专利名称：一种防止流场诱导腐蚀并提高密封性的api油套管螺纹联接结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油、天然气井下油套管联接部位防腐方法及密封结构。
背景技术：
API油套管螺纹联接，即按美国石油学会(API)标准制造的油套管螺纹接头进行联接，是我国油田使用最为广泛的油套管联接方式。在油气井的生产过程中，在腐蚀介质和油气流动的共同作用下，在役的API油套管螺纹联接接头常常出现腐蚀失效，造成重大的经济损失。为防止公扣端面顶撞导致的失效，API油套管螺纹联接在接箍中心和工厂机紧端面留有一段距离，称为J值。当两根油套管公扣通过接箍联接时，就会在接箍中心形成长度为2J的凹槽。在实际生产中，由于公差的存在，API推荐2J值的合格范围是12. 7-38. 1mm。 所以凹槽的长度变化范围较大，使螺纹联接强度较低，而且管内流体流过凹槽时，会产生涡流流场和压力突降，从而诱导联接接箍及公扣腐蚀失效。目前为了解决油套管联接的密封问题，API推荐使用含有固体填料的螺纹脂，这些固体填料堵塞了螺纹啮合间隙中的泄漏通道而形成密封，阻止流体进入间隙腐蚀螺纹。但螺纹脂属油基物质，在井下高温环境或长期服役过程中会逐渐挥发或变质，从而导致管内流体重新进入螺纹间隙腐蚀螺纹联接。国内外的制造厂商设计出金属-金属密封的特殊扣联接螺纹，通过改变螺纹结构来防止联接处的密封失效，取得了有效的成果。但由于特殊扣之间采用金属与金属接触，容易产生接触疲劳。且特殊扣制造成本高，检测难度大，上扣扭矩要求高，使其成本和维护费用太高，应用范围有限。检测发现，入井的气密封特殊扣有10%左右的螺纹联接存在泄漏。中国专利申请号03218407. 7提出一种新的填充结构，在两根双金属复合管的两端设置有螺纹接箍，在两根双金属复合管之间螺纹接箍内设置有金属衬套，在两根双金属复合管之间金属衬套内设置有两个密封圈。该结构能够有效填充联接处凹槽，改变流道，并起到一定密封作用。但其金属衬套环形截面为矩形，且其内径大于非金属密封圈的内径，故金属衬套不能随J值大范围的变化而调整与密封圈配合的长度；上扣挤压过程中，密封圈易产生膨胀变形，减小了管柱的通径，且使接箍处的流道产生了新的突变。为进一步防止API油套管螺纹联接流场诱导腐蚀并提高其密封性能，本实用新型提出一种新的联接结构。
发明内容本实用新型的目的在于提出一种防止流场诱导腐蚀并提高密封性的API油套管螺纹联接结构。为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案在两根油套管端部设置一螺纹接箍将两根油套管联接在一起，在螺纹接箍内的两油套管之间的凹槽里设置一金属衬套，金属衬套外壁与螺纹接箍中部的内壁接触，金属衬套两端设置密封圈，密封圈两端分别与金属衬套、油套管接触，外壁与螺纹接箍内壁接触， 在油套管与接箍的联接螺纹之间设置了密封填充物，本实用新型的特征在于金属衬套两端外壁为锥面，与金属衬套接触的密封圈内壁亦为锥面，二者相互配合；密封圈与油套管接触处具有刚度减缓槽；且端部内壁有倒角，上扣受力后，倒角部分易挤入接箍与油套管的联接螺纹间隙内形成密封填充物，从而提高了密封性。本实用新型的优点是(1)金属衬套的安放，填充了接箍内两油套管端部之间的凹槽流道，避免了流体流过时产生流场变化和压力突变而导致接箍及油套管公扣的腐蚀。(2)由于采用具有锥面的金属衬套和密封圈，实现了锥度配合长度在不同J值范围内的自动调整，避免了非金属密封圈的膨胀变形，从而使联接管柱内流体流动平稳，进一步防止了 API螺纹联接处流场变化所导致的腐蚀。(3)密封圈靠近油套管的一端具有刚度减缓槽，且具有倒角，受力后倒角部分能顺利进入油套管与接箍之间的螺纹间隙内，使其密封性能进一步提高。(4)本实用新型结构简单，克服了特殊扣联接成本高昂的缺点。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型的金属衬套形状示意图。图3是本实用新型的密封圈形状示意图。
