[发明专利]一种膨胀套管金属自密封螺纹接头结构

说明书

本发明公开了一种膨胀套管金属自密封螺纹接头结构，包括内螺纹端和外螺纹端，内螺纹端沿轴线方向从外到内依次设置有内螺纹端面、第一次级密封面、内螺纹、主密封面、抗扭矩台肩、镗孔柱面、镗孔锥面；外螺纹端沿轴线方向从内到外依次设置有位置控制台肩、第二次级密封面、外螺纹、主密封弧面、辅助密封锥面、抗扭矩端面、内平柱面、内平锥面；内螺纹端和外螺纹端螺纹连接后，主密封面与主密封弧面、辅助密封锥面金属过盈接触，第一次级密封面与第二次级密封面金属接触，内螺纹与外螺纹的牙顶、牙底金属过盈接触。本发明接头解决了膨胀套管在膨胀时出现的螺纹连接和密封问题，确保了膨胀前后均具有高连接效率和高密封性，同时兼具易加工等特点。

技术领域：

本发明属于石油勘探开发用油套管螺纹连接接头技术领域，具体涉及一种膨胀套管金属自密封螺纹接头结构。

背景技术：

随着石油工业的发展，石油勘探朝着深层系和海上发展，开发难度日益剧增。当钻井作业需要通过更深的高压地层、枯竭地层或易塌地层时，如果井眼直径一定，最终的井眼直径变小，可能难以钻至目的层，即使能够钻至目的层，但井眼太小，难以满足后续开采及修井、增产等作业项目。膨胀套管因能够满足这一技术要求，解决钻井、完井、采油、修井等作业中眼变径问题，被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。

要使膨胀管技术真正应用到石油钻采行业中，连接技术非常关键，尤其是实体管，必须解决膨胀套管膨胀前后管柱连接及密封的完整性和可靠性。目前所公开专利涉及的膨胀套管螺纹接头结构均需增加密封橡胶配件，这不仅影响现场施工效率，而且在膨胀套管膨胀后管柱连接及密封性能难以保障，存在安全、质量隐患。为此，需要开发一种高性能金属自密封膨胀套管螺纹接头结构。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种膨胀套管金属自密封螺纹接头结构，其采用牙顶、牙底平行于管体轴线的螺纹形式和金属自密封结构解决了膨胀套管在膨胀时出现的螺纹连接和密封问题，且螺纹接头在膨胀前后均具有高连接效率和高密封性，同时兼具易批量加工、成本低、施工方便等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：一种膨胀套管金属自密封螺纹接头结构，包括内螺纹端和外螺纹端，内螺纹端沿轴线方向从外到内依次设置有内螺纹端面、第一次级密封面、内螺纹、主密封面、抗扭矩台肩、镗孔柱面、镗孔锥面；外螺纹端沿轴线方向从内到外依次设置有位置控制台肩、第二次级密封面、外螺纹、主密封弧面、辅助密封锥面、抗扭矩端面、内平柱面、内平锥面；内螺纹端和外螺纹端螺纹连接后，主密封面与主密封弧面、辅助密封锥面金属过盈接触，第一次级密封面与第二次级密封面金属接触，内螺纹与外螺纹的牙顶、牙底金属过盈接触。

所述主密封弧面和辅助密封锥面衔接处为主密封最大过盈位置，主密封最大过盈量范围为0.55～0.85mm；主密封弧面远离抗扭矩端面，主密封弧面半径范围为20～50mm；辅助密封锥面与外螺纹锥度相同，范围为1:30～1:32；辅助密封锥面轴向长度范围为12～16mm；辅助密封锥面与主密封面的夹角范围为0.5°～2°；抗扭矩台肩角度范围为10°～15°。

所述第一次级密封面与第二次级密封面的次级密封面夹角范围为0.5°～1°；内螺纹端面和位置控制台肩的间距范围为3～5mm。

所述内螺纹和外螺纹结构均为负角度偏梯形螺纹，牙顶和牙底平行于管体轴线；承载面角度为负角度，范围为8°～12°；导向面角度范围为18°～25°；每英寸4～6牙，螺纹锥度范围为1:30～1:32；连接后，内螺纹与外螺纹的牙顶和牙底过盈量范围为0.02～0.08mm。

所述内平柱面和镗孔柱面直径相等，与管体内径差值范围为0.2～0.8mm；内平柱面轴向长度等于辅助密封锥面轴向长度；内平锥面锥角与镗孔锥面锥角相同，范围为3°～10°。

本发明的有益效果在于：