CN204002607U - 一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构。气密封特殊螺纹接头常采用锥面对锥面或锥面对球面的密封结构，但金属对金属的扭矩台肩面易造成缝隙腐蚀。本实用新型包括带有外螺纹的管体和带有内螺纹的接箍，接箍两端内螺纹之间设置凸出的内扭矩台肩；管体端部设置有与内扭矩台肩相对的外扭矩台肩，内扭矩台肩和外扭矩台肩之间为密封环槽，密封环槽内环周设置有密封环。本实用新型的外螺纹锥面密封面和内螺纹锥面密封面形成过盈配合，外螺纹的扭矩直角台肩面与密封环、接箍扭矩直角台肩面形成过盈配合，阻挡酸性及腐蚀性液体进入；外螺纹管子和内螺纹接箍的金属锥面密封面过盈配合，能够阻挡气体介质通过，构成了双级密封结构。

Description

一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构

技术领域

本实用新型属于石油天然气开采技术领域，具体涉及一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构。

背景技术

在石油天然气开采中，套管柱固井后需要在其套管管柱下入油管进行开采天然气。油管柱是通过螺纹相互连接而构成一个连续的油管柱，而管柱连接的螺纹部位是薄弱环节之一，整个管柱是通过几百个螺纹相互连接而成，管柱里面承受高压的天然气，一旦某一个连接螺纹的密封失效就会造成整个管柱泄露。油管失效容易造成天然气泄露，具有较大安全隐患，因此螺纹接头密封的可靠性对油田安全生产具有很重要的意义。

随着石油工业的发展，深井、超深井不断增多，工况越来越复杂，气井中的CO₂、H₂S、Cl^-含量高，传统的螺纹接头在连接强度和密封性能方面已不能满足这些油气井的使用要求，所以国内外开发出各种类型的特殊螺纹连接。这些特殊螺纹连接具有气密封性能好、连接强度较高、抗粘扣性良好等，在油田普遍应用。

目前的气密封特殊螺纹接头多数都采用锥面对锥面或锥面对球面的密封结构，台肩面基本上全部采用金属对金属的台肩面。目前开采气井中多含有CO₂、H₂S、Cl^-等酸性腐蚀介质，容易造成管体金属扭矩台肩面和接箍的扭矩台肩面之间的缝隙腐蚀。油管柱在油井中各部分管柱受力不同，井口的管柱由于管柱自重受到较大的拉伸载荷，连接螺纹的管体和接箍扭矩台肩面容易被拉开分离，形成微小间隙；在狗腿度较大的油井中油管承受较大弯曲或者屈曲变形，外螺纹扭矩台肩面和内螺纹扭矩台肩面由于弯曲作用或者屈曲变形使得台肩面一侧承受压力而另一侧承受拉力，在扭矩台肩面承受拉力的一侧就会出现狭窄的缝隙。高压气体通过台肩面连接处的缝隙时，部分Cl^-等酸性腐蚀介质就会进入，形成缝隙腐蚀，进而腐蚀台肩面。一旦扭矩台肩面发生腐蚀，腐蚀性介质就会进一步腐蚀油管和接箍的密封面，从而使密封失效，进而造成油管柱泄漏，从而导致严重的安全事故。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构，能防止螺纹扭矩台肩面发生腐蚀，提高密封性能的可靠性，适用于酸性腐蚀性环境工况。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构，包括带有外螺纹的管体和带有内螺纹的接箍，两节管体端部相对，端部外套接箍旋紧固结，其特征在于：

接箍两端设置内螺纹，两端内螺纹之间设置凸出的内扭矩台肩；

管体端部设置有与内扭矩台肩相对的外扭矩台肩，内扭矩台肩和外扭矩台肩之间为密封环槽，密封环槽内环周设置有密封环。

管体的外螺纹与外扭矩台肩之间依次为外过渡圆柱面和外锥面密封面。

接箍的内螺纹与内扭矩台肩之间依次为内螺纹退刀柱面、内锥面密封面和内密封环槽圆柱面。

管体的外扭矩台肩和接箍的内扭矩台肩均为直角台肩。

管体的外螺纹和接箍的内螺纹均为偏梯形螺纹，每英寸8牙或6牙；

管体的外螺纹齿高为1.0±0.05mm，接箍的内螺纹齿高为1.2±0.05mm，承载面角度为+3°~+5°，导向面面角度为+10°~+15°。

管体和接箍的金属密封面角度为25±5°。

密封环为聚四氟乙烯密封环。

本实用新型具有以下优点：

1）本实用新型设计了一个弹性密封圈结构，在内螺纹接箍的密封面之后设置了密封环槽，用于安装弹性密封圈，可以防止Cl^-等酸性腐蚀介质进入，能有效防止台肩面的缝隙腐蚀，大大提高了管柱的密封可靠性。

2）外螺纹管子和内螺纹接箍的扭矩直角台肩面与聚四氟乙烯的密封环构成的第一道弹性密封结构，锥面密封面的构成第二道金属密封，双级密封结构能够大大提高密封的可靠性。双级密封结构的泄露概率是单级金属密封结构泄露概率的万分之一，大大减小了泄露事故的风险。

