專利名稱：石油鉆柱螺紋接頭高壓密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
目前全國82％的石油鉆井隊(duì)采用了高壓噴射新技術(shù)，使平均機(jī)械鉆速由1985年每小時(shí)6.08米，提高到1990年的7.62米，提高了25.3％，節(jié)約投資10余億人民幣。
每年用于石油鉆井的投資十分巨大，實(shí)踐證明提高機(jī)械鉆速是降低鉆井成本非常重要的途徑 要提高我國鉆井平均機(jī)械鉆速，重點(diǎn)應(yīng)放在提高深井下部的中硬地層的機(jī)械鉆速。但是，過去在中硬地層采用高壓噴射鉆井技術(shù)后，見效甚微，究其原因主要是泵壓不夠高，井底比水功率尚不夠大。最近勝利油田在中硬地層采用了30兆帕超高壓噴射鉆井技術(shù)，結(jié)果表明，機(jī)械鉆速亦可成倍增長。因此，高壓噴射鉆井新技術(shù)將是今后提高機(jī)械鉆速最有潛力，最為活躍的因素。
超高泵壓(30兆帕以上)下的噴射鉆井新技術(shù)，目前在實(shí)施中的最大問題是鉆柱接頭被高壓液體刺漏而損壞，由此造成嚴(yán)重的井下事故，使這一先進(jìn)技術(shù)難以推廣。
鉆柱接頭(包括鉆鋌、鉆桿及轉(zhuǎn)換接頭)是靠接頭臺(tái)肩之間的壓緊密封，按標(biāo)準(zhǔn)扭矩上緊接頭錐度螺紋，則肩臺(tái)上的壓應(yīng)力將達(dá)到700～1000兆帕。根據(jù)高壓容器設(shè)計(jì)要求，只要臺(tái)肩光潔度較好，能夠保證30兆帕下高壓液體不泄漏。
但是，由于鉆鋌處于彎曲狀態(tài)下工作，因此接頭受彎是避免不了的。有少部份鉆桿接頭，因橫向共振也將受彎曲作用。在彎曲接頭的內(nèi)側(cè)受壓，外側(cè)受拉。受拉側(cè)臺(tái)肩上的壓應(yīng)力將大大減少，從而引起接頭泄漏。很明顯要實(shí)施超高泵壓下噴射鉆井技術(shù)，傳統(tǒng)的金屬臺(tái)肩密封方式已不能適應(yīng)本工況之要求。
本實(shí)用新型的目的是提供一種帶有錐角的唇型密封裝置，以取代傳統(tǒng)的鉆柱接頭臺(tái)肩密封方式。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的對于鉆鋌，在公接頭臺(tái)肩處新加工一個(gè)密封槽。在密封槽與母接頭鏜孔之間的空間內(nèi)安裝一帶有錐角的唇型密封件，以達(dá)到密封高壓液體之目的。
對于鉆桿或其它轉(zhuǎn)換接頭，需要在公接頭臺(tái)肩處加工一密封槽。在母接頭鏜孔與密封槽之間的空間內(nèi)安裝一帶有錐角的唇型密封件，以解決高壓密封問題。
如果鉆鋌接頭上已有按API標(biāo)準(zhǔn)加工有減應(yīng)力槽，此時(shí)只需將密封件裝于槽內(nèi)即可。鉆鋌接頭亦可按鉆桿接頭上的密封槽加工，同樣可達(dá)到高壓密封的目的。
已按本實(shí)用新型進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，密封壓力達(dá)到100兆帕而不滲漏。
結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明如下


圖1是鉆鋌接頭高壓密封裝置的示意圖。由圖可以看出，(1)母接頭，(2)公接頭，(3)唇型密封件。公接頭臺(tái)肩處新加工的密封槽長15.875毫米，在密封槽兩端均有半徑為6.35毫米處過渡圓弧，密封槽的直徑按API SPEC 7(美國石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn))或國標(biāo)GB9253.1－88(石油鉆桿接頭螺紋)規(guī)定選用。密封件系自封式，設(shè)計(jì)有適當(dāng)?shù)膲嚎s量及特殊的外形。
