專(zhuān)利名稱(chēng)：能夠承受高扭矩的螺紋聯(lián)接件及采用該螺紋聯(lián)接件的固井旋轉(zhuǎn)套管和接箍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能夠承受高扭矩的螺紋聯(lián)接件，特別是一種能夠承 受高扭矩的并適用于旋轉(zhuǎn)套管固井技術(shù)用的螺紋聯(lián)接件。
背景技術(shù)：
目前深井、超深井、水平井、定向井、大位移井等苛刻井鉆井?dāng)?shù)量持續(xù) 快速增長(zhǎng)，這些井套管下入和固井質(zhì)量保證難度大，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)套管固井技術(shù) 可以有效解決這一技術(shù)難題。而旋轉(zhuǎn)套管固井技術(shù)均需使用具有高抗扭距套 管螺紋接頭，加之套管同時(shí)還承受較高的拉伸、內(nèi)壓、外壓及彎曲載荷，所
以如果使用普通API圓螺紋、偏梯形螺紋套管，由于其螺紋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的 缺陷，冇時(shí)難以承受如此惡劣的載荷，螺紋部位容易發(fā)生過(guò)扭矩?fù)p傷的情況， 一旦螺紋發(fā)生過(guò)扭矩?fù)p傷，輕則出現(xiàn)粘扣給后續(xù)生產(chǎn)留下事故隱患，重則施 工過(guò)程就會(huì)發(fā)生試不住壓、滑脫掉井等事故，API螺紋這-缺陷H前已成為 制約旋轉(zhuǎn)套管固井技術(shù)的推廣的技術(shù)難題之一。
現(xiàn)有的套管采用的聯(lián)接接頭一般是API螺紋接頭，其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖1。 該接頭是一種標(biāo)準(zhǔn)接頭，按照API(美國(guó)石油學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)加工制造，其缺點(diǎn)是: 一、依靠?jī)?nèi)、外螺紋之間的過(guò)盈配合起聯(lián)接和密封作用，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原 因，即使在加工公差為零的情況下，接頭擰緊后，內(nèi)外嚙合螺紋之間也會(huì)存 在間隙，造成密封性能差；二、抗扭矩性能差，在上扣過(guò)程中不能承受過(guò)大 的扭矩很容易發(fā)生過(guò)扭矩，從而產(chǎn)生粘扣失效。發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，而提供一種能夠承受高 扭矩的螺紋聯(lián)接件及采用該螺紋聯(lián)接件的固井旋轉(zhuǎn)套管和接箍。該螺紋聯(lián)接 件通過(guò)增加抗扭矩臺(tái)肩的形式，將抗扭矩臺(tái)肩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成端面直角臺(tái)肩/抗扭 矩直角臺(tái)肩結(jié)構(gòu)，使二者均勻接觸，從而得到最好的抗扭矩效果，并起到一 定的密封效果；此外，優(yōu)化螺紋齒型，以達(dá)到很好的密封效果，從而使螺紋 聯(lián)接件具有多級(jí)金屬密封，密封能力明顯提高。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種能夠承受高扭矩的螺紋聯(lián)接件，它包括 一個(gè)圓錐形的外螺紋和一個(gè)圓錐形的內(nèi)螺紋，螺紋錐度1:16。在外螺紋的前 端依次加工有圓柱面、圓錐面和端面直角臺(tái)肩；在內(nèi)螺紋的底部依次加工有 圓柱孔、圓錐孔和抗扭矩直角臺(tái)肩。該螺紋聯(lián)接件在使用時(shí)，外螺紋與內(nèi)螺 紋、外螺紋上的圓錐面與內(nèi)螺紋底部的圓錐孔、外螺紋上的端面直角臺(tái)肩與 內(nèi)螺紋底部的抗扭矩直角臺(tái)肩分別形成過(guò)盈配合。
