CN2764922Y - 双台肩金属气密封钻杆接头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种石油钻探用钻杆，特别涉及一种双台肩金属气密封钻杆接头。解决现有高压气井钻井作业中钻杆密封性能不够好的技术问题。一种双台肩金属气密封钻杆接头，由外螺纹接头和与之进行螺纹连接的内螺纹接头组成，外螺纹接头具有一个径向向外的外台肩和一个径向向内的内端面之间轴向延伸的外螺纹，外螺纹接头包括一个在外台肩和外螺纹之间轴向延伸的基部以及一个在内端面和外螺纹之间的前端锥面金属密封；内螺纹接头具有在一个径向向外的外端面与一个径向向内的内台肩之间轴向延伸的内螺纹，内螺纹接头包括一个在外表面和内螺纹之间轴向延伸的镗孔部分以及一个在所述内台肩和内螺纹之间的后端球面金属密封；金属密封的密封面配合为锥面对球面过盈配合密封。适用于深井、超深井、定向井、水平井、大斜度井等高难度高压气井的钻杆测试施工。
Description
技术领域：本实用新型涉及一种石油钻探用钻杆，特别涉及一种双台肩金属气密封钻杆接头。
背景技术：用于石油钻探的钻杆是按API标准生产制造的。其结构是在钻杆管体两端各对焊一个外螺纹钻杆接头和一个内螺纹钻杆接头。
图1是API标准钻杆接头的示意图。该钻杆接头由外螺纹接头21和与之进行螺纹连接的内螺纹接头22组成。外螺纹接头21具有一个径向向外的外台肩23和一个径向向内的内端面25之间轴向延伸的外螺纹27以及在外台肩23和外螺纹27之间轴向延伸的基部29。内螺纹接头22具有一个径向向外的外端面24与一个径向向内的内斜面26之间轴向延伸的内螺纹28以及在内螺纹28和外端面24之间轴向延伸的镗孔部分30。外螺纹接头21的外台肩23到内端面25的长度为L1，内螺纹接头22的外端面24到内斜面26的长度为L2。
上述接头承受的扭矩来自外台肩23和外端面24之间以及外螺纹27和内螺纹28之间的摩擦力矩。
按照API标准的设计，上述接头的扭转强度一般为管体的80％，因此上述接头在使用中遇到过大扭矩时会出现内螺纹接头胀扣及外螺纹接头螺纹断裂等失效事故。
为了解决接头扭转强度低的问题，一般采取将内螺纹接头22的内斜面26改为内台肩，使外螺纹接头21的外端面25与之相接触，形成额外的摩擦力矩，以此提高接头的抗扭强度。
根据这种思路，美国专利4548431、5449336、5492375、5908212、6330004和中国专利92114303.6、98806866.4分别提出了各自的方案。采用这些方案制造的接头虽能提供较高的抗扭强度，但不能提供良好的气密封能力。
美国专利4595219提供了另外一种解决途径。如图2所示，采用该方案制造的接头具有较好的气密封能力，但由于该钻杆接头采用聚四氟乙烯密封圈方式进行密封，密封能力有限，不具备在高压气井中进行钻杆测试的能力，而且该接头的抗扭强度仅等同于API标准接头。
随着钻井技术的发展，油田用户迫切需要一种既具有较高的抗扭强度，又具有良好的气密封能力的钻杆接头，以满足高压气井钻井作业中钻杆测试的需要。发明内容：本实用新型的目的在于得到一个外螺纹接头和与之进行螺纹连接的内螺纹接头，其抗扭强度高于API标准钻杆接头，同时具有良好的气密封能力，以满足高压气井钻井作业中钻杆测试的需要。
为实现上述目的，本实用新型提出的解决方案为：一种双台肩金属气密封钻杆接头，由外螺纹接头和与之进行螺纹连接的内螺纹接头组成，其中
(1)一个外螺纹接头，所述外螺纹接头具有一个径向向外的外台肩和一个径向向内的内端面之间轴向延伸的外螺纹，所述外螺纹接头包括一个在所述外台肩和外螺纹之间轴向延伸的基部以及一个在所述内端面和外螺纹之间的前端锥面金属密封；
从所述外台肩到内端面之间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头外台肩到内端面的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的外端面到内斜面的长度；
一个用于与所述外螺纹接头进行螺纹连接的内螺纹接头，所述内螺纹接头具有在一个径向向外的外端面与一个径向向内的内台肩之间轴向延伸的内螺纹，所述内螺纹接头包括一个在所述外表面和内螺纹之间轴向延伸的镗孔部分以及一个在所述内台肩和内螺纹之间的后端球面金属密封；
从所述外端面到内台肩之间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头外台肩到内端面的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的外端面到内斜面的长度；
所述的金属密封结构的密封面配合为锥面对球面过盈配合密封。
(2)所述外螺纹从与所述前端部分相邻的第一个外螺纹径向向外延伸到与所述基部相邻的最后一个外螺纹处的锥度为1∶6。
(3)所述内螺纹从与所述镗孔部分相邻的第一个内螺纹径向向内延伸到与所述后端部分相邻的最后一个内螺纹处的锥度为1∶6。
(4)当所述外螺纹接头与所述内螺纹接头手动拧紧时，所述外螺纹接头的内端面与所述内螺纹接头的内台肩具有0～0.5mm的间隙。
(5)所述的金属过盈密封直径方向的最大过盈量为0.05～0.30mm。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型对API标准钻杆接头的结构进行了改进，改进后的接头抗扭强度高于API标准钻杆接头，同时具有良好的气密封能力，可以满足高压气井钻井作业中钻杆测试的需要。
附图说明：
图1为API标准钻杆接头结构示意图
