CN203334974U - 特殊螺纹扣接箍 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种特殊螺纹扣接箍，而提供一种保证旋合各圈螺纹牙的受力均匀、且具有良好的密封性能的特殊石油套管螺纹联接结构，以利于改善石油套管联接部位强度低及密封不严的状况，适用于井深压力高、环境恶劣、套管柱受力较大的井况。接箍本体两端分别有与套管连接的内螺纹，中部有具有扭转与密封功能的圆环面结构，内螺纹为偏梯形圆锥螺纹，接箍本体两端的最外端的3圈内螺纹处制成沿轴向向中部倾斜的与水平方向成10-12°的斜角，偏梯形圆锥螺纹的承载面牙型角为3°,导向面牙型角为15°，螺纹牙高为1.65mm，螺距为2.54mm，螺纹锥度1：16。由于载荷分布均匀，提高了接箍的联接强度高，适用于深井、超深井。

Description

特殊螺纹扣接箍

技术领域

本实用新型涉及石油技术领域，特别是涉及一种用于石油套管连接的特殊螺纹扣接箍。

背景技术

套管柱是由单根石油套管采用螺纹接箍联接而成。通常石油套管及接箍上的螺纹采用API标准中的外加厚或不加厚的圆螺纹联接方式。

随着油气田深井、超深井的开采，井下套管柱的工况愈加复杂恶劣。为了实现井下套管柱的安全作业，除了套管柱要满足机械强度要求以外，套管接头还必须满足密封性要求。目前，石油套管及结构的联接方式在保证套管柱结构完整性和密封性能存在一定的问题，套管损坏的绝大部分都是发生在套管螺纹联接处，表现为螺纹磨损及塑性变形或断裂。例如，采用不加厚圆螺纹连接的套管柱，其螺纹联接部位的强度只为管体强度的60％～80％。

由于API标准螺纹套管满足不了国内外油田的使用需要，特殊螺纹接头受到了越来越多油田的重视。采熟螺纹接头主要是将石油套管的管端部墩粗后、加工有外螺纹，套管接头上加工有内螺纹，两者旋合拧紧形成套管联接结构，套管端头和管接箍联接采用的螺纹均为偏梯形圆锥螺纹，套管端头的头部设置有外扭矩圆环面，管接箍上设置有与该外扭矩圆环面配合的内扭矩圆环面。这是通过改变联接部位的结构，使联接扭转力矩由扭矩圆环面的接触和螺纹表面的接触变形承担，联接部位的扭转强度与螺纹面及扭矩圆环面的摩擦系数几乎成正比，提高了联接和扭转强度及密封性能。

但是，特殊螺纹接头在套管柱联接螺纹承载时，旋合后螺纹承载面上的径向应力和接触压力均呈现螺纹拧入端高、逐渐趋于零的分布趋势。尤其是套管两端联接螺纹牙上的径向应力和接触压力增加最快，各螺纹牙上的径向应力和接触压力分布变得不均匀，其旋合各圈螺纹牙的受力不均匀，主要由前几圈的螺纹承受载荷，并不是全部螺纹同时承受载荷，普通螺纹联接强度与螺纹副旋合长度关系不大。当承受负荷时，螺纹牙会变形而导致联接效果变差，其结果是，大约70%的载荷都承加在螺纹口端部的二扣螺纹上，导致极大的应力集中而使联接效果过早丧失，从而导致联接强度及密封失效。螺纹旋合后只有1～3扣螺纹真正接触上，当轴向载荷较大时，螺纹导向面间的接触容易脱离，螺纹承面上的螺纹牙容易发生塑性变形和滑脱等失效现象。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种保证旋合各圈螺纹牙的受力均匀、且具有良好的密封性能的特殊石油套管螺纹联接结构，以利于改善石油套管联接部位强度低及密封不严的状况，适用于井深压力高、环境恶劣、套管柱受力较大的井况。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种特殊螺纹扣接箍，包括接箍本体，所述接箍本体两端分别设置有与套管连接的内螺纹，中部设置有具有扭转与密封功能的圆环面结构，其特征在于，所述内螺纹为偏梯形圆锥螺纹，所述接箍本体两端的最外端的3圈内螺纹处制成沿轴向向中部倾斜的与水平方向成10-12°的斜角，所述偏梯形圆锥螺纹的承载面牙型角为3°,导向面牙型角为15°，螺纹牙高为1.65mm，螺距为2.54mm，螺纹锥度1：16。

所述接箍本体拧入端的螺纹第一牙厚度减薄厚度10%、螺纹第二牙厚度减薄厚度7.5%、螺纹第三牙厚度减薄厚度5.0%、螺纹第四牙厚度减薄厚度2.5%，其余螺纹牙厚度不变。

所述接箍的圆环面结构前有退刀槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的接箍在接箍的两顶端受力大的3圈螺纹处制成10°-12°的斜角，使套管螺纹牙的受力面由拧入端逐渐向外移。这样，螺纹旋合拧入端的螺纹牙在载荷作用下容易变形，而载荷向外转移使载荷分布均匀，提高了接箍的联接强度高，可以与管体等强度匹配，适用于深井、超深井。同时，避免了由于应力过度集中在螺纹牙顶部而造成的联接失效，提高螺纹联接的使用寿命。而且，接箍顶端的斜角利于螺纹拧入。

