CN210317193U - 一种具有气密封双台肩结构的直连型套管接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有气密封双台肩结构的直连型套管接头，主要由外抗扭台肩、外密封面、公螺纹、母螺纹、内密封面、副密封面、内抗扭台肩等组成。所述内密封面、外密封面构成主要密封，利用金属间接触变形机理，通过第一圆弧面与第一柱面、第二圆弧面与第二柱面的线接触过盈配合分别形成外密封面和内密封面；所述副密封面选取圆弧/圆弧密封形式，与金属过盈配合的外抗扭台肩、内抗扭台肩共同构成辅助密封，形成多级密封结构；所述公螺纹、母螺纹均采用改进的偏梯形螺纹。本实用新型适用于油田高温高压深井、超深井、定向井等，可有效解决油井套管连接部分外径较大、气密封性差、抗扭台肩失效等问题。

Description

一种具有气密封双台肩结构的直连型套管接头

技术领域

本实用新型涉及一种具有气密封双台肩结构的直连型套管接头，属于油气井工程领域。

背景技术

石油套管作为开采石油与天然气的重要工具，能够保证钻井过程进行和完井后整个油井的正常运行。随着石油勘探技术的不断发展，油气的开采逐渐转向深层、超深层油气田，开采环境越来越严峻，尤其是在小间隙固井、小井眼钻井、套损井内下小套管修井等情况下，对于无接箍的直连型套管的需求越来越高。其次，在油气井下复杂工况开采过程中，石油套管受拉、压、弯、扭应力的综合作用，这就要求石油套管必须具备良好的结构完整性和密封完整性。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利号为201711168200.8公开一种直连型油套管多级气密封结构，采用柱面与柱面、内锥面与外锥面过盈配合方式形成多级气密封结构，可以极大提高密封的可靠性及稳定性，提高密封使用寿命，但该专利将密封球面设于内螺纹连接段，且球面与母螺纹之间间隔距离较短，加大了加工工艺难度，不符合实际生产要求；中国专利号为201810568334.7公开一种直连型油套管连接段结构，具有第一密封结构、第二密封结构和啮合螺纹结构，可有效防止管内、外流体流出、流入，有效增加了套管连接强度和密封性能，但所述的螺纹连接部分分为两段且在螺纹段之间设计有抗扭台肩，大大增加了加工制造成本，同时该螺纹接头结构需要借助另外的密封件来实现密封，使工人操作更为繁琐。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有气密封双台肩结构的直连型套管接头，可有效解决油井套管连接部分外径较大、气密封性差、抗扭台肩失效等问题。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型涉及一种具有气密封双台肩结构的直连型套管接头，主要由外抗扭台肩、外密封面、外连接段、内密封面、副密封面、内抗扭台肩、内连接段、第一圆弧面、公螺纹、第二圆弧面、第一柱面、母螺纹、第二柱面、套管管体组成。所述内密封面、外密封面构成主要密封，利用金属间接触变形机理，通过第一圆弧面与第一柱面、第二圆弧面与第二柱面的金属线接触的过盈配合形成外密封面和内密封面，保证直连型套管的密封特性；所述副密封面选取金属/金属过盈配合中的圆弧/圆弧面密封形式，与金属过盈配合的外抗扭台肩、内抗扭台肩共同构成辅助密封，从而形成多级密封结构。

进一步，所述公螺纹、母螺纹均采用偏梯形螺纹，其锥度为1:12，承载面角为-4°，导向面角为12°～18°，螺距为3.62mm，螺纹牙径向过盈量为0.12～0.16mm，公螺纹齿高为0.8～1.6mm，母螺纹齿高为1.0～1.8mm。

进一步，所述第一圆弧面、第二圆弧面的圆弧半径均为4～8mm，圆弧/柱面密封形式的过盈量为0.14～0.20mm；所述副密封面的圆弧/圆弧面密封形式的圆弧半径为0.8～1.8mm，过盈量为0.12～0.18mm。

进一步，所述内连接段、外连接段与套管管体之间设有外加厚过渡带，该过渡带为锥度1：5，轴向方向长度为15～30mm的锥面。

进一步，所述内抗扭台肩与外抗扭台肩端面均与套管径向方向夹角18°，轴向过盈量为0.09～0.11mm，厚度为3.0～4.2mm。

进一步，所述套管管体外径为139.7mm，所述内连接段、外连接段外径大小为套管管体外径值的1.04～1.06倍。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、石油套管连接通常采用的标准API螺纹密封性能差及连接强度低，通过对偏梯形螺纹进行改进，极大提高螺纹抗扭能力和抗弯能力。

2、所设计的外径为145mm直连型套管特殊连接段不需要通过接箍连接，可有效满足小井眼井的使用要求。

3、所设计的抗扭台肩能极大提高抗复合载荷能力及抗扭能力。

4、金属/金属的密封形式具有较高的可靠性，能够在高温、高压下的提供气密密封，采用了金属对金属的密封形式代替了传统的螺纹密封，螺纹牙不再承担密封要求，可最大程度上提高接头结构完整性。所述主要密封结构选取金属/金属过盈配合中的柱/圆弧面密封形式来保证直连型套管的密封特性；所述副密封面选取金属/金属过盈配合中的圆弧/圆弧面密封形式，与金属过盈配合的内抗扭台肩、外抗扭台肩共同辅助套管密封，从而形成多级密封结构。

