專利名稱：一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油工業(yè)油井管螺紋連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭。
背景技術(shù)：
油套管是開采石油和天然氣所必需的石油專用管材，一般由幾百根油套管通過螺紋連接形成長達數(shù)千米的管柱，承擔了開采油氣的重要任務。隨著我們油氣田勘探開發(fā)的發(fā)展，深井、超深井、高溫高壓氣井、含C02、H2S等腐蝕性介質(zhì)的井已經(jīng)大量出現(xiàn)，這些油氣井對螺紋連接接頭的氣密封性、連接強度和耐腐蝕性提出了更高要求。國內(nèi)某些油田區(qū)塊腐蝕環(huán)境惡劣，油管柱需要反復酸化壓裂使用，而常規(guī)的API圓螺紋油管及特殊螺紋接頭的氣密封油管容易失效而不能滿足要求。目前的應用的氣密封油管接頭抗過載扭矩能力差，在高溫高壓氣井采氣過程中由于氣體壓力、流速等方面因素變化的影響油管產(chǎn)生振動，長時間作用容易導致油管接頭的松動，接頭連接部分出現(xiàn)緩慢的泄露現(xiàn)象。因而需要設(shè)計一種適用與高溫高壓深井用的連接強度高，密封性能好、抗過扭性能好的油管。在專利號為“CN 201496003U”，名稱為“特殊型油套管螺紋連接頭”的專利文件中提供的套管螺紋接頭，其結(jié)構(gòu)如下包括管體和接箍，管體一端設(shè)有外螺紋接頭，接箍一端設(shè)有內(nèi)螺紋接頭，所述外螺紋接頭的一端設(shè)有外螺紋，內(nèi)螺紋接頭的一端設(shè)有內(nèi)螺紋，夕卜螺紋包括第一級外螺紋和第二級外螺紋，所述第一級外螺紋的中徑小于第二級外螺紋的中徑，所述第一級外螺紋的根部設(shè)有外副抗扭臺肩，第一級外螺紋的端部設(shè)置有長鼻端，長鼻端的端部設(shè)置有直角主抗扭臺肩，所述直角主抗扭臺肩與第一級外螺紋之間設(shè)有第一級外錐面密封面，所述內(nèi)螺紋接頭的內(nèi)螺紋包括第一級內(nèi)螺紋和第二級內(nèi)螺紋，所述第二級內(nèi)螺紋的端部設(shè)置有內(nèi)抗扭臺肩，第一級內(nèi)螺紋的端部設(shè)有內(nèi)副抗扭臺肩，第一級內(nèi)螺紋的根部設(shè)有第一級內(nèi)錐面密封面，第一級內(nèi)錐面密封面的另一端連接有內(nèi)直角主抗扭臺肩，所述第一級外螺紋和第一級內(nèi)螺紋旋合連接，第二級外螺紋和第二級內(nèi)螺紋旋合連接，直角主抗扭臺肩與內(nèi)直角主抗扭臺肩配合形成主抗扭臺肩；外副抗扭臺肩與內(nèi)副抗扭臺肩配合形成副抗扭臺肩；外抗扭臺肩與內(nèi)抗扭臺肩配合承擔過載扭矩載荷；第一級外錐面密封面與第一級內(nèi)錐面密封面為金屬過盈配合，形成主密封面；其結(jié)構(gòu)具有如下缺點接箍式連接；單級密封結(jié)構(gòu)；管體齊平式連接強度低。
實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭，以解決現(xiàn)有油管存在的在高溫高壓氣井采氣過程中抗過扭能力差、密封性能可靠性低的技術(shù)問題。為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭，包括外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭，所述外螺紋接頭的一端設(shè)有外螺紋，外螺紋包括第一級外螺紋和第二級外螺紋，第一級外螺紋的根部設(shè)有外副抗扭臺肩，所述內(nèi)螺紋接頭的一端設(shè)有內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋包括第一級內(nèi)螺紋和第二級內(nèi)螺紋，第一級內(nèi)螺紋的端部設(shè)有內(nèi)副抗扭臺肩，其特殊之處在于所述外副抗扭臺肩和第二級外螺紋之間設(shè)有第二級外錐面密封面，第二級內(nèi)螺紋和內(nèi)副抗扭臺肩之間設(shè)有第二級內(nèi)錐面密封面，所述第二級外錐面密封面和第二級內(nèi)錐面密封面之間為金屬過盈配合，構(gòu)成第二級密封結(jié)構(gòu)。