一种三台肩抗粘扣管体气密连接结构的制作方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及石油天然气油套管连接的螺纹结构，具体地说是一种抗粘扣管体气密连接接头。
【背景技术】
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[0002]油管和套管是石油钻采过程中要求高、用量大的深度机械加工产品。在实际的使用中，是采用螺纹将单根油管或套管连接成为长达数千米，并且能够承受数百大气压的长管柱，相当于一个管状高压容器。其中，螺纹连接的技术性能是能否保证钻采过程安全可靠的关键。在我国常规使用的是API标准的圆螺纹和偏梯形螺纹接头，油套管是用螺纹拧接连接组成的管柱，螺纹是油套管柱中的最薄弱环节，其结构完整性、密封完整性和可靠性，严重影响油田的安全生产和管柱寿命。普通的API螺纹由于本身结构设计上先天性不足，无法满足在高温、高压、高腐蚀介质含量等“三高”油气田环境中的密封完整性，极易发生严重的油气泄漏事故，由于在这些油气中含有H2S等有毒物质，给油气安全和周边生态环境和人民生命财产安全带来极大的威胁；同时，钛合金材料本身具有弹性模量低、表面硬度低，耐磨性能差和热传导系数低等特点，用钛合金材料加工普通API螺纹极易发生粘扣现象，以钢铁材料为基础设计的一般特殊螺纹结构也不适用于钛合金油管，容易发生粘扣和密封失效现象，因此为保障“三高”油气田的安全开发，也进一步促进钛合金油套管在石油天然气行业中的推广应用，急需一种具有结构完整性、可靠地密封性能和抗粘扣的特殊螺纹结构。随着油、气井钻井环境的日益苛刻和油气开采技术的迅速发展，普通的API标准接头已不能满足现有的工程技术要求。
[0003]石油、天然气钻采过程中必须使用钢质套管和油管，目前，油井管柱是由专用螺纹将单根油井管连接而成的千米长的管柱，包括套管柱、油管柱。套管柱下入钻成井眼，用于防止地层流体流动及地层挤毁。油田在压裂、射孔和采油等施工作业中需重复使用到油管，在油管重复使用过程中，连接接头需重复多次上扣和卸扣，操作不当易发生连接接头损伤，造成接头螺纹粘扣问题。
[0004]粘扣是一种发生在互相接触金属表面间的冷焊，它是油套管螺纹在使用过程中最常见的损伤失效形式。粘扣是由局部高接触应力作用下金属表面相对滑动造成的，粘扣通常归咎于两接触表面没有足够的润滑。美国石油学会(API)标准要求油管连接接头必须承受5次上扣4次卸扣不粘扣，套管连接接头必须承受3次上扣2次卸扣不粘扣。
[0005]粘扣会降低油、套管接头的密封性能和承载能力，甚至导致脱扣，最终使油、套管柱寿命大幅度降低。油田已经发生多起油、套管粘扣事故。目前，国内外大多数工厂还没有完全解决油、套管粘扣问题。
【实用新型内容】:
[0006]本实用新型的目的是提供一种三台肩抗粘扣管体气密连接结构，连接强度高，抗粘扣性能好，密封性能好。
[0007]本实用新型采取的技术方案如下:
[0008]—种三台肩抗粘扣管体气密连接结构，其特征是:包括外螺纹管体和内螺纹管体，在外螺纹管体的连接段设有第一螺纹段和第二螺纹段，在内螺纹管体的连接段设有与第一螺纹段相匹配的第三螺纹段和与第二螺纹段相匹配的第四螺纹段，外螺纹管体和内螺纹管体通过第一螺纹段、第二螺纹段、第三螺纹段和第四螺纹段紧密旋接，第一螺纹段与外螺纹管体非连接段之间设置有第一止扣台肩，第一螺纹段与第二螺纹段之间设置有第二止扣台肩，在第二螺纹段的顶端设置有第三止扣台肩，在第四螺纹段和内螺纹管体非连接段之间设置有与第三止扣台肩相对应的第四止扣台肩，在第三螺纹段和第四螺纹段之间设置有与第二止扣台肩相对应的第五止扣台肩，在第三螺纹段的顶端设置有与第一止扣台肩相对应的第六止扣台肩，在外螺纹管体的第二螺纹段和第三止扣台肩之间设置有外圆密封段，在内螺纹管体的第四螺纹段和第四止扣台肩之间设置有内孔密封段，外圆密封段与内孔密封段过盈配合。