內(nèi)螺紋和的外螺紋之間的過(guò)盈量控制在0. 3mrn 0. 7ram之間。外螺紋的端 面直角臺(tái)肩與內(nèi)螺紋的抗扭矩直角臺(tái)肩之間可承受較高扭矩，其軸向過(guò)盈量 在O. lmm 0. 15mm之間，也可起到密封的效果。而外螺紋上的圓柱面與內(nèi)螺 紋底部的圓柱孔之間存在0. 35腿 0. 65mm的間隙，間隙可以?xún)?chǔ)存多余的螺紋 脂，并在加工吋方便刀具的退出。
為/提高螺紋的抗扭矩能力及密封性能，外螺紋的螺紋齒槽(Pl)控制在 誦，外螺紋的螺紋齒寬(P2)控制在"《)錢(qián)mm;內(nèi)螺紋的螺紋的齒寬 (Cl)控制在1515°。.,腿，內(nèi)螺紋的螺紋齒槽(C2)控制在"《,8 mm，齒 側(cè)配合間隙在0.025mm 0. IOI跳比API偏梯型的齒側(cè)間隙(0.025mm 0. 178mm)減少50%。
為了保證抗扭矩結(jié)構(gòu)和主密封結(jié)構(gòu)的順利旋合，外螺紋上的圓錐面與端面 直角臺(tái)肩由半徑為Rl圓弧光滑過(guò)渡，內(nèi)螺紋上的圓錐孔和抗扭矩直角臺(tái)肩由 半徑為R2的圓弧光滑過(guò)渡，R1與R2滿(mǎn)足關(guān)系Rl=R2+(0. 05mm 0. 2mm)， R1=0. 3mm 0. 8mm。這樣有利于外螺紋上的圓錐面順利旋入內(nèi)螺紋上的圓錐 孔。
與此同時(shí)，在抗扭矩結(jié)構(gòu)和主密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，外螺紋上圓錐面與垂線(xiàn) 之間的夾角為P1，內(nèi)螺紋上圓錐孔與垂線(xiàn)之間的夾角為P2， Pl與e2之間 滿(mǎn)足如下關(guān)系3 2 =0 1+ (0 ° 10°) ， Pl=0° 30°。 P1與P2不同， 可以使兩個(gè)錐面完全緊密接觸，接觸壓力均勻分布，最大限度地提高密封可 靠性。
采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，抗扭矩性能大大提高，并且具有很好的密封性能。
本實(shí)用新型還提供了一種在旋轉(zhuǎn)套管固井技術(shù)中能夠承受高扭矩的旋轉(zhuǎn) 套管和接箍，它是在旋轉(zhuǎn)套管的接口部位設(shè)置本實(shí)用新型提供的外螺紋，在 接箍的兩端設(shè)置木實(shí)用新型提供的內(nèi)螺紋。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)
1、 在API偏梯型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加了扭矩臺(tái)肩，提高了接頭的抗扭性能；
2、 將抗扭矩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為內(nèi)螺紋錐面、外螺紋錐面密封，外螺紋錐面由光 滑圓弧引導(dǎo)，主密封面上的接觸壓力分布均勻，密封效果明顯增強(qiáng)；
3、 優(yōu)化了端面臺(tái)肩與扭矩臺(tái)肩的角度，使得臺(tái)肩的輔助密封效果大火增 強(qiáng)，輔助密封可以達(dá)到與主密封同樣的密封效果；4、齒側(cè)間隙比API的減少50%，提高了螺紋部分的密封性能。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型的詳細(xì)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步描述。

