[实用新型]石油套管螺纹密封接头

说明书

本实用新型涉及石油套管的螺纹密封接头，特别适用于高压气井、深井的套管连接用的螺纹密封接头。

套管上的专用螺纹在装配和使用过程中，在受到拉伸、压缩、内外压力和弯曲载荷等复合压力的综合作用下，螺纹应具有足够连接强度，能保证螺纹连接起来的管柱在承受内外数以百计大气压差作用下的长期密封完整性及结构完整性。目前大量使用的API标准园螺纹及偏梯形螺纹(But-tress)接头都采用螺纹在装配中产生较大的过盈来实现上述功能，螺纹啮合部分存在间隙，在使用中不能取得令人满意的密封性，并极易造成应力腐蚀。园螺纹接头只能承受相当于管体断裂强度60％～80％的拉伸负载，偏梯形螺纹接头虽有较高的连接强度，但其密封性很差，因而API标准园螺纹及偏梯形螺纹接头，在高级别管材上无法充分发挥其管材的性能。

现已公开了一种输油管螺纹套帽接头，虽然在主密封部分对螺纹密封部凸园的曲率半径，以及内螺纹的锥形角的尺寸做了规定，提高了密封性能和抗应力腐蚀的问题，但与API通用接头之间没有互换性，为油井设计、配件的配制及维修带来不便。

本实用新型的目的旨在克服上述的不足，提供一种密封性好，连接强度高，能与API标准接头互换的一种石油套管螺纹密封接头。

本实用新型具体实施方案是在主密封部分由一个在外螺纹的端部沿轴线方向形成为凸园的密封部分和一个在内螺纹的内壁上形成的锥形密封部分，以及外螺纹端部和一个沿内螺纹内壁上形成的一个密封限位台肩组成。外螺纹凸园密封部分的曲率半径20mm≤R≤80mm，内螺纹的内壁的锥面与轴线夹角4.57°≤α≤10°；在密封部的切点4与限位台肩3的端部距离5mm≤L≤8mm；在主密封的切点4的前后设有环形螺纹脂贮存腔5。

由于上述结构保持与API接头有互换性的特征，而且采用低应力设计，其承受复合载荷时其连接强度保持较高水平，具有良好的密封性及连接效率，同时对凸园的曲率半径和夹角，以及限位台肩到主密封面的长度作了一定限制，使主密封部分为切面密封，这样上紧时由于无内压，密封面接触长度较短，避免上扣时密封面粘接，并具有良好的润滑条件。由于在主密封面前、后设有螺纹脂贮存腔，改善了密封面的润滑条件，避免密封面粘接，同时因具有与API螺纹互换性，为油井设计、配件的配制及维修提供了方便。

现结合以下附图，对该套管的螺纹密封部分作进一步说明。

图1是本实用新型螺纹密封接头的纵向剖面图。

图1是通过一个螺纹接头件B(接箍)表明的一种螺纹接头的结构实例。该密封接头件B的两侧为内螺纹2，与2连接的管体A₁和A₂的端部为外螺纹1，构成了一个接头。

在接头件B的每个接头结构中，外螺纹1的外园周的端部有一段无螺纹的平滑面，其形状为凸园体。内螺纹部分2的内园上有一段无螺纹的平滑部分，形状为锥形，在外螺纹端部和内螺纹内壁形成密封限位台肩3，为保持与API石油套管螺纹接头的互换性，螺距、齿形角与API偏梯形通用石油套管接头相同。

为给螺纹提供良好的密封性，本接头具有金属与金属径向过盈密封面，使接头不存在泄漏间隙。此外确定了外螺纹的凸园密封部分的曲率20mm≤R≤80mm，内螺纹的内壁锥面与轴线夹角为4.57°≤α≤10°，这样使上扣时外螺纹凸园密封面与内螺纹锥形密封面形成正切密封(图1所示切点4)，在切点4处接头密封面产生最大过盈，接头承受内压时，密封面的接触面积随内压增大而增大，使得主密封面具有高度的密封性能，在上扣时由于无内压，密封面接触长度短，避免上扣时密封面粘接。为避免台肩应力对密封面应力干涉并保持密封部份的结构紧凑，确定了密封面切点4与限位台肩3的端部距离为5mm≤L≤8mm，由于主密封面有极好的密封性，限位台肩3为直内台肩，可使接头连接时定位并抵抗高扭矩作用及辅助密封作用。在切点4前、后各设有2mm～4mm的环形螺纹脂贮腔5，可贮存接头中多余的螺纹脂，改善了密封面润滑条件，避免密封面粘接，减少螺纹脂对密封面压力及螺纹应力的影响。本实用新型改进的石油套管螺纹及密封接头，适用于Φ127mm～Φ339.7mm规格套管，通过理论分析和实验证明，这一种结构的接头的连接强度及气密封性能与管材相当，并由于接头具有低应力，可使接头在重腐蚀环境中使用。