圖2是鉆桿接頭或變換接頭高壓密封裝置的示意圖。由圖2可以看出，(1)母接頭，(2)公接頭，(3)唇型密封件。用距公接頭臺(tái)肩15.875毫米處的螺紋底徑＋0.10毫米，作為密封槽的一端直徑，然后按螺紋的錐度向臺(tái)肩方向車制一密封斜槽。密封槽兩端均有R2的過度圓弧。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本密封裝置完全改變了石油鉆井工業(yè)近100年來鉆柱接頭一直依靠端面臺(tái)肩密封的傳統(tǒng)，使端面臺(tái)肩由密封與傳遞扭矩的雙重作用，變成只傳遞扭矩。這一系統(tǒng)完全能保證超高泵壓下的噴射鉆井新技術(shù)的順利實(shí)施，以提高鉆井機(jī)械鉆速，降低成本，加速石油開發(fā)與勘探步伐。
2.保持了傳統(tǒng)的API標(biāo)準(zhǔn)接頭螺紋的全部特性及有關(guān)規(guī)定，因而接頭螺紋的加工工藝，現(xiàn)有的檢驗(yàn)用的光規(guī)，螺紋規(guī)和塞規(guī)以及檢驗(yàn)方法可不作任何變動(dòng)。
3.本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的鉆柱接頭密封裝置，不但對接頭強(qiáng)度沒有影響，而且將提高鉆柱接頭抗疲勞破壞的能力。鉆鋌接頭上的密封槽實(shí)際上是API減應(yīng)力槽的一部分，或者完全按現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)加工亦可，長期實(shí)踐證明，API減應(yīng)力槽能將接頭抗疲勞破壞壽命提高50％以上。鉆桿公接頭疲勞破壞大都發(fā)生在距臺(tái)肩6.35～9.525毫米處，該處系公螺紋尾端，應(yīng)力集中嚴(yán)重。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的密封斜槽長為15.875毫米，因此消除了應(yīng)力集中最嚴(yán)重的區(qū)域。
4.本密封裝置設(shè)計(jì)在公接頭臺(tái)肩處，不但加工異常簡單，同時(shí)井口操作習(xí)慣保持不變。由于臺(tái)肩的保護(hù)作用，密封件能夠長期使用。
權(quán)利要求1.一種用于石油鉆柱螺紋接頭高壓密封裝置，其特征在于所述的高壓密封裝置是由螺紋公接頭(2)上的一個(gè)密封槽和原母接頭(1)端部鏜孔部分，以及帶有錐角的唇型密封件(3)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓密封裝置，其特征是公接頭加工一個(gè)密封槽，而母接頭上則利用原有的端面鏜孔，在二者所形成的空間內(nèi)安裝帶有錐角的唇型密封件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓密封裝置，其特征是密封件系一形狀按新增密封槽及原有鏜孔之間的空腔，設(shè)計(jì)成帶有錐角的唇型密封件，該密封件為耐油橡膠、聚四氟乙烯、尼龍及其他耐油耐溫密封材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種石油鉆井用鉆柱接頭高壓密封裝置。與現(xiàn)有鉆柱接頭靠臺(tái)肩壓緊密封相比，其特點(diǎn)在于應(yīng)用了帶錐角的自封式唇型密封件，同時(shí)經(jīng)保持了螺紋接頭的API標(biāo)準(zhǔn)的全部規(guī)定。接頭臺(tái)肩不再擔(dān)負(fù)密封任務(wù)，只有傳遞扭矩的功能。此裝置能夠承受100兆帕液體壓力而不發(fā)生泄漏。這一高壓密封裝置特別適用于鉆梃接頭，它能保證在超高泵壓(30兆帕以上)下噴射鉆井技術(shù)的順利實(shí)施。
文檔編號(hào)E21B33/10GK2104289SQ9122473
公開日1992年5月13日 申請日期1991年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月4日
發(fā)明者龔偉安 申請人:長慶石油勘探局鉆采工藝研究院