专利名称：用于膨胀套管的无接箍膨胀外螺纹接头和内螺纹接头的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种适用于石油钻井完井、修补等领域的膨胀套管用的无接箍膨胀外螺纹接头和内螺纹接头，两种接头配套连接使用；属于石油完井管具技术领域。
背景技术：
膨胀套管技术的研究是一项系统工程，它涉及石油钻井、采油、完井、修井等各个领域，以及材料学、力学等各个方面，其中膨胀套管连接螺纹的设计、加工是实施膨胀套管技术的重点和难点之一。膨胀套管之间的连接螺纹一般采用不同于API螺纹的特殊螺纹，它要求这种螺纹在膨胀前后和膨胀过程中都能保持较好的密封性能和较高的连接强度，这对于一般的螺纹是很难做到的，必须是经过专门设计的特殊螺纹才能达到这一要求。膨胀套管是用普通API标准序列的套管下入技术套内，然后用特殊工具和工艺将下入的套管膨胀至上层技术套管内壁紧贴。由于膨胀套管用膨胀工具进行膨胀时，螺纹连接结构的结合处也发生径向尺寸变大，若采用普通螺纹连接，膨胀变形后机械性能大大降低，不能满足工况要求。因此，研究新型的适用于无接箍膨胀套管专用的膨胀螺纹接头，突破膨胀套管关键技术，对促进膨胀套管的发展具有十分重要的技术效果。
发明内容膨胀套管在实现机械膨胀和液压膨胀过程中及膨胀后，其连接的螺纹接头也需进行膨胀，并要求其连接强度不下降，密封性能仍能达到套管内壁屈服压力；而普通螺纹无法满足套管膨胀后的强度要求，大多在膨胀时就会发生撕裂或漏失现象，由此造成膨胀套管膨胀失败。因此，本实用新型的目的是针对前述问题，提供一种用于膨胀套管连接的无接箍膨胀外螺纹接头和内螺纹接头，以解决采用普通螺纹结构膨胀变形后机械性能降低的问题。本实用新型的技术方案包括:—种用于膨胀套管的无接箍膨胀外螺纹接头，在膨胀套管端口内加工有外螺纹。该外螺纹采用偏梯形螺纹，螺纹齿形为倒钩式，螺纹的副密封为逆向台肩。所述的用于膨胀套管的无接箍膨胀外螺纹接头进一步包括:该外螺纹的导向面角α为15 20°，承载面角β为-5 -10°，逆向密封角Y为_20 -30°。该外螺纹接头具有与膨胀管体相同的内径。同时本实用新型还给出了一种用于膨胀套管的无接箍膨胀内螺纹接头，在膨胀套管端口内加工有内螺纹。该内螺纹采用偏梯形螺纹，螺纹齿形为倒钩式，螺纹的副密封为逆向台肩。所述的用于膨胀套管的无接箍膨胀内螺纹接头进一步包括:该外螺纹的导向面角α为15 20°，承载面角β为-5 -10°，逆向密封角Y为_20 -30°。该内螺纹 接头具有与膨胀管体相同的外径。[0013]上述方案中内外螺纹接头配套使用，具有相同的偏梯形螺纹、螺纹齿形和逆向台肩；即具有相同的导向面角、承载面角和逆向密封角。配套连接后具有与膨胀管体相同的内、外径，即无接箍膨胀螺纹接头。本实用新型的优点在于:首先，由加工在膨胀套管上的公扣(即外螺纹接头)和母扣(即内螺纹接头)通过可膨胀的螺纹相互配合而构成的，为无接箍式套管接头，可在外力作用下发生径向膨胀，又避免了镦粗的接箍对施工的影响。
其次，该螺纹采用改进的偏梯形螺纹，具有良好的承载能力，接头在拉伸载荷作用下，失效模式表现为断裂失效，而不是发生滑脱失效，保证螺纹在膨胀过程中仍能基本保持接头的整体性。其三，螺纹通过其导向面和承载面相互的锥面/锥面形式为主密封。主密封在内压作用下，具有很好的自密封能力。其四，副密封为逆向台肩密封，公扣和母扣的螺纹两端均加工有逆向台肩，逆向台肩在螺纹接头连接后，可对连接螺纹实现两端约束，防止膨胀过程中发生螺纹脱扣现象；逆向台肩形成的副密封具有比直角台肩更好的辅助密封效果，可以满足膨胀套管对密封的性能要求。此外，螺纹的长度和锥度可以根据实际应用情况加以调整。螺纹接头采用膨胀套管专用螺纹密封剂进行辅助密封，增强螺纹密封效果。总之，本实用新型的螺纹接头通过倒钩式螺纹紧密咬和连接，强度高，具有多重金属/金属、金属/非金属密封设计，密封效果好，保证螺纹在膨胀过程中仍能基本保持接头的整体性；配合优选出的膨胀套管专用螺纹密封剂能够有效提高膨胀螺纹膨胀后的密封性能。这种采用多重密封性能的膨胀螺纹在膨胀前后能够达到严格的井下条件要求。
