CN217540115U - 一种用于超深井耐高温复合材料油管的接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能够适用于超深井用耐高温复合材料油管的接头，包括：圆筒状的接头本体，所述接头本体的两端分别设有外螺纹，用于与超深井耐高温复合材料油管固定连接；设置在所述外螺纹的表面上的防护层；其中，所述防护层沿所述外螺纹的加工方向缠绕式设置。

Description

一种用于超深井耐高温复合材料油管的接头

技术领域

本实用新型属于油田开采工具技术领域，具体涉及一种用于超深井耐高温复合材料油管的接头。

背景技术

随着我国西北油田油气资源的开采向深层挺进，储层深度大于8000米，温度随着地层深度越来越高，油藏中富含硫化氢、二氧化碳、Cl等腐蚀性介质。原油中高温、高含H2S/CO2等酸性气体，会对钢质油管造成严重腐蚀，严重影响油管的使用寿命。传统金属油管在服役过程中容易出现腐蚀穿孔、修井设备载荷要求高、修井周期长等问题，从而影响油田正常生产。

为解决上述问题，目前通常利用镍基合金和钛合金进行油管的生产，然而这种生产方式的成本高昂，企业运行难以承受。现有技术中还有利用纤维和树脂进行复合材料油管的制备工作，然而接头作为油管连接和密封的关键结构，复合材料油管服役的安全性很大程度受制于接头的机械性能。目前，同时兼具连接强度和密封性能的接头在金属油管及普通的非金属管中较为常见，但仅限于低压非金属管和金属油管。然而，对于复合材料油管，还没有能够满足油田现场高强度、高耐压的工程需求，并能够适用于超深井用耐高温复合材料油管的接头。

因此，亟需一种能够适用于超深井用耐高温复合材料油管并能够满足油田现场高强度、高耐压的工程需求的接头。

实用新型内容

针对如上所述的技术问题，本实用新型旨在提出一种用于超深井耐高温复合材料油管的接头，该接头能够适用于超深井用耐高温复合材料油管，并能够满足油田现场高强度、高耐压的工程需求，能够显著提高接头的抗剪切性能，非常有利于提高复合材料油管接头的结构稳定性，以及保证其高强度和耐高温性能。

为此，根据本实用新型提供了一种能够适用于超深井用耐高温复合材料油管的接头，包括：圆筒状的接头本体，所述接头本体的两端分别设有外螺纹，用于与超深井耐高温复合材料油管固定连接；设置在所述外螺纹的表面上的防护层；其中，所述防护层沿所述外螺纹的加工方向缠绕式设置。

