专利名称：一种稠油热采井用套管接头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种机械工程技术领域的管接头，具体地说，是一种 开采稠油使用的套管接头。
背景技术：
目前开采稠油主要采用注蒸汽单井吞吐的方法，具体做法是通过油层套
管不断向地下注入350°C 400°C、 20MPa左右的高温、高压蒸汽，经过一段 时间以后，热蒸汽使稠油融化，然后将融化的稠油抽到地面。在这种油井中， 为了防止套管受热膨胀抬高井口，而使井口设备损坏，往往使用地锚将套管固 定，并对套管施加预拉力，使之不能自由伸缩。注蒸汽时套管受热膨胀，产生 很大的压縮载荷，采油时又因温度降低而收縮，产生很大的拉伸载荷。套管在 反复拉、压载荷作用下，接头很容易发生泄漏、脱扣等形式的损坏，热采井套 管损坏问题是制约热采井开采的重大技术难题。
目前开采稠油用的套管，接头大多采用API圆螺纹接头(见附图1)或API 偏梯形螺纹接头(见附图2)，这两种接头按照API标准加工和生产，技术成熟， 成本比较低。其缺点是螺纹的承载面角分别为30°和3°，受到拉伸载荷时螺纹 承载面上会产生很大的径向分力，使外螺纹件收縮，内螺纹件胀大；螺纹的导 向面角分别为30。和10°，受到压縮载荷时螺纹导向面上也会产生很大的径向分 力，使外螺纹件收縮，内螺纹件胀大，接头在反复的拉伸和压縮载荷作用下， 内、外螺纹逐渐分离，无法密封住20MPa的高压蒸汽而发生泄漏，并最终脱 扣而失效。
对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为CN 2700542Y的专利公开 了一种热采井套管接头，该专利
公开日为2005年5月18日，实用新型名称为 一种热采井专用套管接头。该专利自述为 一种锥形螺纹接头，其锥度为1:16。 它由带外螺纹的管子和带内螺纹的接箍拧接在一起组成。螺纹牙型为API偏梯 形螺纹。其中外螺纹为API偏梯形外螺纹并增加外密封柱面和端面台肩，内螺 纹为API偏梯形内螺纹并增加内密封球面和应力释放台肩。该套管接头拧紧后， API偏梯形外螺纹和内螺纹互相啮合，可提供与管体相当的连接强度。外密封 柱面与内密封球面形成过盈配合，从而保证其良好的密封性能。与API接头相 比，该专利的密封性能、抗热应力的能力都有明显提高。其不足之处是1) 螺纹为API偏梯形螺纹，受拉、压载荷时会产生很大的径向分力，接头容易脱 扣；2)球面/柱面密封结构的接触长度短，在圆周方向上有一处损坏，则密封 失效。 发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种具有良好性能的热采井套管接 ^-，使其具有良好的密封性能以及抗拉、压载荷的能力，满足稠油热釆井的开 釆需要。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案
本实用新型总体上为锥管螺纹连接，其锥度为l: 16，它由内螺纹件和外螺 纹件两部分组成。其特征为在内螺纹件上加工有钩式内螺纹、内锥面密封结 构、内扭矩台肩；在外螺纹件上加工有钩式外螺纹、外锥面密封结构、外扭矩 台肩。接头使用时，钩式内螺纹与钩式外螺纹、内锥面密封结构与外锥面密封 结构、内扭矩台肩与外扭矩台肩分别形成过盈配合。
连接螺纹为钩式螺纹，钩式内螺纹的导向面角是10。，承载面角是-3° 5°，
螺纹高度1.675mm，螺距是每英寸(25.4mm) 5牙钩式外螺纹的导向面角是 10°，承载面角是-3° -5°，螺纹高度1.575mm，螺距是每英寸(25.4mm) 5牙。 当接头受拉伸载荷时，螺纹承载面紧紧咬合，不会产生任何径向分力，从而避 免了接头因脱扣而失效。螺纹导向面角设计为10°，使该接头像API螺纹一样 便于认扣，同时由于增加了扭矩台肩，接头受到压縮载荷时，压縮载荷由台肩 和螺纹共同分担，减少了径向分力的产生。内、外螺纹高度不同，使外螺纹牙 顶与内螺纹牙底之间存在一定的间隙，可以储存多余的螺纹脂。
内扭矩台肩与外扭矩台肩设计为-9° -15。的反向台肩，其分担压縮载荷、分 担上扣扭矩和辅助密封的作用。
同时，在内扭矩台肩与内螺纹之间加工有内锥面密封结构，内锥面密封结构 的锥度为1:9;在外扭矩台肩与外螺纹之间加工有外锥面密封结构，外锥面密 封结构的锥度为1:10。由于密封锥面的长度较长(8mm 10mm)，与球面/柱面 密封结构相比，密封效果更好。同时，考虑到内锥面密封结构与外锥面密封结 构的变形抗力不同，将其锥度设置为不同数值，最大程度地保证了二者配合后， 整个锥面长度上都可以紧密接触，使接触压力基本上均匀分布。 ，
