專利名稱：適用于窄間隙固井的石油套管接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種石油套管接頭，特別是一種適用于窄間隙固井的石油套管接頭，屬于石油套管螺紋連接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前油田使用的石油套管，大多采用API圓螺紋或偏梯形螺紋連接，采用這種連接方式，接箍外徑大于管體外徑。這種連接方式可以滿足一般使用要求，但當(dāng)內(nèi)層套管與外層套管之間的固井間隙很小時，由于接箍部位粗大，該部位的固井間隙更小，使固井水泥遇到的阻力很大，甚至難以返回地面，嚴(yán)重影響了油氣井的固井質(zhì)量。為此，API給出了一種窄間隙套管接頭，減小了接箍外徑，以增大接箍部位的固井間隙。API窄間隙套管接頭的結(jié)構(gòu)見附圖1。API窄間隙套管接頭是錐形螺紋，錐度為1∶16，它包括接箍1和外螺紋件2兩部分。在接箍1上加工有內(nèi)螺紋3，在外螺紋件2上加工有外螺紋4。由于加工公差和結(jié)構(gòu)設(shè)計的原因，接頭擰緊后，內(nèi)、外螺紋之間存在間隙，必須依靠螺紋脂的填充接頭才具有密封作用，而螺紋脂易揮發(fā)、變質(zhì)，所以這種接頭密封性能不可靠。此外，由于接箍外徑變小，接箍中間部位的厚度t1變小，甚至有時會小于管子的壁厚t，造成接頭的抗內(nèi)壓能力明顯下降。因此無法在天然氣井和壓力較高的油井中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于窄間隙固井的石油套管接頭。該套管接頭的接箍外徑與API窄間隙套管接頭的接箍外徑相當(dāng)，但通過增加金屬/金屬密封結(jié)構(gòu)和扭矩臺肩結(jié)構(gòu)，使本實用新型接頭的密封性能、抗內(nèi)壓內(nèi)能力都高于API窄間隙套管接頭，甚至高于普通API接頭。
該套管接頭可以應(yīng)用于天然氣井、高壓油井的小間隙固井作業(yè)中。
本實用新型總體上為錐形螺紋連接的套管，其錐度為1∶16，它包括接箍和外螺紋件兩部分，其特征為在接箍上加工有內(nèi)螺紋、金屬密封面和扭矩臺肩，在外螺紋件上加工有外螺紋、金屬密封和扭矩臺階。接頭擰緊后，接箍上的金屬密封面與外螺紋件上的金屬密封緊密接觸，形成過盈配合，起主要密封作用。該金屬/金屬密封結(jié)構(gòu)為接觸式密封，與依靠填充螺紋脂才能獲得密封效果的API窄間隙接頭相比，密封能力和密封可靠性大大加強(qiáng)。
同時，接頭擰緊后，內(nèi)扭矩臺肩和外扭矩臺階緊密接觸，也形成過盈配合，起輔助密封作用。由于內(nèi)扭矩臺肩和外扭矩臺階之間產(chǎn)生很大的接觸壓力，套管內(nèi)部的流體不能通過扭矩臺肩滲透到螺紋處，即使接箍減薄，仍能保證厚度t1大于管子壁厚t，從而使接頭的抗內(nèi)壓能力不降低，仍能達(dá)到管體水平。
上述實用新型的接箍外徑ΦW與普通套管接頭的接箍外徑ΦW1之間滿足下述關(guān)系ΦW＝ΦW1-(3.2mm～13.7mm)。給出接箍外徑減小的范圍，目的是保證接頭外徑尺寸改變后，連接效率不低于75％。也就是說，如果普通套管接頭(接箍外徑ΦW1)的連接強(qiáng)度是T，則本實用新型(接箍外徑ΦW)的連接強(qiáng)度不低于0.75T。同時，接箍外徑ΦW與管體外徑ΦD之間還應(yīng)滿足如下關(guān)系ΦW-ΦD＝9.5mm～13.7mm，從而保證固井間隙。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型有顯著進(jìn)步，具體表現(xiàn)在1)通過接箍尺寸的變化，增大了與套管的固井間隙；2)通過設(shè)計金屬/金屬密封結(jié)構(gòu)，提高了接頭的密封能力，尤其是氣密封能力；3)通過設(shè)計扭矩臺肩結(jié)構(gòu)，提高了接頭的抗內(nèi)壓強(qiáng)度，使接頭的抗內(nèi)壓強(qiáng)度達(dá)到管體強(qiáng)度?？傊?，本實用新型吸取了API窄間隙接頭在幾何尺寸方面的優(yōu)點，而克服了API窄間隙接頭在密封性能、抗內(nèi)壓強(qiáng)度方面的不足，因此具有更大的推廣應(yīng)用價值。