具体实施方式
如图1所示，在两根油套管1、Γ端部设置一螺纹接箍2，先将两根油套管1、1' 联接在一起；在螺纹接箍2内的两根油套管之间的凹槽里设置一金属衬套4，金属衬套4的外壁与螺纹接箍2中部的内壁接触，其内径与油套管内径相等；金属衬套4两端设置密封圈 3、3'，密封圈3、3'的两端分别与金属衬套4、油套管1、1'接触，外壁与螺纹接箍2内壁接触；在油套管1、1'与螺纹接箍2的联接螺纹之间设置密封填充物5、5'。其中，油套管1、 1'的公扣几何形状相同，密封圈3、3'几何形状相同。如图2所示，金属衬套4两端外壁为具有角度β的锥面；如图3所示，密封圈3、 3'的内壁亦有角度为β的锥面，二者相互配合，β的取值范围为15 85°。在工作中， 根据J值的不同，密封圈3、3'的锥面内侧沿着金属衬套4的锥面外侧滑动并自动调整配合。密封圈3、3'与油套管1、Γ接触的端部内侧具有刚度减缓槽6，以避免密封圈3、3' 因刚度过大而向管内膨胀变形，且接触端部内壁有倒角α，α的取值范围为20 80°。上扣受力后，该倒角部分易挤入螺纹接箍2与油套管1、1'之间的螺纹间隙内形成密封填充物5、5'，以加强密封性能。密封圈3、3'可采用聚四氟乙烯制造。
权利要求1.一种防止流场诱导腐蚀并提高密封性的API油套管螺纹联接结构，在两根油套管 (1)、(1')端部设置螺纹接箍O)，在螺纹接箍O)内的两根油套管(1)、(1')之间的凹槽里设置一金属衬套G)，金属衬套的外壁与螺纹接箍O)的内壁接触，其内径与油套管(1)、(1')的内径相等，金属衬套(4)两端设置密封圈(3)、(3‘)，密封圈(3)、(3') 的两端分别与金属衬套G)、油套管(1)、(1')接触，外壁与螺纹接箍O)内壁接触，在油套管(1)、(I')与螺纹接箍( 的联接螺纹之间设置密封填充物(5)，其特征在于金属衬套(4)两端外壁有角度为β的锥面，与金属衬套(4)接触的密封圈(3)、(3')内壁亦有角度为β的锥面，二者相互配合；密封圈(3)、(3')与油套管(1)、(Γ )接触一端具有刚度减缓槽(6)，且端部内侧有倒角α。
2.根据权利要求1所述的一种防止流场诱导腐蚀并提高密封性的API油套管螺纹联接结构，其特征在于金属衬套(4)和密封圈(3)、(3')配合锥面的锥度β取值范围为15 85°。
3.根据权利要求1所述的一种防止流场诱导腐蚀并提高密封性的API油套管螺纹联接结构，其特征在于密封圈(3)、(3')的倒角α的取值范围为20 80°。
4.根据权利要求1所述的一种防止流场诱导腐蚀并提高密封性的API油套管螺纹联接结构，其特征在于密封圈(3)、(3')采用聚四氟乙烯制造。
专利摘要一种防止流场诱导腐蚀并提高密封性的API油套管螺纹联接结构，其特点是，在用接箍联接的两根油套管之间的凹槽内设置一个两端外壁具有锥面的金属衬套，衬套两端安放内壁具有锥面的密封圈，二者的锥面相互配合，能随J值变化自动调整配合距离，避免了密封圈的膨胀变形，从而使流体流动平稳，防止流场诱导腐蚀。密封圈与油套管接触端有刚度减缓槽和倒角，倒角挤入联接螺纹间隙内，提高其密封性能。本结构适用于油、气井的油套管联接。
文档编号E21B17/08GK202176275SQ201120277138
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者严仁田, 周莹, 孙永兴, 施太和, 曾德智, 朱红钧, 林元华, 谢娟, 陈良浩, 鲜奇飚 申请人:西南石油大学