CN2937445Y - 适用于窄间隙固井的石油套管接头 - Google Patents

Abstract

适用于窄间隙固井的石油套管接头，涉及的是一种螺纹接头，属于石油套管螺纹连接技术领域。该接头由外螺纹件与接箍共同组成：外螺纹件前端加工有金属密封面，端部加工有外扭矩台肩；接箍中间加工有内扭矩台肩，靠近扭矩台肩处加工有金属密封面。接头拧紧后，外螺纹件的金属密封面与接箍的金属密封面形成过盈配合，外螺纹件的外扭矩台肩与接箍的内扭矩台肩也形成过盈配合，从而起密封作用。该接头的接箍外径小于普通接头的接箍外径，使套管的下入更加方便，固井质量也大大提高，同时该接头具有良好的气密封性能和等同于管体的抗内压强度。与现有技术相比，本实用新型接头尺寸小，下入方便，同时具有密封性能好，抗内压能力强的特点。

Description

适用于窄间隙固井的石油套管接头

技术领域

本实用新型涉及的是一种石油套管接头，特别是一种适用于窄间隙固井的石油套管接头，属于石油套管螺纹连接技术领域。

背景技术

目前油田使用的石油套管，大多采用API圆螺纹或偏梯形螺纹连接，采用这种连接方式，接箍外径大于管体外径。这种连接方式可以满足一般使用要求，但当内层套管与外层套管之间的固井间隙很小时，由于接箍部位粗大，该部位的固井间隙更小，使固井水泥遇到的阻力很大，甚至难以返回地面，严重影响了油气井的固井质量。为此，API给出了一种窄间隙套管接头，减小了接箍外径，以增大接箍部位的固井间隙。API窄间隙套管接头的结构见附图1。API窄间隙套管接头是锥形螺纹，锥度为1∶16，它包括接箍1和外螺纹件2两部分。在接箍1上加工有内螺纹3，在外螺纹件2上加工有外螺纹4。由于加工公差和结构设计的原因，接头拧紧后，内、外螺纹之间存在间隙，必须依靠螺纹脂的填充接头才具有密封作用，而螺纹脂易挥发、变质，所以这种接头密封性能不可靠。此外，由于接箍外径变小，接箍中间部位的厚度t₁变小，甚至有时会小于管子的壁厚t，造成接头的抗内压能力明显下降。因此无法在天然气井和压力较高的油井中使用。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种适用于窄间隙固井的石油套管接头。该套管接头的接箍外径与API窄间隙套管接头的接箍外径相当，但通过增加金属/金属密封结构和扭矩台肩结构，使本实用新型接头的密封性能、抗内压内能力都高于API窄间隙套管接头，甚至高于普通API接头。

该套管接头可以应用于天然气井、高压油井的小间隙固井作业中。

本实用新型总体上为锥形螺纹连接的套管，其锥度为1∶16，它包括接箍和外螺纹件两部分，其特征为：在接箍上加工有内螺纹、金属密封面和扭矩台肩，在外螺纹件上加工有外螺纹、金属密封和扭矩台阶。接头拧紧后，接箍上的金属密封面与外螺纹件上的金属密封紧密接触，形成过盈配合，起主要密封作用。该金属/金属密封结构为接触式密封，与依靠填充螺纹脂才能获得密封效果的API窄间隙接头相比，密封能力和密封可靠性大大加强。

同时，接头拧紧后，内扭矩台肩和外扭矩台阶紧密接触，也形成过盈配合，起辅助密封作用。由于内扭矩台肩和外扭矩台阶之间产生很大的接触压力，套管内部的流体不能通过扭矩台肩渗透到螺纹处，即使接箍减薄，仍能保证厚度t₁大于管子壁厚t，从而使接头的抗内压能力不降低，仍能达到管体水平。

上述实用新型的接箍外径ΦW与普通套管接头的接箍外径ΦW₁之间满足下述关系：ΦW＝ΦW₁-(3.2mm～13.7mm)。给出接箍外径减小的范围，目的是保证接头外径尺寸改变后，连接效率不低于75％。也就是说，如果普通套管接头(接箍外径ΦW₁)的连接强度是T，则本实用新型(接箍外径ΦW)的连接强度不低于0.75T。同时，接箍外径ΦW与管体外径ΦD之间还应满足如下关系：ΦW-ΦD＝9.5mm～13.7mm，从而保证固井间隙。

与现有技术相比，本实用新型有显著进步，具体表现在：1)通过接箍尺寸的变化，增大了与套管的固井间隙；2)通过设计金属/金属密封结构，提高了接头的密封能力，尤其是气密封能力；3)通过设计扭矩台肩结构，提高了接头的抗内压强度，使接头的抗内压强度达到管体强度。总之，本实用新型吸取了API窄间隙接头在几何尺寸方面的优点，而克服了API窄间隙接头在密封性能、抗内压强度方面的不足，因此具有更大的推广应用价值。

附图说明

图1为本原来的结构图。

图2为本实用新型的结构图。

具体实施方式

实施例一

本设计的第一个实施例是用于Φ273.05×12.57mm的套管，钢级为T95。接箍1的外径ΦW＝285mm，(普通接箍的外径ΦW₁＝298.45mm，API窄间隙接箍的外径是Φ285.75mm)，在接箍1的端部内壁有内螺纹3，外螺纹件2的外径ΦD＝273.05mm，在外螺纹件2的外壁端部有外螺纹4。对这种接头来说ΦW-ΦD＝11.95mm，ΦW₁-ΦW＝13.45mm。金属密封面5为内螺纹球面，金属密封6为外螺纹柱面结构，过盈量为0.15mm，扭矩台肩7与扭矩台阶8分别为-15°台肩。试验证明，该接头连接强度达到管体9的强度的80％以上，气密封能力39Mpa以上，抗内压强度53Mpa以上。

实施例二

本设计的第二个实施例是用于Φ139.7×7.72mm的套管，钢级为N80。接箍1的外径ΦW＝149.23mm(普通接箍的外径ΦW₁＝153.67mm，API窄间隙接箍的外径是149.23mm)，外螺纹件2的外径ΦD＝139.7mm。对这种接头来说ΦW-ΦD＝9.53mm，ΦW₁-ΦW＝4.44mm。金属/金属密封为内螺纹锥面/外螺纹锥面结构，过盈量为0.24mm，扭矩台肩为直角台肩。试验证明，该接头连接强度达到管体强度的95％以上，气密封能力41Mpa以上，抗内压强度53Mpa以上。

Claims (2)

1、一种适用于窄间隙固井的石油套管接头，是一种锥度为1∶16的锥管螺纹接头，它由接箍(1)和外螺纹件(2)两部分拧接而成，其特征为：在接箍(1)上加工有内螺纹(3)、金属密封面(5)和扭矩台肩(7)，在外螺纹件(2)上加工有外螺纹(4)、金属密封面(6)和扭矩台阶(8)；接箍(1)上的金属密封面(5)与外螺纹件(2)上的金属密封面(6)紧密接触，接箍(1)上的扭矩台肩(7)与外螺纹件(2)上的扭矩台阶(8)紧密接触，形成过盈配合。

2、如权利要求1所述适用于窄间隙固井的石油套管接头，其特征在于：在接箍(1)的另一端连接管体(9)，接箍(1)的外径φW与管体(9)的外径φD之间满足如下关系：φW-φD＝9.5mm～13.7mm。

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