用于套管的双级螺纹气密封特殊螺纹接头结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种双级螺纹连接结构，是一种用于套管的双级螺纹气密封特殊 螺纹接头结构。
【背景技术】
[0002] 油套管管柱采用螺纹将单根油井管连接而成，管柱的螺纹连接部位是薄弱的关键 环节。在通用的API标准中，套管采用圆螺纹或偏梯螺纹连接形式。这种接头的优点是技术 成熟、生产成本比较低，缺点是螺纹既要承担连接功能又要承担密封功能，且接头应力集中 现象严重。
[0003] 随着石油工业的发展，尤其是深井、超深井、高压气井、定向井、酸性环境井的开 发，对石油套管的使用性能提出了更高的要求，具有API标准螺纹连接形式的套管在复杂井 况中容易发生断裂、滑脱、泄漏等形式的实效，给油田带来巨大的损失。由此，出现了各种各 样的特殊螺纹接头。其中双级螺纹接头作为一种新型的接头，逐渐被油田用户接受。双级螺 纹是两段螺纹加中部台肩组成，在拧接时中部的扭矩台肩实现对顶，两段螺纹啮合。一般在 接头的两端有两个密封面，这两个密封面通过金属过盈的形式实现密封。
[0004] 中国专利号为ZL96120151.7,公开了 一种管子用螺纹接头，公母端都加工在管端， 螺纹形式为双级螺纹，两个密封形式为锥对锥金属密封，位于螺纹的两端，两段螺纹的中部 是直角扭矩台肩。
[0005] 中国专利号为ZL00102261.X，公开了一种连接两管子的整体接头，采用螺纹形式 是双级螺纹，直角台肩位于两段螺纹的正中间，螺纹的两端是两个密封面，在密封面的附近 都有空刀槽。
[0006] 双级螺纹加双密封面的形式有很多优点，如:双级螺纹比单级螺纹上扣速度快;双 密封面通过金属-金属的过盈密封形式，能保证在受到内压和外压时，阻止气体进入接头内 部；另外双级螺纹一般在整体式接头上应用，这种不需要接箍连接的形式能够提供较大的 环空间隙，适用于小井眼的操作。
[0007] 但是以上两个专利均未涉及到公母密封面的锥度配合问题。双级螺纹由于自身的 结构特点，在拧接后，螺纹两端的密封面会产生分离的趋势，在受到内压或者外压载荷的时 候，这种分离趋势会导致密封面接触长度过短，从而容易发生内压或者外压泄漏。
【发明内容】
[0008] 针对现有技术中结构上的不足，本实用新型的目的是提供一种套管的双级螺纹气 密封特殊螺纹接头结构，以解决双级螺纹的半直连型套管的内、外密封面在拧接之后的存 在分离趋势的问题，能保证该接头在内、外压作用下优异的密封能力，从而达到优化双极螺 纹气密封螺纹接头结构的目的。
[0009] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种用于套管的双级螺纹气 密封特殊螺纹接头结构，该结构包括加工在套管端部的公端和接箍或套管端部的母端，其 中：所述公端包括:公外密封面、两段带锥度的公螺纹及两段公螺纹中间的扭矩台肩、公螺 纹端部的公内密封面、公内密封面顶点处的公内台肩;所述母端包括:母外台肩、母外密封 面、两段带锥度的母螺纹及两段母螺纹中间的扭矩台肩、母螺纹端部的母内密封面;所述两 段带锥度的公螺纹和母螺纹相互拧接在一起，两段螺纹中部的公母台肩相互对顶，公内密 封面与母内密封面、公外密封面与母外密封面相互接触;所述的公内、外密封面都是锥面， 所述的母内、外密封面都是锥面;所述公内密封面相对于套管轴线的锥度是l:N+a，母内密 封面相对于套管轴线的锥度是l:N-a;所述公外密封面相对于套管轴线的锥度是l:M-b，母 外密封面相对于套管轴线的锥度是l:M+b;当NS4.0时，0.05<a<0.3;当4.0<N<6.0时， 0.15<&<0.4;当~>6时，0.25<3<0.5，当]\^4.0时，0.05<1^0.3 ;当4.0<]\^6.0时， 0.15 < b < 0.4;当M>6时，0.25 < b < 0.5;
[0010] 其中N和Μ是大于0的实数，代表锥度。
[0011] 本实用新型的效果是通过对公、母的内、外密封面锥度的做一定的预处理，优化了 接头的密封能力。
[0012] 以193.68*12.7mm规格为例，在螺纹、台肩、密封面过盈量等其他所有接头尺寸都 完全相同的情况下，模型1和模型2仅在内、外密封面的锥度上有所不同，通过有限元计算， 其上扣后的内、外密封面接触长度相差很大。
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型的双级螺纹气密封特殊螺纹接头结构的示意图；
[0015] 图2双级螺纹气密封螺纹接头公母内密封面锥度相同的情况下，拧接后后内密封 处的不意图；
[0016] 图3双级螺纹气密封螺纹接头公母外密封面锥度相同的情况下，拧接后后外密封 处的示意图。
【具体实施方式】
[0017] 结合附图对本实用新型的用于套管的双级螺纹气密封特殊螺纹接头结构加以说 明。
[0018] 本实用新型的用于套管的双级螺纹气密封特殊螺纹接头结构是这样实现的：
[0019] 该结构包括加工在套管端部的公端1和接箍或套管端部的母端2。所述套管公端1 包括公外密封面5、第一段螺纹3、中部扭矩台肩9、第二段螺纹4、公内密封面7、公内台肩8。 所述母端2包括母外台肩6、母外密封面5'、第一段螺纹3'、中部扭矩台肩9'、第二段螺纹4'、 母内密封面7'。第一段螺纹公螺纹3和第一段母螺纹3'啮合，第二段公螺纹4和第二段母螺 纹4 '啮合，中部扭矩台肩9和9 '对顶，公外密封面5和母外密封面5 '相互接触，公内密封面7 和母内密封面7 '相互接触。内、外密封面通过一定的径向过盈量实现密封能力，该内外密封 面都是锥面。
[0020] 由于双极螺纹自身的结构特点，在拧接后，两端的内、外密封面会产生分离的趋 势，造成实际公母密封面的接触长度远小于设计的公母密封面的接触长度。如图2和图3所 示，当公内密封面和母内密封面的锥度相同，公外密封面和母外密封面的锥度相同。由于中 部扭矩台肩对顶，螺纹两端的内密封面和外密封面仅在局部有接触，密封锥面有