上述外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭分別設(shè)置于氣密封油管的兩端，氣密封油管的兩端采用管端鐓粗加厚處理。 上述外螺紋和內(nèi)螺紋均為錐螺紋。上述外螺紋和內(nèi)螺紋的承載面與垂直面的角度(α)為-3° '5°，導向面與垂直面的角度(β)為20° 30。，外螺紋齒高(H)為I. (Tl. 2mm，內(nèi)螺紋齒高(H)為I. f I. 4mm，外螺紋和內(nèi)螺紋的錐度為1:16，每英寸6牙或8牙。上述外螺紋部分采用噴砂處理，內(nèi)螺紋表面進行鍍銅。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，該結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點I.第二級外錐面密封面和第二級內(nèi)錐面密封面之間為金屬過盈配合，構(gòu)成第二級密封結(jié)構(gòu)，雙級密封結(jié)構(gòu)大大提高了接頭的氣密封性能及可靠性。2.外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭分別設(shè)置于氣密封油管的兩端，氣密封油管首尾直接相連，連接強度增加，氣密封油管的兩端采用管端鐓粗加厚處理，提高了接頭的強度，接頭強度高于管體；3.改進的螺紋結(jié)構(gòu)應力較低，具有多次上卸扣不易粘扣，連接強度高等優(yōu)點；4.外螺紋部分采用噴砂處理，內(nèi)螺紋表面進行鍍銅，提高了螺紋的抗粘扣性能。5.內(nèi)、外螺紋接頭的雙級螺紋同時上扣，具有上扣速度快等優(yōu)點；6.本實用新型三個扭矩臺肩具有較好的抗過扭能力，能防止油管接頭扭矩過載后影響密封性能，提高了接頭密封能力的可靠性； 7.內(nèi)、外螺紋接頭旋合后管體內(nèi)徑齊平，能有效減少氣體紊流現(xiàn)象。
圖I是本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型外螺紋接頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型內(nèi)螺紋接頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為螺紋牙型結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I-外螺紋接頭、2-內(nèi)螺紋接頭、3-直角主抗扭臺肩、4-第一級外錐面密封面、5-第一級外螺紋、6-外副抗扭臺肩、7-第二級外錐面密封面、8-第二級外螺紋、9-外抗扭臺肩、10-內(nèi)直角主抗扭臺肩、11-第一級內(nèi)錐面密封面、12-第一級內(nèi)螺紋、13-內(nèi)副抗扭臺肩、14-第二級內(nèi)錐面密封面、15-第二級內(nèi)螺紋、16-內(nèi)抗扭臺肩。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細地說明。參照圖f 3，一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭，包括外螺紋接頭I和內(nèi)螺紋接頭2，所述外螺紋接頭I的一端設(shè)有外螺紋，內(nèi)螺紋接頭2的一端設(shè)有內(nèi)螺紋，外螺紋包括第一級外螺紋5和第二級外螺紋8，所述第一級外螺紋5的中徑小于第二級外螺紋8的中徑，所述第一級外螺紋5的根部設(shè)有外副抗扭臺肩6，第一級外螺紋5的端部設(shè)置有長鼻端，長鼻端的端部設(shè)置有直角主抗扭臺肩3，所述直角主抗扭臺肩3與第一級外螺紋5之間設(shè)有第一級外錐面密封面4，所述內(nèi)螺紋接頭2的內(nèi)螺紋包括第一級內(nèi)螺紋12和第二級內(nèi)螺紋15，所述第二級內(nèi)螺紋15的端部設(shè)置有內(nèi)抗扭臺肩16，第一級內(nèi)螺紋12的端部設(shè)有內(nèi)副抗扭臺肩13，第一級內(nèi)螺紋12的根部設(shè)有第一級內(nèi)錐面密封面11，第一級內(nèi)錐面密封面11的另一端連接有內(nèi)直角主抗扭臺肩10，所述第一級外螺紋5和第一級內(nèi)螺紋12旋合連接，第二級外螺紋8和第二級內(nèi)螺紋15旋合連接，直角主抗扭臺肩3與內(nèi)直角主抗扭臺肩10配合形成主抗扭臺肩；外副抗扭臺肩6與內(nèi)副抗扭臺肩13配合形成副抗扭臺肩；外抗扭臺肩9與內(nèi)抗扭臺肩16配合承擔過載扭矩載荷；第一級外錐面密封面4與第一級內(nèi)錐面密封面11為金屬過盈配合，形成主密封面；所述外副抗扭臺肩6和第二級外螺紋8之間設(shè)有第二級外錐面密封面7，第二級內(nèi)螺紋15和內(nèi)副抗扭臺肩13之間設(shè)有第二級內(nèi)錐面密封面14，所述第二級外錐面密封面7和第二級內(nèi)錐面密封面14之間為金屬過盈配合，構(gòu)成第二級密封結(jié)構(gòu)。上述外螺紋接頭I和內(nèi)螺紋接頭2分別設(shè)置于氣密封油管的兩端，氣密封油管的兩端采用管端鐓粗加厚處理。油管鐓粗部分外徑比油管外徑大l(Tl8mm， 鐓粗過渡圓滑為R4(T60mm，角度為20°，接頭的強度高于管體，密封性能及抗過扭能力都顯著提高。上述外螺紋和內(nèi)螺紋均為錐螺紋。上述外螺紋部分采用噴砂處理，內(nèi)螺紋表面進行鍍銅。為了提高密封性能，油管接頭的管端第一級錐面密封面角度為15° 25°，第一級主抗扭臺肩為直角臺肩；螺紋中部的第二級錐面密封面直徑方向錐度為1:6 1:12，第二級副抗扭臺肩角度為-10° -15°，螺紋尾部的外抗扭臺肩角度為-15°。參照圖4，上述外螺紋和內(nèi)螺紋的承載面與垂直面的角度(α)為-3° _5°，導向面與垂直面的角度(β )為20° 30°，外螺紋齒高(H)為I. (Tl. 2mm，內(nèi)螺紋齒高(H)為I. fl. 4mm，外螺紋和內(nèi)螺紋的錐度為1:16，每英寸6牙或8牙。改進的螺紋結(jié)構(gòu)應力較低，具有多次上卸扣不易粘扣，連接強度聞等優(yōu)點；本實用新型油管接頭使用過程中，外螺紋接頭I與內(nèi)螺紋接頭2旋合后，形成雙級錐面金屬密封結(jié)構(gòu)，具有較高密封性能和可靠性；三對抗扭臺肩面能承擔較大過載扭矩，避免由于過扭造成螺紋粘扣及密封面損傷現(xiàn)象，扭矩為同規(guī)格油管扭矩的2倍以上；雙級螺紋同時入扣、上扣，節(jié)約了上扣擰接時間。該油管接頭在采油作業(yè)中可以克服振動而不容易松開，密封性能可靠性較高。本實用新型油管在工廠加工時一端加工外螺紋，另一端加工內(nèi)螺紋，兩端分別帶螺紋保護器運送至油田現(xiàn)場?，F(xiàn)場下井作業(yè)時，將一個油管的外螺紋與另一根油管的內(nèi)螺紋相旋合擰接，依次相互連接形成幾千米的耐高壓密封油井管柱直至油氣層中。油管接頭的內(nèi)、外連接螺紋，密封面上扣接觸后會產(chǎn)生一定量的金屬過盈配合，產(chǎn)生適量的接觸壓力，主、副抗扭臺肩接觸定位后扭矩迅速增長到控制扭矩停止上扣。本實用新型外螺紋接頭I具有兩級錐螺紋和雙級外錐面密封面，內(nèi)螺紋接頭2具有與之配合的兩級錐螺紋和兩個內(nèi)錐面密封面。油管接頭擰接后，外螺紋接頭連接螺紋的中徑較小者第一級螺紋與內(nèi)螺紋接頭中徑較小者第一級螺紋相互嚙合，外螺紋中徑較大的第二級螺紋與內(nèi)螺紋中徑較大的第二級螺紋相互嚙合；外螺紋管端外錐面密封面與內(nèi)螺紋尾部的內(nèi)錐面密封面過盈配合形成第一級主密封面，兩級螺紋中部的內(nèi)、外錐面密封面過盈配合構(gòu)成第二級密封面；外螺紋管體端部的直角主抗扭臺肩、接頭中部的負角度抗扭臺肩及尾部抗過載外抗扭臺肩構(gòu)成了多級抗扭，具有較好的抗過扭矩能力。