[0009]进一步，所述外圆密封段和内孔密封段为锥面密封结构。
[0010]更进一步，所述外圆密封段的锥面锥角比内孔密封段的锥面锥角大0.5°?1°。
[0011]进一步，所述外圆密封段和内孔密封段的密封径向过盈为0.05?0.75mm。
[0012]进一步，所述外圆密封段和内孔密封段的接触面宽度为2?10mm。
[0013]进一步，第一止扣台肩为10°?30°的倒钩形，第六止扣台肩与第一止扣台肩相对应，两者之间形成10°?30°的倒钩形密封连接，提高连接接头的抗弯性。
[0014]由于使用本实用新型所述三台肩抗粘扣管体气密连接结构，用于连接的螺纹为直圆柱螺纹，内外螺纹的过盈为零，杜绝了内外螺纹接头之间存在的螺纹弹性过盈，且相对普通锥形螺纹，在啮合时无径向的剪切力，不会发生因高接触压力导致的螺纹冷焊作用，大大降低螺纹粘扣趋势；并且在外螺纹管体和内螺纹管体上设置了三道止扣防过拧台肩，可以有效确保连接接头的互相啮合位置，不会产生过拧导致螺纹承受超高扭矩的问题，从另一方面也确保螺纹接头不会产生粘扣问题。外螺纹管体的外圆密封段与内螺纹管体的内孔密封段设置为锥面过盈密封配合，通过合适的密封过盈量可以有效的阻止内压泄漏，且不会损伤管体螺纹。第六止扣台肩与第一止扣台肩之间设置为10°?30°的倒钩形密封连接结构，提高连接接头的抗弯性。
[0015]本实用新型无接箍式连接，管子部位墩粗处理，连接强度与管体等强度，采用圆柱螺纹连接，螺纹之间没有过盈量，应力水平低，抗粘扣性能好；采用锥面过盈密封结构，密封性能好；采用三道止扣防过拧台肩，确保连接接头不会产生过拧导致螺纹承受超高扭矩，而且确保螺纹接头不会产生粘扣问题。这种接头可以作为作业油管使用，也特别适合在腐蚀环境下使用。
【附图说明】
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[0016]图1为本实用新型的结构示意图；
[0017]图中:1-外螺纹管体；2_内螺纹管体；11-第一螺纹段；12_第二螺纹段；13_第一止扣台肩；14_第二止扣台肩；15_第三止扣台肩；16_外圆密封段；21_第三螺纹段；22_第四螺纹段；23_第四止扣台肩；24_第五止扣台肩；25_第六止扣台肩；26_内孔密封段。【具体实施方式】:
[0018]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0019]—种三台肩抗粘扣管体气密连接结构，如图1所示，包括外螺纹管体1和内螺纹管体2，在外螺纹管体1的连接段设有第一螺纹段11和第二螺纹段12，在内螺纹管体2的连接段设有与第一螺纹段11相匹配的第三螺纹段21和与第二螺纹段12相匹配的第四螺纹段22，外螺纹管体1和内螺纹管体2通过第一螺纹段11、第二螺纹段12、第三螺纹段21和第四螺纹段22紧密旋接，第一螺纹段11与外螺纹管体1非连接段之间设置有第一止扣台肩13，第一螺纹段11与第二螺纹段12之间设置有第二止扣台肩14，在第二螺纹段12的顶端设置有第三止扣台肩15，在第四螺纹段22和内螺纹管体2非连接段之间设置有与第三止扣台肩15相对应的第四止扣台肩23，在第三螺纹段21和第四螺纹段22之间设置有与第二止扣台肩14相对应的第五止扣台肩24，在第三螺纹段21的顶端设置有与第一止扣台肩13相对应的第六止扣台肩25，在外螺纹管体1的第二螺纹段12和第三止扣台肩15之间设置有外圆密封段16，在内螺纹管体2的第四螺纹段22和第四止扣台肩23之间设置有内孔密封段26，外圆密封段16与内孔密封段26为锥面密封过盈配合，外圆密封段16的锥面锥角比内孔密封段26的锥面锥角大0.5°，外圆密封段16和内孔密封段26的密封径向过盈为
