[发明专利]用于套管的气密封特殊螺纹接头结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺纹连接结构，特别是石油天然气行业的用于套管的气密封特殊螺纹接头结构。

背景技术

油套管管柱采用螺纹将单根油井管连接而成，管柱的螺纹连接部位是薄弱的关键环节。在通用的API标准中，套管采用圆螺纹或偏梯螺纹连接形式。这种接头的优点是技术成熟、生产成本比较低，缺点是螺纹既要承担连接功能又要承担密封功能，且接头应力集中现象严重。

随着石油工业的发展，尤其是深井、超深井、高压气井、定向井、酸性环境井的开发，对石油套管的使用性能提出了更高的要求，具有API标准螺纹连接形式的套管在复杂井况中容易发生断裂、滑脱、泄漏等形式的实效，给油田带来巨大的损失。

为了克服API螺纹的连接缺点，中国专利号为ZL02209453.9，公开了一种石油套管气密封接头，螺纹形式为偏梯螺纹，密封形式为锥对锥金属密封，通过扭矩台肩定位拧接。

中国专利号为ZL 200820144760.X，公开了一种特殊小间隙接箍的套管螺纹连接结构，解决了套管接头由于接箍占用一部分井眼而无法采用最合理有效的管串设计的问题。

但是以上两个专利均未涉及到接箍中孔的长度的问题，如果中孔过长会造成材料的浪费；但如果中孔过短，两端的接头上扣后的对中孔的影响区会干涉，带来对通径造成不利影响。

发明内容

本发明提供一种用于套管的气密封特殊螺纹接头结构，以解决现有技术上存在的接箍中孔长度确定的问题，可以达到接箍材料的优化的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种用于套管的气密封特殊螺纹接头结构，该结构包括有套管的公端，它由带有锥度的公螺纹、公螺纹端部的公密封面以及公密封面顶点处的台肩组成，还有母端，即接箍是对称结构，它有带有锥度的母螺纹、母螺纹端部的母密封面以及母密封面后面的台肩组成，所述公螺纹和母螺纹相互拧接在一起，公密封面、母密封面相互接触，其中：

所述接箍的中孔长度（Ld）满足以下关系：

Ld>2Lp，Lp=Ls*（sin15°+cos15°）

式中：Ld——接箍中孔长度，Lp——台肩影响区域长度，Ls——扭矩台肩长度。

所述螺纹齿型为API偏梯型螺纹，齿型的螺距为每英寸五牙，锥度为1：16，公螺纹齿高为1.575mm，母螺纹齿高为1.575mm～1.778mm。

所述接头密封面与套管轴线的锥度为1：10，所述公母台肩螺纹轴线的角度为负15度。

本发明的效果是该接头结构在保证接头性能的情况下，精确的确定中孔的最小长度，避免了两端的接头上扣后的对中孔影响区的干涉，节省接箍用料，降低了生产成本。该接头结构给出了中孔长度的范围，这个效果可以应用于任何其他类型的螺纹，螺纹类型或者密封面类型的套管螺纹接头结构。

附图说明

图1是本发明套管螺纹接头结构示意图；

A、公端 B、母端 C、公螺纹 D、母螺纹 E、公密封面

F、母密封面 G、公台肩 H、母台肩 I、中孔 Ld、接箍中孔长度

图2是本发明套管齿形配合示意图；

Hp、公螺纹齿高 Hb、母螺纹齿高

图3是特殊扣上扣后台肩示意图；

J、等效塑性变形区域 K、公母台阶接触起点 Lp、台肩影响区域长度 Ld、接箍中孔长度 Ls、扭矩台肩长度

图4是特殊扣台肩长度过短时示意图。

L、接箍中孔处鼓包

具体实施方式

结合附图对本发明的用于套管的气密封特殊螺纹接头结构加以说明。

本发明的用于套管的气密封特殊螺纹接头结构，该结构包括有套管的公端，它由带有锥度的公螺纹、公螺纹端部的公密封面以及公密封面顶点处的台肩组成，还有母端，即接箍是对称结构，它有带有锥度的母螺纹、母螺纹端部的母密封面以及母密封面后面的台肩组成，所述公螺纹和母螺纹相互拧接在一起，公密封面、母密封面相互接触，所述接箍的中孔长度（Ld）满足以下关系：

Ld>2Lp，Lp=Ls*（sin15°+cos15°）

式中：Ld——接箍中孔长度，Lp——台肩影响区域长度，Ls——扭矩台肩长度。

所述螺纹齿型为API偏梯型螺纹，齿型的螺距为每英寸五牙，锥度为1：16，公螺纹齿高为1.575mm，母螺纹齿高为1.575mm～1.778mm。所述接头密封面与套管轴线的锥度为1：2.5～1：12，所述公母台肩螺纹轴线的角度为负15度。