2、本实用新型的接箍中，承载面牙型角为3°,导向面牙型角为15°，通过对接箍螺纹牙的单侧面进行切削实现等承载，从而可以使螺纹牙载荷等分布，提高联接的可靠性。而且由于是单侧面切削，所以其拆装不受影响。

3、本实用新型的接箍采用偏梯形圆锥螺纹，由于其高度较矮，通过接箍相连的两套管内孔平齐，使得油气在传送过程中不会发生紊流现象，减小传输阻力。

4、本实用新型的接箍采用偏梯形圆锥螺纹，由于螺纹牙的高度小于现有的API标准螺纹，其对管体的削弱程度较轻；而且承载面和导向面的牙型角都较小,螺纹牙的强度较高，抗弯能力强，适用于斜井、大位移井、水平井。而且，联结后的管柱最大外形尺寸较小，能够减小套管柱外形尺寸。

5、本实用新型的接箍中，由于螺纹牙的导向面牙型角为较大（15°）,利于螺纹拧入，上扣容易，可快速上扣且不易错扣。

6、本实用新型的接箍中，拧入端螺纹的第一牙到第四牙厚度减薄，其余螺纹牙厚度不变，使套管螺纹牙和接箍螺纹牙的变形协调，螺纹牙载荷分布均。

7、本实用新型的接箍的圆环面结构前有退刀槽，以利于提高加工精度。

附图说明

图1所示为本实用新型特殊螺纹扣接箍的示意图；

图2所示为本实用新型特殊螺纹扣接箍的螺纹牙形结构示意图；

图3所示为本实用新型特殊螺纹扣接箍的螺纹牙单侧面减薄后与套管连接的示意图；

图4所示为本实用新型特殊螺纹扣接箍与套管连接中部的放大图。

图中：1.接箍本体，2.内螺纹，3.斜角，4.圆环面结构，5.套管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型特殊螺纹扣接箍的示意图如图1-图3所示，包括接箍本体1，所述接箍本体1两端分别设置有与套管连接的内螺纹2，中部设置有具有扭转与密封功能的圆环面结构4，所述内螺纹2为偏梯形圆锥螺纹，所述接箍本体1两端的最外端的3圈内螺纹处制成沿轴向向中部倾斜的与水平方向成10-12°的斜角3，所述偏梯形圆锥螺纹的承载面牙型角为3°,导向面牙型角为15°，螺纹牙高为1.65mm，螺距为2.54mm，螺纹锥度1：16。螺距指的是公螺纹牙与母螺纹牙的厚度之和。本实用新型的螺距为2.54，接箍为母螺纹牙，其厚度为1.77mm。

所述接箍本体1拧入端的螺纹第一牙厚度减薄厚度10%、螺纹第二牙厚度减薄厚度7.5%、螺纹第三牙厚度减薄厚度5.0%、螺纹第四牙厚度减薄厚度2.5%，其余螺纹牙厚度不变。

为了提高加工精度，所述接箍的圆环面结构4前有退刀槽。

本实用新型的特殊螺纹扣接箍与套管连接的示意图如图4所示，出厂前接箍本体1的一端先与套管5的管体拧接到位，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数千米深的采油气层。在拧接上扣过程中，套管与接箍进行旋合拧接，套管上的偏梯形圆锥外螺纹和接箍上的偏梯形圆锥内螺纹旋紧，配合在一起直至开始发生过盈而产生一定的接触应力，但由于套管与接箍螺纹中间有一定的空隙。因此，并不能完成密封。

然后套管和接箍的圆环面部分开始接触时，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，为套管和接箍之间提供准确的拧接定位，相互接触的圆环面发生变形达到密封的效果。而且由于扭矩圆环面的环形面积较大，所以过扭矩能力很强。过扭矩能力能达到最佳扭矩的2倍以上。此时，套管和接箍能保证连接强度超过管体强度，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。

本实用新型的接箍采用圆环面结构及改进的偏梯形圆锥螺纹，同现在通用的连接结构相比，套管柱外形尺寸减小15%，接箍的强度达到与套管母体一致。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种特殊螺纹扣接箍，包括接箍本体，所述接箍本体两端分别设置有与套管连接的内螺纹，中部设置有具有扭转与密封功能的圆环面结构，其特征在于，所述内螺纹为偏梯形圆锥螺纹，所述接箍本体两端的最外端的3圈内螺纹处制成沿轴向向中部倾斜的与水平方向成10-12°的斜角，所述偏梯形圆锥螺纹的承载面牙型角为3°,导向面牙型角为15°，螺纹牙高为1.65mm，螺距为2.54mm，螺纹锥度1：16。

2.根据权利要求1所述的特殊螺纹扣接箍，其特征在于，所述接箍本体拧入端的螺纹第一牙厚度减薄厚度10%、螺纹第二牙厚度减薄厚度7.5%、螺纹第三牙厚度减薄厚度5.0%、螺纹第四牙厚度减薄厚度2.5%，其余螺纹牙厚度不变。

3.根据权利要求1所述的特殊螺纹扣接箍，其特征在于，所述接箍的圆环面结构前有退刀槽。

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