CN217558272U - 一种特殊螺纹结构高性能套管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种特殊螺纹结构高性能套管，包括接箍及与接箍连接的管子，接箍包括接箍工厂端、中部台肩和接箍现场端，管子的两端分别为管子工厂端和管子现场端；管子工厂端和管子现场端均包括从外到内依次设置的外密封结构和外螺纹；接箍现场端内圆周一端设有内密封结构和内螺纹，其中，内密封结构包括内密封锥面、密封环、内扭矩台肩。逆向扭矩台肩的设计，既能保证在高复合承载能力条件下，提供高效的内压抗力及连接强度；同时又能精准控制上扣位置，便于质量控制和规模化生产。本实用新型可加工性较好，节约了劳动时间也降低了成本；大规模生产的质量控制有保证，能有效降低螺纹连接处的质量风险，提高整个套管柱的综合质量安全系数。

Description

一种特殊螺纹结构高性能套管

技术领域

本实用新型涉及油气钻采管材螺纹连接技术领域，特别涉及一种特殊螺纹结构高性能套管。

背景技术

石油开采专用套管是用于支撑油、气井井壁的钢管，以保证钻井过程进行和完井后整个油井的正常运行。每一口井根据不同的钻井深度和地质情况，要使用几层套管。套管下井后要采用水泥固井，它与油管、钻杆不同，不可以重复使用，属于一次性消耗材料。所以，套管的消耗量占全部油井管的70％以上。

在石油工业的发展过程中，随着油井气钻采作业向更大井深、更高压力和温度、更苛刻工况条件的方向发展以及石油钻采工艺技术自身的进步，石油专用套管常用的API标准螺纹接头，已难以满足油田的开发要求。虽然API圆螺纹有比较优良的密封性能，但其螺纹部分的连接强度却只相当于管子部分的 60％～80％，而API偏梯形螺纹尽管螺纹部分连接强度较高，但密封性能不理想。

套管是油气钻釆过程中不可或缺的专用管材，其质量好坏直接影响到钻釆作业的成败和油气井的寿命。套管在油气井中长期承受拉伸、压缩、弯曲、内压、外压及温度等产生的复合应力的考验,套管中最薄弱的部分就是螺纹连接处，螺纹质量的好坏，直接影响油气井的寿命。经调查，国外油套管失效事故约64％发生在螺纹连接处，国内则高达86％。

目前全球正大力开发深井、超深井、高气压井、稠油热采井、定向井、水平井、重腐蚀井等，井下的工况越来越复杂,传统的API螺纹接头由于自身的缺陷无法满足使用要求，而特殊螺纹套管则可以很好地弥补API螺纹接头的设计缺陷，因此越来越受到人们的关注。现场应用证明，采用特殊螺纹的套管代替 API接头是解决石油油管过早失效的最有效措施之一,因此国内外都非常重视特殊螺纹接头的开发和使用。目前我国特殊螺纹结构套管的产量和种类很少，远不能满足市场需求，我国油气田用特殊螺纹套管主要依赖从国外进口。所以，世界机国内各大石油专用管制造厂都致力于开发连接强度、密封性能和可加工性更优越的特殊螺纹结构石油专用套管。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种特殊螺纹结构高性能套管。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种特殊螺纹结构高性能套管，包括接箍及与接箍连接的管子，所述接箍包括自左端至右端依次设置的接箍工厂端、中部台肩和接箍现场端，所述管子的两端分别为管子工厂端和管子现场端，其中，所述接箍工厂端和管子工厂端相连，所述接箍现场端和管子现场端相连；

所述管子工厂端和管子现场端的结构相同且对称设置，均包括从外到内依次设置的外密封结构和外螺纹，其中，所述外密封结构包括外过渡带、外密封锥面、外扭矩台肩；

所述接箍现场端内圆周一端设有内密封结构和内螺纹，其中，所述内密封结构包括内密封锥面、密封环、内扭矩台肩，其中，密封环内部镶嵌支撑圈；

所述内螺纹和外螺纹螺纹连接，两者的齿形均为偏梯型。

其中，所述内扭矩台肩上设置密封槽，所述密封环设置在密封槽内，所述密封槽的底面与内扭矩台肩平行，密封槽的侧面与底面不垂直，密封槽深度＝1.254mm-2.875mm；