图2为美国专利4595219钻杆接头结构示意图
图3为本实用新型结构示意图
具体实施方式：下面对本实用新型作进一步详细叙述：图3是本实用新型的示意图。外螺纹接头1具有一个径向向外的外台肩3和一个径向向内的内端面5之间轴向延伸的外螺纹7；在外台肩3和外螺纹7之间有轴向延伸的基部9，在内端面5和外螺纹7之间有前端锥面金属密封11。
外螺纹7从与前端锥面金属密封11相邻的第一个外螺纹径向向外延伸到与基部9相邻的最后一个外螺纹处的锥度为1∶6。
外台肩3到内端面5之间的长度L3大于API标准钻杆外螺纹接头21的外台肩23到内端面25的长度L1，但小于API标准钻杆内螺纹接头22的外端面24到内斜面26的长度L2。
内螺纹接头2具有一个径向向外的外端面4与一个径向向内的内台肩6之间轴向延伸的内螺纹8；在外表面4和内螺纹8之间轴向延伸的镗孔部分10，在内台肩6和内螺纹8之间的后端球面金属密封12。
内螺纹8从与镗孔部分10相邻的第一个内螺纹径向向内延伸到与后端球面金属密封12相邻的最后一个内螺纹处的锥度为1∶6。
外端面4到内台肩6之间的长度L4大于API标准钻杆外螺纹接头21外台肩23到内端面25的长度L1，但小于API标准钻杆内螺纹接头22的外端面24到内斜面26的长度L2。
当外螺纹接头1与内螺纹接头2手动拧紧时，外螺纹接头1的内端面5与内螺纹接头2的内台肩6具有0～0.5mm的间隙，即0≤L4-L3≤0.5mm。
当超扭矩上扣或井下扭矩过大时，外螺纹接头1的内端面5与内螺纹接头2的内台肩6的间隙减小直至消失，使接头部分形成了一个刚性体，提高了接头的抗扭强度和抗弯能力，使接头的抗扭强度高于API标准钻杆接头。
由于外螺纹接头1与内螺纹接头2之间存在锥面金属密封11对球面金属密封12的金属过盈配合密封，并且金属过盈密封直径方向的最大过盈量为0.05～0.30mm，因此具有良好的气密封能力，能够满足高压气井钻井作业中钻杆测试的需要。
选用51/2FH钻杆接头，其外径为184.15mm，内径为88.9mm，接头屈服强度为827MPa，手动拧紧时，外螺纹接头的内端面与内螺纹接头的内台肩具有0.15mm的间隙。经过计算得，API标准钻杆接头抗扭强度为98.3kNm，本实用新型接头抗扭强度为140.1kNm，提高了42.5％。由于在外螺纹接头与内螺纹接头之间存在金属对金属过盈密封，因此钻杆接头具有良好的气密封能力。
预计发明推广应用的可行性及前景：由于本实用新型的抗扭强度高于API标准钻杆接头，同时具有良好的气密封能力，因此特别适用于深井、超深井、定向井、水平井、大斜度井等高难度高压气井的钻杆测试施工。
Claims (5)
1、一种双台肩金属气密封钻杆接头，由外螺纹接头和与之进行螺纹连接的内螺纹接头组成，其特征是：所述外螺纹接头具有一个径向向外的外台肩和一个径向向内的内端面之间轴向延伸的外螺纹，所述外螺纹接头包括一个在所述外台肩和外螺纹之间轴向延伸的基部以及一个在所述内端面和外螺纹之间的前端锥面金属密封，从所述外台肩到内端面之间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头外台肩到内端面的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的外端面到内斜面的长度；所述内螺纹接头具有在一个径向向外的外端面与一个径向向内的内台肩之间轴向延伸的内螺纹，所述内螺纹接头包括一个在所述外表面和内螺纹之间轴向延伸的镗孔部分以及一个在所述内台肩和内螺纹之间的后端球面金属密封，从所述外端面到内台肩之间的长度大于API标准钻杆外螺纹接头外台肩到内端面的长度，但小于API标准钻杆内螺纹接头的外端面到内斜面的长度；所述的金属密封的密封面配合为锥面对球面过盈配合密封。
2、根据权利要求1所述的双台肩金属气密封钻杆接头，其特征是：所述外螺纹从与所述前端部分相邻的第一个外螺纹径向向外延伸到与所述基部相邻的最后一个外螺纹处的锥度为1∶6。
3、根据权利要求1所述的双台肩金属气密封钻杆接头，其特征是：所述内螺纹从与所述镗孔部分相邻的第一个内螺纹径向向内延伸到与所述后端部分相邻的最后一个内螺纹处的锥度为1∶6。
4、根据权利要求1所述的双台肩金属气密封钻杆接头，其特征是：当所述外螺纹接头与所述内螺纹接头手动拧紧时，所述外螺纹接头的内端面与所述内螺纹接头的内台肩具有0～0.5mm的间隙。
5、根据权利要求1所述的双台肩金属气密封钻杆接头，其特征是：所述的金属过盈配合密封直径方向的最大过盈量为0.05～0.30mm。
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|---|---|---|---|---|
| CN102913144A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-02-06 | 中煤科工集团西安研究院 | 一种双顶双锥连接形式的外平地质钻杆 |
| CN104060946A (zh) * | 2013-03-21 | 2014-09-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | 超高抗扭金属气密封钻杆接头 |
| CN106437552A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-02-22 | 东营威玛石油钻具有限公司 | 一种高密封钻杆接头 |
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