0.5mm，外圆密封段16和内孔密封段26的接触面宽度为5mm，第一止扣台肩13为20°的倒钩形，第六止扣台肩25与第一止扣台肩13相对应，两者之间形成20°的倒钩形密封连接，提高连接接头的抗弯性。
[0020]本实用新型所述的三台肩抗粘扣管体气密连接结构实施方式不限于上例，还有很多等功能代换结构，只要采用本实用新型的技术思路的所有技术方案均属本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种三台肩抗粘扣管体气密连接结构，其特征是:包括外螺纹管体(1)和内螺纹管体(2)，在外螺纹管体(1)的连接段设有第一螺纹段(11)和第二螺纹段(12)，在内螺纹管体(2)的连接段设有与第一螺纹段(11)相匹配的第三螺纹段(21)和与第二螺纹段(12)相匹配的第四螺纹段(22)，外螺纹管体(1)和内螺纹管体(2)通过第一螺纹段(11)、第二螺纹段(12)、第三螺纹段(21)和第四螺纹段(22)紧密旋接，第一螺纹段(11)与外螺纹管体(1)非连接段之间设置有第一止扣台肩(13)，第一螺纹段(11)与第二螺纹段(12)之间设置有第二止扣台肩(14)，在第二螺纹段(12)的顶端设置有第三止扣台肩(15)，在第四螺纹段(22)和内螺纹管体(2)非连接段之间设置有与第三止扣台肩(15)相对应的第四止扣台肩(23)，在第三螺纹段(21)和第四螺纹段(22)之间设置有与第二止扣台肩(14)相对应的第五止扣台肩(24)，在第三螺纹段(21)的顶端设置有与第一止扣台肩(13)相对应的第六止扣台肩(25)，在外螺纹管体(1)的第二螺纹段(12)和第三止扣台肩(15)之间设置有外圆密封段(16)，在内螺纹管体⑵的第四螺纹段(22)和第四止扣台肩(23)之间设置有内孔密封段(26)，外圆密封段(16)与内孔密封段(26)过盈配合。2.根据权利要求1所述三台肩抗粘扣管体气密连接结构，其特征是:所述外圆密封段(16)和内孔密封段(26)为锥面密封结构。3.根据权利要求2所述三台肩抗粘扣管体气密连接结构，其特征是:所述外圆密封段(16)的锥面锥角比内孔密封段(26)的锥面锥角大0.5°?1°。4.根据权利要求1所述三台肩抗粘扣管体气密连接结构，其特征是:所述外圆密封段(16)和内孔密封段(26)的密封径向过盈为0.05?0.75mm。5.根据权利要求1所述三台肩抗粘扣管体气密连接结构，其特征是:所述外圆密封段(16)和内孔密封段(26)的接触面宽度为2?10mm。6.根据权利要求1所述三台肩抗粘扣管体气密连接结构，其特征是:第一止扣台肩(13)为10°?30°的倒钩形，第六止扣台肩(25)与第一止扣台肩(13)相对应，两者之间形成10°?30°的倒钩形密封连接。
【专利摘要】一种三台肩抗粘扣管体气密连接结构，包括外螺纹管体和内螺纹管体，在外螺纹管体的连接段设有连接外螺纹，在内螺纹管体的连接段设有与外螺纹管体连接外螺纹相对应连接内螺纹，外螺纹管体和内螺纹管体通过螺纹紧密旋接，在外螺纹管体的连接段设置有三级止扣台肩，在内螺纹管体的连接段设置有与外螺纹管体连接段的三级止扣台肩相对应的另三级止扣台肩，外螺纹管体的顶端与内螺纹管体的底端锥面密封过盈配合。本实用新型无接箍式连接，连接强度与管体等强度，螺纹之间没有过盈量，应力水平低、抗粘扣性能好、密封性能好；不仅连接接头不会产生过拧导致螺纹承受超高扭矩，而且确保螺纹接头不会产生粘扣问题。
【IPC分类】E21B17/02
【公开号】CN205012933
【申请号】CN201520730260
【发明人】樊鑫业, 王国富, 纪爱敏, 李堑, 许雷明
【申请人】江苏常宝普莱森钢管有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月18日