所述密封环为双梯形形状，材质为氢化丁腈橡胶，密封环厚度＝1.75mm-3.15mm。

其中，所述外密封结构和内密封结构分别设置于外螺纹前端和内螺纹后端；装配机紧状态时，所述管子现场端的外密封结构旋入接箍内密封结构中，外扭矩台肩与内扭矩台肩中部挤压填充密封环，其中填充厚度＝0mm-0.254mm。

其中，所述内螺纹齿高＝1.775mm，外螺纹齿高＝1.575mm，内螺纹螺距＝外螺纹螺距＝5.08mm，内螺纹齿宽＝2.67mm，外螺纹齿宽＝2.54mm，内螺纹锥度＝外螺纹锥度＝1:16，内承载角＝外承载角＝3°，内导向角＝外导向角＝10°。

其中，所述内密封结构的内密封锥面的锥度为1:10，内台肩角＝-15°。

其中，所述外密封结构的外密封锥面的锥度为1:10，外台肩角(b)＝-15°。

其中，产品规格外径＝127.0mm-406.4mm，产品规格壁厚＝4.0mm-20.0mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.可加工性较好，节约了劳动时间也降低了成本；大规模生产的质量控制有保证，能有效降低螺纹连接处的质量风险，提高整个套管柱的综合质量安全系数，便于产品的推广和发展；

2.双梯形弹性密封环的结构设计，既降低井队现场操作难度便于施工，又大大提高了螺纹接头的密封性能，确保深井、超深井、高气压井等复杂井况下的气密封效果；

3.扭矩台肩采用-15°逆向台肩的设计，既能保证在高复合承载能力条件下，提供高效的内压抗力及连接强度；同时又能精准控制上扣位置，便于质量控制和规模化生产。

附图说明

图1所示为本实用新型的产品结构示意图；

图2所示为本实用新型的接箍结构示意图；

图3所示为本实用新型的内密封结构示意图；

图4所示为本实用新型的管子结构示意图；

图5所示为本实用新型的外密封结构示意图；

图6所示为本实用新型的密封槽结构示意图；

图7所示为本实用新型的密封环结构示意图；

图8所示本实用新型现场端装配后密封环状态示意图；

图9所示为本实用新型的内螺纹齿形示意图；

图10所示为本实用新型的外螺纹齿形示意图；

图中：1-接箍工厂端，2-接箍，3-接箍现场端，4-外螺纹，5-外密封结构，6-外过渡带，7-外密封锥面，8-外扭矩台肩，9-内密封结构，10-内密封锥面，11- 密封环，12-内扭矩台肩，13-密封槽，14-侧面，15-底面，16-支撑圈，17-中部台肩，18-管子工厂端，19-管子现场端，20-内螺纹，H-内螺纹齿高，h-外螺纹齿高，P-内螺纹螺距，p-外螺纹螺距，P1-内螺纹齿宽，p2-外螺纹齿宽，G-内承载角，g-外承载角，X-内导向角，x-外导向角，B-内台肩角，b-外台肩角，T-密封槽深度，T2-密封环厚度，T3-填充厚度，D-产品规格外径，t-产品规格壁厚。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1-图10所示，为本实用新型提供的一种实施例结构。

本实施例提供的一种特殊螺纹结构高性能套管，包括接箍2及与接箍2连接的管子，所述接箍2包括自左端至右端依次设置的接箍工厂端1、中部台肩 17和接箍现场端3，所述管子的两端分别为管子工厂端18和管子现场端19，其中，所述接箍工厂端1和管子工厂端18相连，所述接箍现场端3和管子现场端 19相连；

所述管子工厂端18和管子现场端19的结构相同且对称设置，均包括从外到内依次设置的外密封结构5和外螺纹4，其中，所述外密封结构5包括外过渡带6、外密封锥面7、外扭矩台肩8；

所述接箍现场端3内圆周一端设有内密封结构9和内螺纹20，其中，所述内密封结构9包括内密封锥面10、密封环11、内扭矩台肩12，其中，密封环 11内部镶嵌支撑圈16；

所述内螺纹20和外螺纹4螺纹连接，两者的齿形均为偏梯型。

在优选的实施例中，所述内扭矩台肩12上设置密封槽13，所述密封环11 设置在密封槽13内，所述密封槽13的底面15与内扭矩台肩12平行，密封槽的侧面14与底面15不垂直，密封槽深度T＝1.254mm-2.875mm；