本实用新型适用于油田高温高压深井、超深井、定向井等，可有效解决油井套管连接部分外径较大、气密封性差、抗扭台肩失效等问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中内连接段的示意图。

图3为本实用新型中外连接段的示意图。

图4为本实用新型中直连型套管的示意图。

图中，1.外抗扭台肩；2.外密封面；3.外连接段；4.内密封面；5.副密封面；6.内抗扭台肩；7.内连接段；8.第一圆弧面；9.公螺纹；10.第二圆弧面；11.第一柱面；12.母螺纹；13.第二柱面；14.套管管体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型涉及一种具有气密封双台肩结构的直连型套管接头，主要由外抗扭台肩1、外密封面2、外连接段3、内密封面4、副密封面5、内抗扭台肩6、内连接段7、第一圆弧面8、公螺纹9、第二圆弧面10、第一柱面11、母螺纹12、第二柱面13、套管管体14组成。所述内密封面4、外密封面2构成主要密封，利用金属间接触变形机理，通过第一圆弧面8与第一柱面11、第二圆弧面10与第二柱面13的金属线接触的过盈配合分别形成内密封面4和外密封面2，保证直连型套管的密封特性；所述副密封面5选取金属/金属过盈配合中的圆弧/圆弧面密封形式，与金属过盈配合的外抗扭台肩1、内抗扭台肩6共同构成辅助密封，从而形成多级密封结构。套管连接时，公螺纹9与母螺纹12采用偏梯形螺纹啮合，保证足够的连接强度；所述外抗扭台肩1与内抗扭台肩6采用轴向过盈配合方式保证套管连接段的抗扭能力。

如图2、3所示，所述公螺纹9、母螺纹12均采用偏梯形螺纹，其锥度为1:12，承载面角为-4°，导向面角为12°～18°，螺距为3.62mm，公螺纹9齿高0.8～1.6mm，母螺纹12齿高1.0～1.8mm；所述内抗扭台肩6与外抗扭台肩1端面均与套管径向方向夹角为18°，厚度为3.2～4.5mm；所述第一圆弧面8、第二圆弧面10的圆弧半径均为4～8mm，金属线接触的过盈量为0.14～0.20mm；所述副密封面5的圆弧/圆弧面密封形式的圆弧半径为0.8～1.8mm，过盈量为0.12～0.18mm。

如图4所示，所述套管管体14外径为139.7mm，所述内连接段7、外连接段3外径大小为套管管体14外径值的1.04～1.06倍；所述内连接段7、外连接段3与套管管体14之间设有外加厚过渡带，该过渡带为锥度1：5，轴向方向长度为15～30mm的锥面。

Claims (3)

1.一种具有气密封双台肩结构的直连型套管接头，其特征在于：主要由外抗扭台肩(1)、外密封面(2)、外连接段(3)、内密封面(4)、副密封面(5)、内抗扭台肩(6)、内连接段(7)、第一圆弧面(8)、公螺纹(9)、第二圆弧面(10)、第一柱面(11)、母螺纹(12)、第二柱面(13)、套管管体(14)组成；

所述内密封面(4)、外密封面(2)构成主要密封，通过第一圆弧面(8)与第一柱面(11)、第二圆弧面(10)与第二柱面(13)的过盈配合分别形成外密封面(2)和内密封面(4)；所述副密封面(5)为圆弧/圆弧密封形式，与金属过盈配合的外抗扭台肩(1)、内抗扭台肩(6)共同构成辅助密封，从而形成多级密封结构；

所述公螺纹(9)、母螺纹(12)均采用偏梯形螺纹，其锥度为1:12，承载面角为-4°，导向面角为12°～18°，螺距为3.62mm，螺纹牙径向过盈量为0.12～0.16mm，公螺纹(9)齿高为0.8～1.6mm，母螺纹(12)齿高为1.0～1.8mm；

所述第一圆弧面(8)、第二圆弧面(10)的圆弧半径均为4～8mm，圆弧/柱面密封形式的过盈量为0.14～0.20mm；所述副密封面(5)的圆弧/圆弧面密封形式的圆弧半径为0.8～1.8mm，过盈量为0.12～0.18mm；

所述内连接段(7)、外连接段(3)与套管管体(14)之间设有外加厚过渡带，该过渡带为锥度1：6，轴向方向长度为25～50mm的锥面。

2.根据权利要求1所述的一种具有气密封双台肩结构的直连型套管接头，其特征在于：所述内抗扭台肩(6)与外抗扭台肩(1)端面均与套管径向方向夹角为18°，轴向过盈量为0.09～0.11mm，厚度为3.2～4.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种具有气密封双台肩结构的直连型套管接头，其特征在于：所述套管管体(14)外径为139.7mm，所述内连接段(7)、外连接段(3)外径大小为套管管体(14)外径值的1.04～1.06倍。

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