与现有技术相比，本实用新型有显著进步，具体表现在l)将连接螺纹设计 为钩式螺纹，接头拉伸时螺纹承载面不会产生径向力，配合扭矩台肩，大大提 高了接头的抗拉、压载荷能力。2)密封设计为不同锥度的锥面结构，接触长度 较长，使密封结构的密封效果更好。
图1为现有的圆螺纹接头结构图 图2为现有的偏梯形螺纹接头结构图。 图3为本实用新型的结构图。
具体实施方式
稠油热采井用套管接头是一种锥度为1:16的锥管螺纹接头，它由内螺纹件 1和外螺纹件5两部分组成，在内螺纹件1上依次加工有钩式内螺纹2、内锥面 密封结构3、内扭矩台肩4;在外螺纹件5上依次加工有对应的钩式外螺纹6、
外锥面密封结构7、外扭矩台肩8;接头使用时，钩式内螺纹2与钩式外螺纹6、
内锥面密封结构3与外锥面密封结构7、内扭矩台肩4与外扭矩台肩8分别形
成过盈配合。
钩式内螺纹2的导向面角是10。，承载面角是-3° 5°,螺纹高度1.675mm, 螺距是每英寸5牙；钩式外螺纹6的导向面角是10。，承载面角是-3° -5°，螺 纹高度1.575mm,螺距是每英寸5牙。
内锥面密封结构3的锥度是1:9，锥面长度是8-10mm，外锥面密封结构7 的锥度是I:IO，锥面长度是8-10mm。
本设计的第一个实施例是用于0177.8x9.19mm的套管，钢级为N80。内螺
纹件及外螺纹件的几何尺寸包括外径、壁厚等均采用标准值，套管材料满足API 标准对N80钢级套管材料的要求，其内螺纹和外螺纹均采用导向面角10°、承 载面角-3°的钩式螺纹，螺距为5牙/25.4mm，锥度为1:16。其扭矩台肩的角度 是-9°。内锥面密封结构的锥度1:8，长度是10mm，外锥面密封结构的锥度1:10， 长度是10mm。该实施例适合于井深1500米以内、注蒸汽压力20MPa，注蒸汽 温度35(TC的稠油热采井。
本设计的第二个实施例是用于O177.8xl0.36mm的套管，钢级为PllO。内 螺纹件及外螺纹件的几何尺寸包括外径、壁厚等均采用标准值，套管材料满足 API标准对P110钢级套管材料的要求，其内螺纹和外螺纹均采用导向面角10°、 承载面角-3。的钩式螺纹，螺距为5牙/25.4mm，锥度为1:16。其扭矩台肩的角 度是-15°。内锥面密封结构的锥度1:8，长度是8mm，外锥面密封结构的锥度 1:10，长度是8mm。该实施例适合于井深2500米以内、注蒸汽压力20MPa， 注蒸汽温度40(TC的稠油热采井。
权利要求1、一种稠油热采井用套管接头，是一种锥度为1∶16的锥管螺纹接头，它由内螺纹件(1)和外螺纹件(5)两部分组成，其特征是在内螺纹件(1)上依次加工有钩式内螺纹(2)、内锥面密封结构(3)、内扭矩台肩(4)；在外螺纹件(5)上依次加工有对应的钩式外螺纹(6)、外锥面密封结构(7)、外扭矩台肩(8)；接头使用时，钩式内螺纹(2)与钩式外螺纹(6)、内锥面密封结构(3)与外锥面密封结构(7)、内扭矩台肩(4)与外扭矩台肩(8)分别形成过盈配合。
2、 如权利要求1所述的稠油热采井用套管接头，其特征在于钩式内螺纹 (2)的导向面角是10°，承载面角是-3° 5°，螺纹高度1.675mm，螺距是每英寸 5牙；钩式外螺纹(6)的导向面角是10°，承载面角是-3° -5°，螺纹高度1.575mm， 螺距是每英寸5牙。
3、 如权利要求1所述的稠油热采井用套管接头，其特征在于内锥面密封 结构(3)的锥度是1:9，锥面长度是8-10mm，外锥面密封结构(7)的锥度是1:10， 锥面长度是8-10mm。
专利摘要一种适合于稠油热采井开采的套管接头，由内螺纹件和外螺纹件共同组成。内螺纹件包括钩式内螺纹、内锥面密封结构、端部内扭矩台肩等三部分；外螺纹件包括钩式外螺纹、外锥面密封结构、端部外扭矩台肩等三部分。接头使用时，钩式内螺纹与钩式外螺纹、内锥面密封结构与外锥面密封结构、内扭矩台肩与外扭矩台肩分别形成过盈配合。这种接头的钩式螺纹在反复拉、压载荷作用下不会产生任何径向分力，连接强度高，内、外锥面密封结构发生过盈配合，接触长度长，密封效果好。该接头适用于注蒸汽温度为350℃～400℃的稠油热采井开采使用，代替目前使用的普通API接头。
文档编号E21B43/16GK201013256SQ20072003476
公开日2008年1月30日 申请日期2007年2月16日 优先权日2007年2月16日
发明者宏 何, 军 谈 申请人:军 谈