[发明专利]一种新型直连扣套管螺纹结构

说明书

本发明公开一种新型直连扣套管螺纹结构，包括内螺纹接头和外螺纹接头，所述外螺纹接头的螺纹从管端起依次包括外直角台肩、外密封锥面、外前级螺纹、外中间扭矩台肩、外后级螺纹和外斜面台肩，所述内螺纹接头包括内斜面台肩、内前级螺纹、内中间扭矩台肩、内后级螺纹、内密封锥面和内直角台肩。本发明不仅具有良好的密封性能，而且螺纹整体受力均匀，可以保证各螺纹牙均展现良好性能。

技术领域

本发明涉及一种新型直连扣套管螺纹结构，属于油气开采技术领域。

背景技术

作为开采油气资源的唯一通道，井下油气管柱用于封隔异常地层、保护井壁以及封隔不同压力体系的油、气、水层的作用，其对合理开发油气藏非常重要。国内外文献资料显示，油套管柱失效主要集中于油套管螺纹接头处，失效的主要特征表现为螺纹强度失效、密封失效以及粘扣失效。

如今服役的油套管螺纹包括按照API标准螺纹以及特殊螺纹两大类。由于API油套管螺纹依照标准规格生产，检验控制严格，具有成本可控、生产及检测规范、技术成熟等优点，但由于其是针对早期常规油气井开发，在螺纹联结、密封性能、应力分布、耐腐蚀性能以及上扣控制等方面均难以满足极端工况条件。油套管特殊螺纹通过改进优化API螺纹的结构参数以及性能指标来满足复杂恶劣工况下油套管接头的使用性能，因而具有连接强度高和密封性能好等优点。然而随着非常规井的大力开发、深井超深井中存在的高温高压高腐蚀“三高”问题的出现，即使采用国际先进的特殊螺纹，油套管接头螺纹依然存在大量失效问题。

油套管通过对其施加外力扭矩，利用套管端部的内、外螺纹进行旋合联接。油套管通过内外螺纹的旋合后实现过盈接触传递轴向载荷并实现密封。油套管螺接头纹的性能研究主要包括连接强度以及密封性能，其连接强度已经有诸多国内外学者对其进行过研究，而特殊螺纹的密封性能问题依旧需要进行细致深入的探讨。

随着非常规井开发程度的日益增加，非常规井存在的高温高压等严苛工况条件为钻完井工程提出了更高的要求，而作为地面与油气藏连接的唯一通道，油套管接头的密封性能至关重要。API螺纹接头主要通过内外螺纹接触面的过盈接触以及螺纹段涂敷螺纹脂来实现密封的。而如果环境温度较高，螺纹脂便不能满足基本密封要求，这时螺纹密封性能主要依靠内外螺纹接触面的过盈密封，如果密封接触压力大于接头的内部流体压力，就可以实现密封。但实际生产中，由于技术水平、机械精度以及工人素质参差不齐，油套管接头微观的表面形貌依然存在粗糙度，因此现有螺纹的密封性能较差。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种具有良好密封性能的新型直连扣套管螺纹结构。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种新型直连扣套管螺纹结构，包括内螺纹接头和外螺纹接头，所述外螺纹接头的螺纹从管端起依次包括外直角台肩、外密封锥面、外前级螺纹、外中间扭矩台肩、外后级螺纹和外斜面台肩，所述内螺纹接头包括内斜面台肩、内前级螺纹、内中间扭矩台肩、内后级螺纹、内密封锥面和内直角台肩。

进一步的技术方案是，所述内螺纹接头的螺纹牙型包括内螺纹牙底平面、内螺纹牙底圆弧、内螺纹承载面、内螺纹承载圆弧、内螺纹牙顶平面、内螺纹牙顶圆弧、内螺纹导向面、内螺纹导向圆弧，所述内螺纹牙顶平面的高度为1毫米，所述内螺纹承载面与垂直于螺纹中径线平面之间的夹角为15°，所述内螺纹导向面与垂直于螺纹中径线平面之间的夹角为45°。

进一步的技术方案是，所述外螺纹接头的螺纹牙型包括外螺纹牙底平面、外螺纹牙底圆弧、外螺纹承载面、外螺纹承载圆弧、外螺纹牙顶平面、外螺纹牙顶圆弧、外螺纹导向面、外螺纹导向圆弧，所述外螺纹牙顶平面的高度、长度分别为0.9、1.44毫米，所述外螺纹承载面与垂直于螺纹中径线平面之间的夹角为15°，所述外螺纹导向面与垂直于螺纹中径线平面之间的夹角为45°，所述外螺纹牙底平面的长度为1.46毫米。

进一步的技术方案是，所述内螺纹接头和外螺纹接头的螺纹锥度均为0。