附圖1為現(xiàn)有的API螺紋接頭結(jié)構(gòu)示意附圖2為本實(shí)用新型提供的螺紋聯(lián)接件結(jié)構(gòu)示意附圖3為本實(shí)用新型提供的螺紋聯(lián)接件外螺紋結(jié)構(gòu)示意附圖4為附圖2中的B部放大附圖5為附圖3中的D部放大附圖6為附圖2中的A部放大圖； 附圖7為附圖3中的C部放大附圖8為采用本實(shí)用新型螺紋聯(lián)接件的旋轉(zhuǎn)套管和接箍結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如附圖所示本實(shí)施例是用于0139. 7mmX10. 54 mm旋轉(zhuǎn)套管和接箍上 的螺紋聯(lián)接件，鋼級(jí)為N80。套管管休的幾何尺寸包括外徑、壁厚等均采用 API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，套管材料滿(mǎn)足API標(biāo)準(zhǔn)對(duì)N80鋼級(jí)套管材料的要求。在旋 轉(zhuǎn)套管6的接口部位設(shè)置有外螺紋4，在外螺紋4的前端依次加工有岡柱面 4-1、圓錐面4-2和端面直角臺(tái)肩4-3，圓錐面4-2和端面直角臺(tái)肩4-3的結(jié) 合部由半徑為Rl的圓弧過(guò)渡。在接箍5的兩端設(shè)置有內(nèi)螺紋3，在內(nèi)螺紋3 的底部依次加工有圓柱孔3-1、圓錐孔3-2和抗扭矩直角臺(tái)肩3-3，圓錐孔 3-2和抗扭矩宵角臺(tái)肩3-3的結(jié)合部山半徑為R2的圓弧過(guò)渡。內(nèi)、外螺紋的 齒高為1. 575,，螺距5. 08腿，錐度1:16。外螺紋4上的圓弧R1=0. 46mm， 內(nèi)螺紋3十.的圓弧R2^.4mm，圓錐面4-2與垂線(xiàn)之間的夾角為{3 1=30° ，內(nèi)螺紋3底部的圓錐孔3-2與垂線(xiàn)之間的夾角3 2=30° 。
在本實(shí)施例中，內(nèi)螺紋和的外螺紋之間的過(guò)盈量為0.5mm，其軸向過(guò)盈 量為0. 12mm，外螺紋上的圓柱面與內(nèi)螺紋底部的圓柱孔之間存在0. 45mm的
間隙。外螺紋的螺紋齒槽(Pl)控制在2《，8咖，外螺紋的螺紋齒寬(P2) 控制在"《謂mm;內(nèi)螺紋的螺紋的齒寬(Cl)控制在2515%。38 mm，內(nèi)螺紋的 螺紋齒槽(C2)控制在25《,8 mm，齒側(cè)配合間隙在0.08誦。' 該旋轉(zhuǎn)套管和接箍的抗扭矩抗力可達(dá)24000N m以上。 本實(shí)用新型不局限于上述的具體結(jié)構(gòu)的，只要是在螺紋連接中采用本實(shí) 用新型提供的螺紋聯(lián)接件，就落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種能夠承受高扭矩的螺紋聯(lián)接件，它包括一個(gè)圓錐形的外螺紋和一個(gè)圓錐形的內(nèi)螺紋，螺紋錐度1∶16，其特征是在外螺紋的前端依次加工有圓柱面、圓錐面和端面直角臺(tái)肩；在內(nèi)螺紋的底部依次加工有圓柱孔、圓錐孔和抗扭矩直角臺(tái)肩；外螺紋與內(nèi)螺紋、外螺紋上的圓錐面與內(nèi)螺紋底部的圓錐孔、外螺紋上的端面直角臺(tái)肩與內(nèi)螺紋底部的抗扭矩直角臺(tái)肩分別形成過(guò)盈配合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠承受高扭矩的螺紋聯(lián)接件，其特征是: 內(nèi)螺紋和的外螺紋之間的過(guò)盈量控制在0. 3mm 0. 7mm之間，其軸向過(guò)盈量在 0. lmm 0. 15mm之間；外螺紋上的圓柱面與內(nèi)螺紋底部的圓柱孔之間存在0. 35rnrn 0. 65咖的間隙；外螺紋的螺紋齒槽(Pl)控制在2'《°—,腿，外螺 紋的螺紋齒寬(P2)控制在"^。.詣腿；內(nèi)螺紋的螺紋的齒寬(CI)控制在2515 .038mm，內(nèi)螺紋的螺紋齒槽(C2)控制在"《°°38 mm，齒側(cè)配合間隙控制在 0. 025腿 0. IOI亂