在一个实施例中，所述外螺纹构造成矩形粗牙螺纹。

在一个实施例中，所述矩形粗牙螺纹的齿厚设置成处于3.175-3.5mm的范围内。

在一个实施例中，所述矩形粗牙螺纹的齿厚、齿间距和齿高设置成相同。

在一个实施例中，所述防护层的厚度设置成处于3.175-3.5mm的范围内。

在一个实施例中，所述防护层采用碳纤维或双马来西酰胺树脂缠绕形成，从而在所述外螺纹的外表面上形成为连续的碳纤维层。

在一个实施例中，所述碳纤维或双马来西酰胺树脂缠绕采用热压固化方式形成于所述外螺纹的表面。

在一个实施例中，所述接头能够承受0-500MPa的径向载荷。

在一个实施例中，所述接头能够承受0-100MPa的内压。

在一个实施例中，所述接头应用于超深井油井工况介质环境温度处于0-200℃范围内。

与现有技术相比，本申请的优点之处在于：

根据本实用新型的用于超深井耐高温复合材料油管的接头通过设置矩形粗牙螺纹结构，能够提高接头的扣牙的强度和密封面积，从而实现机械性能和密封性能的提升。缠绕式覆盖在外螺纹上的防护层大大提高了接头的抗拉强度和抗剪切性能，并且大大提高了接头的耐高温、防腐蚀性能，能够避免因直接使用钢管导致腐蚀速度快、密封面腐蚀造成油液漏失的问题。防护层采用碳纤维缠绕与螺纹加工方向同向设计，有效避免破坏纤维的完整性而造成的力学损伤，从而有效提高了接头的结构稳定性，非常有利于保证油管连接的可靠性。并且，接头的矩形粗牙螺纹结构和防护层能够提高接头的密封性能，非常有利于提高接头与油管之间的密封性，进一步提高了油管连接的可靠性。此外，接头结构简单、成本低廉、易于加工，便于现场施工。根据本实用新型的接头适用性强，其能够满足200℃、抗拉强度500MPa、抗内压100MPa的高温、高压、高盐、强腐蚀环境服役的复合材料油管的应用，尤其能够应用于具有高含H₂S/CO₂、高硫化氢、高含水及200℃及以下温度环境的超深井。

附图说明

下面将参照附图对本实用新型进行说明。

图1示意性地显示了根据本实用新型的用于超深井耐高温复合材料油管的接头的结构。

图2是图1中A区域的放大图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本实用新型的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本实用新型进行介绍。

图1示意性地显示了根据本实用新型的用于超深井耐高温复合材料油管的接头100的结构。如图1所示，接头100包括圆筒状的接头本体10。接头本体10的两端分别设有外螺纹11，外螺纹11用于与超深井耐高温复合材料油管连接。接头100通过两端的外螺纹11分别与两段超深井耐高温复合材料油管适配并形成固定连接，从而实现超深井耐高温复合材料油管之间的固定连接。接头100能够满足油田现场高强度、高耐压的工程需求，能够显著提高接头100的抗剪切性能，非常有利于提高复合材料油管接头的结构稳定性，以及保证其高强度和耐高温性能。

根据本实用新型，接头本体10采用复合材料制成。例如，碳纤维增强双马来酰胺树脂复合材料或者碳纤维增强环氧树脂复合材料。接头本体10基于这种材料的设置能够显著提高接头100的强度，有利于提高接头100的结构稳定性，有利于保证油管连接的可靠性。

如图1和2所示，在接头100的接头本体10两端的外螺纹11位置处设有防护层12。防护层12能够显著增强接头100的强度，非常有利于提高接头100的结构稳定性，以及保证其耐高温、耐腐蚀性能。

如图2所示，外螺纹11构造为矩形粗螺牙螺纹。接头100的这种利用矩形粗齿型截面接头设计能够实现油管管柱结构的高强密封连接，其不仅能够提供足够的结构强度，而且矩形截面能够提供足够的密封面，非常有利于保证油管与接头100之间连接的密封性能。接头100的外螺纹11的这种矩形粗牙牙型能够提高扣牙的强度和密封面积，非常有利于机械性能和密封性能的提升。

根据本实用新型，矩形粗螺牙螺纹的齿厚设置成处于3.125-3.5mm的范围内。这样能够保证接头100的结构强度，从而有利于保证接头100与油管之间的连接稳定性，保证油管连接的可靠性。

在一个实施例中，根据不同的管径设计矩形粗牙螺纹的齿厚、齿间距和齿高设置成相同。相对于传统的油管螺纹结构，根据本实用新型接头100的这种结构尤其对于非金属油管来说，抗剪切机械性能得到了显著的提升。

根据本实用新型，防护层12设置在外螺纹11的表面上。防护层12沿外螺纹11的加工方向缠绕式设置。在一个实施例中，防护层12采用碳纤维或双马来西酰胺树脂缠绕形成，从而在外螺纹11的外表面上形成为完整连续的碳纤维层。碳纤维层结构使得接头100能够承受0-500MPa的径向载荷，大大提高了接头100的抗拉强度。并且，碳纤维层结构使得接头100能够承受0-100MPa的内压，显著增强接头100的密封性能，以及增强了耐高温、防腐蚀性能，这能够避免因直接使用钢管导致腐蚀速度快、密封面腐蚀造成油液漏失的问题。使用根据本实用新型的接头100，非常有利于提高复合材料油管的抗剪切性能。