圖1為本原來的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
實施例一本設(shè)計的第一個實施例是用于Φ273.05×12.57mm的套管，鋼級為T95。接箍1的外徑ΦW＝285mm，(普通接箍的外徑ΦW1＝298.45mm，API窄間隙接箍的外徑是Φ285.75mm)，在接箍1的端部內(nèi)壁有內(nèi)螺紋3，外螺紋件2的外徑ΦD＝273.05mm，在外螺紋件2的外壁端部有外螺紋4。對這種接頭來說ΦW-ΦD＝11.95mm，ΦW1-ΦW＝13.45mm。金屬密封面5為內(nèi)螺紋球面，金屬密封6為外螺紋柱面結(jié)構(gòu)，過盈量為0.15mm，扭矩臺肩7與扭矩臺階8分別為-15°臺肩。試驗證明，該接頭連接強(qiáng)度達(dá)到管體9的強(qiáng)度的80％以上，氣密封能力39Mpa以上，抗內(nèi)壓強(qiáng)度53Mpa以上。
實施例二本設(shè)計的第二個實施例是用于Φ139.7×7.72mm的套管，鋼級為N80。接箍1的外徑ΦW＝149.23mm(普通接箍的外徑ΦW1＝153.67mm，API窄間隙接箍的外徑是149.23mm)，外螺紋件2的外徑ΦD＝139.7mm。對這種接頭來說ΦW-ΦD＝9.53mm，ΦW1-ΦW＝4.44mm。金屬/金屬密封為內(nèi)螺紋錐面/外螺紋錐面結(jié)構(gòu)，過盈量為0.24mm，扭矩臺肩為直角臺肩。試驗證明，該接頭連接強(qiáng)度達(dá)到管體強(qiáng)度的95％以上，氣密封能力41Mpa以上，抗內(nèi)壓強(qiáng)度53Mpa以上。
權(quán)利要求1.一種適用于窄間隙固井的石油套管接頭，是一種錐度為1∶16的錐管螺紋接頭，它由接箍(1)和外螺紋件(2)兩部分?jǐn)Q接而成，其特征為在接箍(1)上加工有內(nèi)螺紋(3)、金屬密封面(5)和扭矩臺肩(7)，在外螺紋件(2)上加工有外螺紋(4)、金屬密封面(6)和扭矩臺階(8)；接箍(1)上的金屬密封面(5)與外螺紋件(2)上的金屬密封面(6)緊密接觸，接箍(1)上的扭矩臺肩(7)與外螺紋件(2)上的扭矩臺階(8)緊密接觸，形成過盈配合。
2.如權(quán)利要求1所述適用于窄間隙固井的石油套管接頭，其特征在于在接箍(1)的另一端連接管體(9)，接箍(1)的外徑φW與管體(9)的外徑φD之間滿足如下關(guān)系φW-φD＝9.5mm～13.7mm。
專利摘要適用于窄間隙固井的石油套管接頭，涉及的是一種螺紋接頭，屬于石油套管螺紋連接技術(shù)領(lǐng)域。該接頭由外螺紋件與接箍共同組成外螺紋件前端加工有金屬密封面，端部加工有外扭矩臺肩；接箍中間加工有內(nèi)扭矩臺肩，靠近扭矩臺肩處加工有金屬密封面。接頭擰緊后，外螺紋件的金屬密封面與接箍的金屬密封面形成過盈配合，外螺紋件的外扭矩臺肩與接箍的內(nèi)扭矩臺肩也形成過盈配合，從而起密封作用。該接頭的接箍外徑小于普通接頭的接箍外徑，使套管的下入更加方便，固井質(zhì)量也大大提高，同時該接頭具有良好的氣密封性能和等同于管體的抗內(nèi)壓強(qiáng)度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型接頭尺寸小，下入方便，同時具有密封性能好，抗內(nèi)壓能力強(qiáng)的特點。
文檔編號E21B17/02GK2937445SQ20062007508
公開日2007年8月22日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月11日
發(fā)明者張毅, 高連新 申請人:張毅, 樸龍華, 羅日新, 高連新