一种页岩气井用特殊螺纹接头的制作方法

本发明属于油井管螺纹连接接头，具体涉及一种页岩气井用特殊螺纹接头。

背景技术：

随着我国石油工业的发展，近年来页岩气井、高气压井等苛刻工况条件的油气井开发越来越多，这些特殊井况对石油管材的性能和质量要求越来越高，尤其是抗大压缩性能，这对油套管的薄弱环节——螺纹连接接头的性能提出了更高的要求。然而，传统的api接头难以满足要求，普通特殊螺纹接头虽然在螺纹连接强度、耐压方面满足要求，但抗大压缩性能不足。为此，需要开发一种抗大压缩、高密封性、易于加工、结构简单、经济，适用于页岩气井井况的特殊螺纹接头。

公告号为cn105927167b，名称为一种用于超深井的特殊螺纹气密封油套管螺纹，通过锥面和锥面、锥面和球面进行两级密封，本发明特殊螺纹接头与该专利的结构不同，密封形式也不一样。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种页岩气井用特殊螺纹接头，该特殊螺纹接头不仅结构简单，易于机械加工，而且具有抵抗大压缩和大弯曲的性能，解决了页岩气井开发过程中管柱在大斜度井和水平井处螺纹接头完整性和密封结构完整性的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：一种页岩气井用特殊螺纹接头，包括接箍和管体两部分，接箍沿轴向依次包括内螺纹、退刀槽、储油槽、接箍密封结构和接箍抗扭矩台肩，管体沿轴向依次包括外螺纹、管体密封结构、管体抗扭矩端面和管端内平；接箍密封结构包括接箍密封弧面和接箍密封锥面，管体密封结构包括管体密封锥面，接箍密封弧面和接箍密封锥面对应管体密封锥面为特殊螺纹接头的主密封结构。

发明的有益效果在于：

1、本发明主密封结构采用接箍密封弧面和接箍密封锥面对应管体密封锥面的过盈密封方式，主密封点相对远离接箍抗扭矩台肩，有效避免了使用过程中管体内部气体或液体对密封结构完整性的破坏；接箍密封弧面和接箍密封锥面的过度处为最大过盈位置，保证了最大过盈位置的长度稳定在1mm～3mm，这样有效预防了大载荷冲击对密封结构完整性的影响。

2、本发明退刀槽与储油槽连接，不仅有利于接箍加工中退刀，更有利于双齿刀加工，提升加工效率，减少刀损，节约经济，还避免了上卸扣过程中不完整螺纹粘扣。另外退刀槽与储油槽连接，形成较大空间，储油性能提高，能够有效防止螺纹脂使用过量对螺纹结构和密封结构的影响。

附图说明：

图1为本发明特殊螺纹接头啮合后的结构示意图。

图2为图1中密封处的局部放大示意图。

图3为接箍的结构示意图。

图4为图3中接箍密封结构局部放大示意图。

图5为管体的示意图。

图6为图5中管体端部局部放大示意图。

图7为图3中内螺纹局部放大示意图。

图8为图5中外螺纹局部放大示意图。

其中，1-接箍，2-管体，3-内螺纹，4-退刀槽，5-储油槽，6-接箍密封结构，7-接箍抗扭矩台肩，8-外螺纹，9-管体密封结构，10-管体抗扭矩端面，11-管端内平，12-接箍密封弧面，13-接箍密封锥面，14-管体密封锥面，15-过度锥面，θ为外螺纹和内螺纹的承载面角度，γ为外螺纹和内螺纹的导向面角度，δδ为密封结构最大直径过盈量，α为接箍密封锥面与管体密封锥面夹角，β为管体抗扭矩端面的角度，为过度锥面的锥面角度。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1至图6，一种页岩气井用特殊螺纹接头，包括接箍1和管体2两部分，接箍1沿轴向依次包括内螺纹3、退刀槽4、储油槽5、接箍密封结构6和接箍抗扭矩台肩7，管体2沿轴向依次包括外螺纹8、管体密封结构9、管体抗扭矩端面10和管端内平11；接箍密封结构6包括接箍密封弧面12和接箍密封锥面13，管体密封结构9包括管体密封锥面14，接箍密封弧面12和接箍密封锥面13对应管体密封锥面14为特殊螺纹接头的主密封结构。