權(quán)利要求1.一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭，包括外螺紋接頭(I)和內(nèi)螺紋接頭(2)，所述外螺紋接頭(I)的一端設(shè)有外螺紋，外螺紋包括第一級外螺紋(5)和第二級外螺紋(8)，第一級外螺紋(5)的根部設(shè)有外副抗扭臺肩(6)，所述內(nèi)螺紋接頭(2)的一端設(shè)有內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋包括第一級內(nèi)螺紋(12)和第二級內(nèi)螺紋(15)，第一級內(nèi)螺紋(12)的端部設(shè)有內(nèi)副抗扭臺肩(13)，其特征在于所述外副抗扭臺肩(6)和第二級外螺紋(8)之間設(shè)有第二級外錐面密封面(7)，第二級內(nèi)螺紋(15)和內(nèi)副抗扭臺肩(13)之間設(shè)有第二級內(nèi)錐面密封面(14)，所述第二級外錐面密封面(7)和第二級內(nèi)錐面密封面(14)之間為金屬過盈配合，構(gòu)成第二級密封結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭，其特征在于所述外螺紋接頭(I)和內(nèi)螺紋接頭(2)分別設(shè)置于氣密封油管的兩端，氣密封油管的兩端采用管端鐓粗加厚處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭，其特征在于所述外螺紋和內(nèi)螺紋均為錐螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求f3中任一項所述一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭，其特征在于所述外螺紋和內(nèi)螺紋的承載面與垂直面的角度為-3° -5°，導向面與垂直面的角度為20° 30°，外螺紋齒高為I. (Tl. 2mm,內(nèi)螺紋齒高為I. Γ . 4mm，外螺紋和內(nèi)螺紋的錐度為1:16，每英寸6牙或8牙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭，其特征在于所述外螺紋部分采用噴砂處理，內(nèi)螺紋表面進行鍍銅。
專利摘要本實用新型涉及石油工業(yè)油井管螺紋連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭?，F(xiàn)有油管存在在高溫高壓氣井采氣過程中抗過扭能力差、密封性能可靠性低的技術(shù)問題。為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種適用于高溫高壓氣井的氣密封油管螺紋接頭，包括外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭，外螺紋包括第一級外螺紋和第二級外螺紋，第一級外螺紋的根部設(shè)有外副抗扭臺肩，內(nèi)螺紋包括第一級內(nèi)螺紋和第二級內(nèi)螺紋，第一級內(nèi)螺紋的端部設(shè)有內(nèi)副抗扭臺肩，所述外副抗扭臺肩和第二級外螺紋之間設(shè)有第二級外錐面密封面，第二級內(nèi)螺紋和內(nèi)副抗扭臺肩之間設(shè)有第二級內(nèi)錐面密封面，所述第二級外錐面密封面和第二級內(nèi)錐面密封面之間為金屬過盈配合，構(gòu)成第二級密封結(jié)構(gòu)。本實用新型在高溫高壓氣井采氣過程中抗過扭能力強、密封性能可靠。
文檔編號E21B17/08GK202689965SQ20122034289
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者王雙來, 姬丙寅, 倪淵詮, 張鵬 申請人:西安摩爾石油工程實驗室有限公司