甚至发生分离；但此时，第二密封面237和圆柱面135或第二锥面137处的金属过盈接触压力增加，使得本实用新型的石油套管接头仍具有较高的密封可靠性。

综上所述，本实用新型的石油套管接头利用扭矩台肩11和顶抵面211的辅助密封结构及其第二密封面237和圆柱面135或第二锥面137、第一密封面233和过渡面131或第一锥面133的两级径向金属过盈密封结构来进行密封，提高了密封的可靠性。且第二密封面237和圆柱面135或第二锥面137、第一密封面233和过渡面131或第一锥面133处的金属密封结构分别在拉伸和压缩载荷作用时保障了本实用新型的石油套管接头的密封性能，同时第二密封面237和圆柱面135或第二锥面137、第一密封面233和过渡面131或第一锥面133处的接触压力减少，降低了本实用新型实施例所述的石油套管接头内部的应力水平，提高了使用的可靠性。

由上述叙述可知：在其它实施方式中，第一套管端1的过盈配合面13和第二套管端2的过盈密封面23可互换，只要满足过盈配合面13和过盈密封面23上具有两级径向金属过盈密封结构即可，即是：第一套管端1上过盈密封面23，第二套管端2上设有过盈配合面13；第一级径向金属过盈密封结构包括设在过盈配合面13的第一密封面233、设在过盈密封面23上的第一锥面133或设在过盈密封面23与顶抵面21之间形成圆形倒角231；第二级径向金属过盈密封结构包括设在过盈配合面13的第二密封面237、设在过盈密封面23上的圆柱面135或设在过盈密封面23上的第二锥面137；其中，第一密封面233和第二密封面237间隔设置，第一锥面133与圆形倒角231平滑连接；圆柱面135位于第一锥面133和第二锥面133之间，且分别和第一锥面133和第二锥面133平滑连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种石油套管接头，其包括相互螺纹连接的第一套管端（1）及第二套管端（2），所述第一套管端（1）上设有外螺纹，所述第二套管端（2）上设有内螺纹，其特征在于，

所述第一套管端（1）的端面为倾斜的扭矩台肩（11），所述第二套管端（2）的端面为与所述扭矩台肩（11）相抵顶的倾斜的顶抵面（21）；

所述第一套管端（1）的外螺纹和所述扭矩台肩（11）之间设有过盈配合面（13）；

所述第二套管端（2）的内螺纹和所述顶抵面（21）之间设有过盈密封面（23）；

所述过盈配合面（13）和所述过盈密封面（23）相互配合，且所述过盈配合面（13）和所述过盈密封面（23）上设有相互配合的两级径向金属过盈密封结构。

2.根据权利要求1所述的石油套管接头，其特征在于，所述两级径向金属过盈密封结构包括第一级和第二级径向金属过盈密封结构，所述第一级径向金属过盈密封结构包括设在所述过盈密封面（23）的第一密封面（233）、设在所述过盈配合面（13）上的第一锥面（133）或设在所述过盈配合面（13）与所述扭矩台肩（11）之间形成圆弧形过渡面（131）；

所述第二级径向金属过盈密封结构包括设在所述过盈密封面（23）的第二密封面（237）、设在所述过盈配合面（13）上的圆柱面（135）或设在所述过盈配合面（13）上的第二锥面（137）；

其中，所述第一密封面（233）和所述第二密封面（237）间隔设置，所述第一锥面（133）与所述过渡面（131）平滑连接；

所述圆柱面（135）位于所述第一锥面（133）和所述第二锥面（133）之间，且分别和所述第一锥面（133）和所述第二锥面（133）平滑连接。

3.根据权利要求2所述的石油套管接头，其特征在于，所述第一密封面（233）和所述第二密封面（237）为锥面或圆柱面。

4.根据权利要求1所述的石油套管接头，其特征在于，所述两级径向金属过盈密封结构包括第一级和第二级径向金属过盈密封结构，所述第一级径向金属过盈密封结构包括设在所述过盈配合面（13）的第一密封面（233）、设在所述过盈密封面（23）上的第一锥面（133）或设在所述过盈密封面（23）与所述顶抵面（21）之间形成圆形倒角（231）；

所述第二级径向金属过盈密封结构包括设在所述过盈配合面（13）的第二密封面（237）、设在所述过盈密封面（23）上的圆柱面（135）或设在所述过盈密封面（23）上的第二锥面（137）；

其中，所述第一密封面（233）和所述第二密封面（237）间隔设置，所述第一锥面（133）与所述圆形倒角（231）平滑连接；

5.根据权利要求4所述的石油套管接头，其特征在于，所述第一密封面（233）和所述第二密封面（237）为锥面或圆柱面。

6.根据权利要求1所述的石油套管接头，其特征在于，所述过盈配合面（13）与所述扭矩台肩（11）之间形成圆弧形过渡面（131）。

7.根据权利要求6所述的石油套管接头，其特征在于，所述过盈密封面（23）与所述顶抵面（21）之间形成圆形倒角（231），且所述圆形倒角（231）对应的半径小于所述过渡面（131）对应的半径。

8.根据权利要求1所述的石油套管接头，其特征在于，所述第二套管端（2）还设有退刀槽（25），所述退刀槽（25）位于所述第二套管端（2）的内螺纹与所述过盈密封面（23）的连接处，且所述过盈密封面（23）连接所述退刀槽（25）和所述顶抵面（21）。

9.根据权利要求1所述的石油套管接头，其特征在于，所述第一套管端（1）上的外螺纹和所述第二套管端（2）上的内螺纹均为API偏梯形螺纹。