此外，防护层12使得接头100具有高效密封性能，非常有利于提高接头100与油管之间的密封性，进一步提高了油管连接的可靠性。

根据本实用新型的接头100能够满足200℃、抗拉强度500MPa、抗内压100MPa的高温、高压、高盐、强腐蚀环境服役的复合材料油管的应用，尤其能够应用于具有高含H₂S/CO₂、高硫化氢、高含水及200℃及以下温度环境的超深井。

在一个实施例中，碳纤维或双马来西酰胺树脂缠绕采用热压固化方式形成于外螺纹11的表面，从而形成防护层12。这能够保证防护层12与外螺纹11之间的结合，从而有利于保证防护层12的稳定性。

根据本实用新型，防护层12的厚度设置成处于3.125-3.5mm的范围内。这能够有效保证接头100的强度，以及耐高温、防腐蚀性能。

根据本实用新型的用于超深井耐高温复合材料油管的接头100通过设置矩形粗牙螺纹结构，能够提高接头100的扣牙的强度和密封面积，从而实现机械性能和密封性能的提升。缠绕式覆盖在外螺纹11上的防护层12大大提高了接头100的抗拉强度和抗剪切性能，并且大大提高了接头100的耐高温、防腐蚀性能，能够避免因直接使用钢管导致腐蚀速度快、密封面腐蚀造成油液漏失的问题。防护层12采用碳纤维缠绕与螺纹加工方向同向设计，有效避免破坏纤维的完整性而造成的力学损伤，从而有效提高了接头100的结构稳定性，非常有利于保证油管连接的可靠性。并且，接头100的矩形粗牙螺纹结构和防护层12能够提高接头的密封性能，非常有利于提高接头100与油管之间的密封性，进一步提高了油管连接的可靠性。此外，接头100结构简单、成本低廉、易于加工，便于现场施工。根据本实用新型的接头100适用性强，其能够满足200℃、抗拉强度500MPa、抗内压100MPa的高温、高压、高盐、强腐蚀环境服役的复合材料油管的应用，尤其能够应用于具有高含H₂S/CO₂、高硫化氢、高含水及200℃及以下温度环境的超深井。

最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施方案而已，并不构成对本实用新型的任何限制。尽管参照前述实施方案对本实用新型进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种用于超深井耐高温复合材料油管的接头，其特征在于，包括：

圆筒状的接头本体(10)，所述接头本体的两端分别设有外螺纹(11)，用于与超深井耐高温复合材料油管固定连接；

设置在所述外螺纹的表面上的防护层(12)；

其中，所述防护层沿所述外螺纹的加工方向缠绕式设置。

2.根据权利要求1所述的用于超深井耐高温复合材料油管的接头，其特征在于，所述外螺纹构造成矩形粗牙螺纹。

3.根据权利要求2所述的用于超深井耐高温复合材料油管的接头，其特征在于，所述矩形粗牙螺纹的齿厚设置成处于3.175-3.5mm的范围内。

4.根据权利要求3所述的用于超深井耐高温复合材料油管的接头，其特征在于，所述矩形粗牙螺纹的齿厚、齿间距和齿高设置成相同。

5.根据权利要求1所述的用于超深井耐高温复合材料油管的接头，其特征在于，所述防护层的厚度设置成处于3.175-3.5mm的范围内。

6.根据权利要求1或5所述的用于超深井耐高温复合材料油管的接头，其特征在于，所述防护层采用碳纤维或双马来西酰胺树脂缠绕形成，从而在所述外螺纹的外表上形成为连续的碳纤维层。

7.根据权利要求6所述的用于超深井耐高温复合材料油管的接头，其特征在于，所述碳纤维或双马来西酰胺树脂缠绕采用热压固化方式形成于所述外螺纹的表面。

8.根据权利要求1所述的用于超深井耐高温复合材料油管的接头，其特征在于，所述接头能够承受0-500MPa的径向载荷。

9.根据权利要求1或8所述的用于超深井耐高温复合材料油管的接头，其特征在于，所述接头能够承受0-100MPa的内压。

10.根据权利要求1所述的用于超深井耐高温复合材料油管的接头，其特征在于，所述接头应用于超深井油井工况介质环境温度处于0-200℃范围内。

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