图1为本实用新型的一种外螺纹接头和内螺纹接头连接后的结构示意图。图2为外螺纹接头(即公扣示)意图。图3为内螺纹接头(即母扣)示意图。图4为膨胀螺纹接头中的齿形局部放大图。图中，1.膨胀套管；2公扣；3母扣；4螺纹(包括内和外)；5导向面；6承载面；7逆向台肩。
具体实施方式
现结合说明书附图对本实用新型作进一步的描述。如图1所示，在相邻的膨胀套管I两端分别加工带有内外螺纹4的母扣3和公扣2，带外螺纹4的公扣2与带内螺纹4的母扣3相互连接，通过内外螺纹4配合使膨胀套管I连接在一起，完成膨胀套管I的联接。如图f图4所示，膨胀套管I的螺纹接头采用不墩粗无接箍处理，为无接箍式套管接头，该螺纹4采用改进的偏梯形螺纹结构，螺纹齿形为倒钩式，螺纹4的导向面5角α为15 20°，承载面6角β为_5'10°，主密封采用锥面/锥面形式，副密封为逆向台肩7密封，公扣2和母扣3的螺纹4两端均加工有逆向台肩7，其逆向密封角Y为-2(Γ-30°。逆向台肩7不仅起到螺纹4副密封作用，还可在一定程度上在螺纹4两端相互充当环形插接结构，逆向台肩7在螺纹4接头连接后，可对连接螺纹4实现两端约束，防止内外螺纹4在膨胀套管I膨胀时变形、脱开以及内螺纹4膨胀后的扩口现象，保证了膨胀后螺纹4光滑完整性。此外，螺纹4的长度和锥度可以根据实际应用情况加以调整；同时，螺纹4接头采用膨胀套管I专用螺纹密封剂进行辅助密封，增强螺纹4密封效果。膨胀螺纹接头通过倒钩式螺纹4紧密咬和，强度高，具有多重金属/金属、金属/非金属密封设计，密封效果好，保证螺纹4在膨胀过程中仍能基本保持接头的整体性。该接头螺纹采用改进的偏梯形钩式螺纹形式，采用锥面/锥面和逆向台肩的密封方式，主密封在内压作用下，具有很好的自密封能力，逆向台肩形成的副密封具有比直角台肩更好的辅助密封效果，可以满足膨胀套管对密封的性能要求；其内外螺纹紧密咬和，强度高，具有多重金属/金属密封设计，密封效果好，保证螺纹在膨胀过程中仍能基本保持接头的整体性。该螺纹具有良好的承载能力，接头在拉伸载荷作用下，失效模式表现为断裂失效，而不是发生滑脱失效，保证螺纹4在膨胀过程中仍能基本保持接头的整体性。此外，优选出的膨胀套管专用螺纹密封剂能够有效提高膨胀螺纹膨胀后的密封性能，采用多重密封性能的膨胀螺纹4在膨胀前后能够达到严格的井下条件要求，从而能大大提高了螺纹4膨 胀过程中的的安全性。
权利要求1.一种用于膨胀套管的无接箍膨胀外螺纹接头，在膨胀套管端口内加工有外螺纹，其特征在于:该外螺纹采用偏梯形螺纹，螺纹齿形为倒钩式，螺纹的副密封为逆向台肩。
2.如权利要求1所述的用于膨胀套管的无接箍膨胀外螺纹接头，其特征在于:该外螺纹的导向面角α为15 20°，承载面角β为-5 -10°，逆向密封角Y为-2(Γ_30°。
3.如权利要求1或2所述的用于膨胀套管的无接箍膨胀外螺纹接头，其特征在于:该外螺纹接头具有与膨胀管体相同的内径。
4.一种用于膨胀套管的无接箍膨胀内螺纹接头，在膨胀套管端口内加工有内螺纹，其特征在于:该内螺纹采用偏梯形螺纹，螺纹齿形为倒钩式，螺纹的副密封为逆向台肩。
5.如权利要求4所述的用于膨胀套管的无接箍膨胀内螺纹接头，其特征在于:该外螺纹的导向面角α为15 20°，承载面角β为-5 -10°，逆向密封角Y为-2(Γ_30°。
6.如权利要求4或5所述的用于膨胀套管的无接箍膨胀内螺纹接头，其特征在于:该内螺纹接头具有 与膨胀管体相同的外径。
专利摘要本实用新型涉及一种用于膨胀套管的无接箍膨胀外螺纹接头和内螺纹接头。分别由加工在膨胀套管上的公扣和母扣通过可膨胀的螺纹相互配合而构成的，其中该螺纹采用改进的偏梯形螺纹，螺纹齿形为倒钩式，具有良好的承载能力，副密封为逆向台肩密封，公扣和母扣的螺纹两端均加工有逆向台肩。两种接头配套连接使用，膨胀螺纹接头通过倒钩式螺纹紧密咬和连接，具有多重金属/金属密封设计，密封效果好，保证螺纹在膨胀过程中仍能基本保持接头的整体性。
文档编号E21B17/08GK203081336SQ201220733170
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者唐明, 沈学祥, 蔡鹏 , 马建忠, 唐成磊, 宁学涛, 朱万胜, 腾照正, 朱海波, 吴柳根 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院