本发明主密封结构采用接箍密封弧面12和接箍密封锥面13对应管体密封锥面14的过盈密封方式，该密封方式为本发明的第二级密封，也是最主要的密封部分，不仅使密封面远离接箍抗扭矩台肩7，而且接箍密封锥面13和接箍密封弧面12的过度处为最大过盈位置，接箍密封锥面13和接箍密封弧面12的设计保证了最大过盈位置的长度稳定在1mm～3mm，这样可以有效预防大载荷冲击对密封完整性的影响。

如图2所示，本发明管体密封锥面14的锥度为1:3～1:6，最大直径过盈量δδ在0.40mm～0.1mm内，管体密封锥面14的长度为3mm～6mm；接箍密封锥面13与管体密封锥面14夹角α的范围为0.5°～8°。接箍密封锥面13与管体密封锥面14形成预接触区，抵抗部分接触载荷，能够减小上扣过程对最大过盈位置的损伤，避免上卸扣密封面划伤失效。

如图7和图8所示，本发明内螺纹3和外螺纹8均为偏梯螺纹，承载面角度θ为负小角度，范围为1°～3°，导向面角度γ为3°～10°。内螺纹3和外螺纹8啮合前，给内螺纹3和外螺纹8涂抹螺纹脂。螺纹牙侧面过盈，过盈量为0.02mm～0.10mm，这样防止管体与接箍相互滑动；内螺纹3和外螺纹8啮合后，牙顶和牙底存在间隙，间隙量为0.02mm～0.10mm，便于螺纹脂在上扣过程中流动，螺纹牙侧、牙顶、牙底和螺纹脂形成初级密封。

如图6所示，接箍抗扭矩台肩7的端面角度和管体抗扭矩端面10的角度β一致，均为负角度，范围为3°～10°。这样可以保证在定位、抗大压缩，易清洗的作用下，还能形成第三级密封，接箍抗扭矩台肩上扣分力作用在管体抗扭矩端面，可加强密封性能。

为了避免管体2端部不完整螺纹过长，减小不完整螺纹粘扣概率，本发明外螺纹8的端部设有过度锥面15，如图6所示，过度锥面的锥面角度为45°～55°。

本发明一种页岩气井用特殊螺纹接头，不仅解决了页岩气井套管管柱在竖井、水平井承受高压缩、大拉伸、大弯曲载荷时的螺纹完整性和密封完整性问题，而且能有效抵抗井上作业时冲击载荷损伤。此外，本发明退刀槽4有利于加工中退刀，且能避免上卸扣过程中不完整螺纹处发生粘扣，另外退刀槽4与储油槽5连接，形成大空间储油，能够有效防止螺纹脂使用过量对螺纹结构和密封结构的影响，还改善了特殊螺纹加工难度，更便于螺纹双齿刀加工，提升加工效率。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种页岩气井用特殊螺纹接头，包括接箍和管体两部分，接箍沿轴向依次包括内螺纹、退刀槽、储油槽、接箍密封结构和接箍抗扭矩台肩，管体沿轴向依次包括外螺纹、管体密封结构、管体抗扭矩端面和管端内平；接箍密封结构包括接箍密封弧面和接箍密封锥面，管体密封结构包括管体密封锥面，接箍密封弧面和接箍密封锥面对应管体密封锥面为特殊螺纹接头的主密封结构。主密封点相对远离接箍抗扭矩台肩，有效避免了使用过程中管体内部气体或液体对密封结构完整性的破坏；接箍密封弧面和接箍密封锥面的过度处为最大过盈位置，保证最大过盈位置的长度稳定在1mm～3mm，这样有效预防了大载荷冲击对密封结构完整性的影响。

技术研发人员：刘云;毕宗岳;汪强;余晗;苑清英;田小江;赵勇;周新义;徐凯;杨晓龙;李远征;晁利宁;唐家睿;刘新成;王一岑;彭彬;孙少阳
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司;宝鸡石油钢管有限责任公司
技术研发日：2018.12.03
技术公布日：2019.01.15