3）该结构具有加工、检验简单，具有较好的经济适用性，适用于酸性腐蚀性气井工况。

附图说明

图1为本实用新型气密封油管螺纹连接结构图。

图2为管体结构图。

图3为接箍结构图。

图4为密封环结构图。

图中，1-管体，2-接箍，3-密封环，4-外螺纹，5-外过渡圆柱面，6-外锥面密封面，7-外扭矩台肩，8-内螺纹，9-内螺纹退刀柱面，10-内锥面密封面，11-内密封环槽圆柱面，12-内扭矩台肩。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型所涉及的一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构，包括带有外螺纹的管体1、带有内螺纹的接箍2和密封环3。

两节管体1端部相对，端部外套接箍2旋紧固结。接箍2两端设置内螺纹，接箍两端内螺纹之间设置凸出的内扭矩台肩12，管体1端部设置有与内扭矩台肩12相对的外扭矩台肩7。管体1的外螺纹与外扭矩台肩7之间依次为外过渡圆柱面5和外锥面密封面6。接箍2的内螺纹与内扭矩台肩12之间依次为内螺纹退刀柱面9、内锥面密封面10和内密封环槽圆柱面11。管体1的外扭矩台肩7和接箍2的内扭矩台肩12均为直角台肩。管体1的外螺纹和接箍2的内螺纹均为偏梯形螺纹，每英寸8牙或6牙。管体1的外螺纹齿高为1.0±0.05mm，接箍2的内螺纹齿高为1.2±0.05mm，承载面角度为+3°~+5°，导向面面角度为+10°~+15°。管体1和接箍2的金属密封面角度为25±5°。内锥面密封面10和外锥面密封面6都为锥面，在接箍2和管体1上的各个连接段之间均设置有过渡圆弧或球面。

内扭矩台肩12和外扭矩台肩7之间为密封环槽，可进行轴向和径向的定位，密封环槽内环周设置有密封环3，密封环3为聚四氟乙烯密封环。聚四氟乙烯材料具有较好的弹性形变和刚度，能够产生一定过盈配合形变，为扭矩台肩面提供一定的接触力，确保Cl^-等酸性腐蚀介质不能进入外螺纹管体1和内螺纹接箍2的金属台肩面。密封环3具有优良的化学稳定性及耐腐蚀性、耐250°高温、高润滑不粘性、和良好的抗老化耐力、耐高温性，满足油井工况使用。

管体1外螺纹和接箍2内螺纹在上扣前，先将环形的密封环3安装在密封面槽内。管体1外螺纹和接箍2内螺纹啮合拧接上扣后，管体1的外锥面密封面6和接箍2的内锥面密封面10先接触形成过盈配合，随着螺纹旋转拧接，外扭矩台肩7与密封环3、内扭矩台肩12再接触形成过盈配合，上扣到位停止。上扣后，外螺纹管体和内螺纹接箍共形成了外锥面密封面6和内锥面密封面10的过盈配合，外扭矩台肩7、内扭矩台肩12和密封环3的之间的弹性过盈配合，阻挡酸性及腐蚀性液体进入，防止气体介质通过，构成了双级密封结构，能够更加有效防止金属台肩面的缝隙腐蚀，提高金属密封面的气密封性可靠性。接箍2的内螺纹退刀柱面9和管体1的外过渡圆柱面5之间设置有配合间隙，能够储存上扣过程中挤压的螺纹脂。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构，包括带有外螺纹的管体（1）和带有内螺纹的接箍（2），两节管体（1）端部相对，端部外套接箍（2）旋紧固结，其特征在于：

接箍（2）两端设置内螺纹，两端内螺纹之间设置凸出的内扭矩台肩（12）；

管体（1）端部设置有与内扭矩台肩（12）相对的外扭矩台肩（7），内扭矩台肩（12）和外扭矩台肩（7）之间为密封环槽，密封环槽内环周设置有密封环（3）。

2.根据权利要求1所述的一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构，其特征在于：

管体（1）的外螺纹与外扭矩台肩（7）之间依次为外过渡圆柱面（5）和外锥面密封面（6）。

3.根据权利要求2所述的一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构，其特征在于：

接箍（2）的内螺纹与内扭矩台肩（12）之间依次为内螺纹退刀柱面（9）、内锥面密封面（10）和内密封环槽圆柱面（11）。

4.根据权利要求3所述的一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构，其特征在于：

管体（1）的外扭矩台肩（7）和接箍（2）的内扭矩台肩（12）均为直角台肩。

5.根据权利要求4所述的一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构，其特征在于：

管体（1）的外螺纹和接箍（2）的内螺纹均为偏梯形螺纹，每英寸8牙或6牙；

管体（1）的外螺纹齿高为1.0±0.05mm，接箍（2）的内螺纹齿高为1.2±0.05mm，承载面角度为+3°~+5°，导向面面角度为+10°~+15°。

6.根据权利要求5所述的一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构，其特征在于：

管体（1）和接箍（2）的金属密封面角度为25±5°。

7.根据权利要求6所述的一种具有抗金属台肩腐蚀的气密封油管螺纹连接结构，其特征在于：

密封环（3）为聚四氟乙烯密封环。