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種能夠承受高扭矩的螺紋聯(lián)接件，其特 征是外螺紋上的圓錐面與端面直角臺(tái)肩由半徑為R1圓弧光滑過(guò)渡，內(nèi)螺紋 上的圓錐孔和抗扭矩直角臺(tái)肩由半徑為R2的圓弧光滑過(guò)渡，Rl與R2滿(mǎn)足關(guān) 系R1=R2+ (0. 05mm 0. 2腿)，R1=0. 3匪 0. 8跳
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種能夠承受高扭矩的螺紋聯(lián)接件，其特 征是外螺紋上圓錐面與垂線(xiàn)之間的夾角為l3 1，內(nèi)螺紋上圓錐孔與垂線(xiàn)之間 的夾角為P2， ！3 1與]3 2之間滿(mǎn)足如下關(guān)系P 1與I3 2之間滿(mǎn)足如下關(guān)系 13 2 =P 1+ (0 ° 10 ° ) ， Pl二0。 30。。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種能夠承受高扭矩的螺紋聯(lián)接件，其特征是 外螺紋上圓錐面與垂線(xiàn)之間的夾角為P 1，內(nèi)螺紋上圓錐孔與垂線(xiàn)之間的夾角 為P2， Pl與e2之間滿(mǎn)足如下關(guān)系二P 1+ (0 ° 10 °) ， P l二0 ° 30 °。
6、 一種采用能夠承受高扭矩螺紋聯(lián)接件的旋轉(zhuǎn)套管和接箍，其特征是在旋轉(zhuǎn)套管的接口部位設(shè)置有外螺紋，在外螺紋的前端依次加工有圓柱面、圓錐面和端面直角臺(tái)肩，圓錐面和端面直角臺(tái)肩的結(jié)合部由半徑Rl為0. 46mm 的圓弧過(guò)渡；在接箍的兩端設(shè)置有內(nèi)螺紋，在內(nèi)螺紋的底部依次加工有圓柱 孔、圓錐孔和抗扭矩直角臺(tái)肩，圓錐孔和抗扭矩直角臺(tái)肩的結(jié)合部由半徑R2 為0. 4mm的圓弧過(guò)渡，內(nèi)、外螺紋的齒高為1. 575mm，螺距5. 08ram，錐度1:16; 外螺紋上圓錐面與垂線(xiàn)之間的夾角P 1為30 ° ，內(nèi)螺紋上圓錐孔與垂線(xiàn)之間 的夾角3 2為30 °;內(nèi)螺紋和的外螺紋之間的過(guò)盈量為0.5mm，其軸向過(guò)盈 量為0. 12鵬，外螺紋上的圓柱面與內(nèi)螺紋底部的圓柱孔之間存在0. 45mm的間隙；外螺紋的螺紋齒槽(Pl)為"《皿mm，外螺紋的螺紋齒寬(P2)為 "《固mm;內(nèi)螺紋的螺紋的齒寬(C1)為2515^38 mm，內(nèi)螺紋的螺紋齒槽(C2) 為2565。
mm，齒側(cè)配合間隙為0. 08mm。
專(zhuān)利摘要一種能夠承受高扭矩的螺紋聯(lián)接件及采用該螺紋聯(lián)接件的固井旋轉(zhuǎn)套管和接箍，所述的螺紋聯(lián)接件包括一個(gè)圓錐形的外螺紋和一個(gè)圓錐形的內(nèi)螺紋，螺紋錐度1∶16。在外螺紋的前端依次加工有圓柱面、圓錐面和端面直角臺(tái)肩，在內(nèi)螺紋的底部依次加工有圓柱孔、圓錐孔和抗扭矩直角臺(tái)肩，外螺紋與內(nèi)螺紋、外螺紋上的圓錐面與內(nèi)螺紋底部的圓錐孔、外螺紋上的端面直角臺(tái)肩與內(nèi)螺紋底部的抗扭矩直角臺(tái)肩分別形成過(guò)盈配合。所述的套管是在套管的接口部位設(shè)置有本實(shí)用新型提供的外螺紋。所述的接箍是在接箍的兩端設(shè)置有本實(shí)用新型提供的內(nèi)螺紋。
文檔編號(hào)E21B17/02GK201420512SQ20092006405
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
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