所述密封环11为双梯形形状，材质为氢化丁腈橡胶，密封环厚度＝1.75mm-3.15mm。

在优选的实施例中，所述外密封结构5和内密封结构9分别设置于外螺纹4 前端和内螺纹20后端；装配机紧状态时，所述管子现场端19的外密封结构5 旋入接箍2内密封结构9中，外扭矩台肩8与内扭矩台肩12中部挤压填充密封环11，其中填充厚度T3＝0mm-0.254mm。

在优选的实施例中，所述内螺纹齿高H＝1.775mm，外螺纹齿高h＝1.575mm，内螺纹螺距P＝外螺纹螺距p＝5.08mm，内螺纹齿宽P1＝2.67mm，外螺纹齿宽 p2＝2.54mm，内螺纹锥度＝外螺纹锥度＝1:16，内承载角G＝外承载角g＝3°，内导向角X＝外导向角x＝10°。

在优选的实施例中，所述内密封结构9的内密封锥面10的锥度为1:10，内台肩角B＝-15°，所述外密封结构5的外密封锥面7的锥度为1:10，外台肩角 b＝-15°，所述内密封锥面10和外密封锥面7相配合使用，形成密封结构。

在优选的实施例中，产品规格外径D＝127.0mm-406.4mm，产品规格壁厚 t＝4.0mm-20.0mm。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种特殊螺纹结构高性能套管，其特征在于，包括接箍(2)及与接箍(2)连接的管子，所述接箍(2)包括自左端至右端依次设置的接箍工厂端(1)、中部台肩(17)和接箍现场端(3)，所述管子的两端分别为管子工厂端(18)和管子现场端(19)，其中，所述接箍工厂端(1)和管子工厂端(18)相连，所述接箍现场端(3)和管子现场端(19)相连；

所述管子工厂端(18)和管子现场端(19)的结构相同且对称设置，均包括从外到内依次设置的外密封结构(5)和外螺纹(4)，其中，所述外密封结构(5)包括外过渡带(6)、外密封锥面(7)、外扭矩台肩(8)；

所述接箍现场端(3)内圆周一端设有内密封结构(9)和内螺纹(20)，其中，所述内密封结构(9)包括内密封锥面(10)、密封环(11)、内扭矩台肩(12)，其中，密封环(11)内部镶嵌支撑圈(16)；

所述内螺纹(20)和外螺纹(4)螺纹连接，两者的齿形均为偏梯型。

2.根据权利要求1所述的一种特殊螺纹结构高性能套管，其特征在于，所述内扭矩台肩(12)上设置密封槽(13)，所述密封环(11)设置在密封槽(13)内，所述密封槽(13)的底面(15)与内扭矩台肩(12)平行，密封槽的侧面(14)与底面(15)不垂直，密封槽深度(T)＝1.254mm-2.875mm；

所述密封环(11)为双梯形形状，材质为氢化丁腈橡胶，密封环厚度＝1.75mm-3.15mm。

3.根据权利要求1所述的一种特殊螺纹结构高性能套管，其特征在于，所述外密封结构(5)和内密封结构(9)分别设置于外螺纹(4)前端和内螺纹(20)后端；装配机紧状态时，所述管子现场端(19)的外密封结构(5)旋入接箍(2)内密封结构(9)中，外扭矩台肩(8)与内扭矩台肩(12)中部挤压填充密封环(11)，其中填充厚度(T3)＝0mm-0.254mm。

4.根据权利要求1所述的一种特殊螺纹结构高性能套管，其特征在于，内螺纹齿高(H)＝1.775mm，外螺纹齿高(h)＝1.575mm，内螺纹螺距(P)＝外螺纹螺距(p)＝5.08mm，内螺纹齿宽(P1)＝2.67mm，外螺纹齿宽(p2)＝2.54mm，内螺纹锥度＝外螺纹锥度＝1:16，内承载角(G)＝外承载角(g)＝3°，内导向角(X)＝外导向角x＝10°。

5.根据权利要求1所述的一种特殊螺纹结构高性能套管，其特征在于，所述内密封结构(9)的内密封锥面(10)的锥度为1:10，内台肩角(B)＝-15°。

6.根据权利要求1所述的一种特殊螺纹结构高性能套管，其特征在于，所述外密封结构(5)的外密封锥面(7)的锥度为1:10，外台肩角(b)＝-15°。

7.根据权利要求1所述的一种特殊螺纹结构高性能套管，其特征在于，产品规格外径(D)＝127.0mm-406.4mm，产品规格壁厚(t)＝4.0mm-20.0mm。

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