一种新型密封扣油套管结构的制作方法

本发明属于石油开采钻井设备技术领域，涉及钻井设备的油套管螺纹连接技术，特别涉及一种钩形偏梯螺纹的新型金属密封特殊扣油套管结构。

背景技术：

随着石油勘探技术不断提高，高温井、高压井、深井大量开发，井下管柱服役环境不断恶化，这对油套管接箍的连接性能、密封性能及抗粘扣性能提出了更高的要求。目前油气田现场采用的接箍可分为api螺纹接箍与特殊螺纹接箍两大类。api螺纹接箍通过螺纹间的过盈配合与螺纹脂封堵实现封，而特殊螺纹接箍通过独立的密封面及扭矩台肩实现多级密封，因此特殊螺纹接箍比api接箍具有较高的连接强度及较好的气密封性。研究及实践表明，普通api螺纹接箍的连接及密封性能已经不能满足高温高压深井的要求，对于压力较高的油气井，建议选用特殊螺纹接箍。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，对api偏梯形螺纹进行优化，增加金属密封，采用三维建模软件构建油套管螺纹接箍密封结构的参数化几何模型，提供一种新型金属密封特殊扣油套管结构。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型密封扣油套管结构，包括油套管管体（1）和与油套管管体（1）连接的油套管接箍（5）；

所述油套管管体（1）一端设置管体外螺纹（2），在所述管体外螺纹（2）的前端设置管体圆柱密封面（9），在所述管体圆柱密封面（9）前端设置管体锥面密封面（3），在管体锥面密封面（3）前端和油套管管体（1）端面的接合处设置管体端扭矩台肩（4）；

所述油套管接箍（5）开设有供所述油套管管体（1）插入的连接孔，所述连接孔内自外向内依次设置有接箍内螺纹（6）、接箍球形密封面（10）、接箍锥面密封面（7）和接箍扭矩台肩（8），所述油套管接箍（5）内设置台阶孔，所述接箍扭矩台肩（8）设置在两台阶孔接合处的拐角处；

所述管体外螺纹（2）和接箍内螺纹（6）对应设置，所述管体圆柱密封面（9）和接箍球形密封面（10）对应设置，所述管体锥面密封面（3）和接箍锥面密封面（7）对应设置，所述管体端扭矩台肩（4）和接箍扭矩台肩（8）对应设置。

所述管体锥面密封面（3）与油套管接箍（5）的接箍锥面密封面（7）采取锥面过盈配合，其锥面与水平面的角度α为28°～33°。

所述管体圆柱密封面（9）与油套管接箍（5）的接箍球形密封面（10）采取球形对圆柱过盈配合。

所述管体端扭矩台肩（4）与油套管接箍（5）的接箍扭矩台肩（8）采取台肩面过盈配合，其台肩面与垂直面的角度β油套管管体（1）为13°～17°，油套管接箍（5）为13°～17°。

所述管体外螺纹（2）和接箍内螺纹（6）采用新型偏梯形圆锥螺纹，其螺距p设定油套管管体（1）为2-3/8～2-7/8为8牙/in，油套管管体（1）为3-1/2～4-1/2为6牙/in，油套管接箍（5）为5～13-3/8为5牙/in，螺纹牙顶平行于圆锥母线。

所述新型偏梯形圆锥螺纹的承载面角l设定在与垂直面的顺时针方向角度为-3°～0°，导向面角s设定在10°～13°之间。

所述管体锥面密封面（3）与油套管接箍（5）的接箍锥面密封面（7）形成的主密封面直径公差±0.05mm，主密封面长度≥0.5mm，主密封面过盈量0.3mm。

所述管体圆柱密封面（9）与油套管接箍球形密封面（10）采取球形对圆柱过盈配合，过盈量0.10mm。

螺纹中径过盈量0.1mm，螺纹中径测量点至台肩的距离管体与接箍距离差≤0.05mm。

本发明的优点是：随着内螺纹和外螺纹啮合，管体锥面密封面与油套管接箍的锥面密封面过盈配合，大大增强油套管的密封性，提高了密封效果；油套管管体端上的扭矩台肩与油套管接箍端上的扭矩台肩配合，当外力施加扭矩时能很好的起到抗扭矩作用，提高了油套管连接处的抗压缩、反扭矩作用，增强了连接能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明管体外螺纹端的结构示意图。

图3是本发明管体内螺纹端的结构示意图。

图4是本发明螺纹结构的放大示意图。

图中，1-油套管管体，2-管体外螺纹，3-管体锥面密封面，4-管体端扭矩台肩，5-油套管接箍，6-接箍内螺纹，7-接箍锥面密封面，8-接箍扭矩台肩，9-管体圆柱密封面，10-接箍球形密封面，α-主密封面锥面与水平面夹角，β-台肩面与垂直面夹角，l-承载面角，s-导向面角，p-螺距。

具体实施方式

下面对本发明做出进一步说明，以更好了解本发明：

一种新型金属密封特殊扣油管结构，包括油套管管体1和油套管接箍5，油套管管体1一端是管体内螺纹端，另一端是管体外螺纹端并依次设有管体外螺纹2、管体圆柱密封面9、管体锥面密封面3、管体端扭矩台肩4；油套管接箍5一端是接箍外螺纹端，另一端是接箍内螺纹端并依次设有接箍内螺纹6、接箍球形密封面10、接箍锥面密封面7、接箍扭矩台肩8，随着内螺纹和外螺纹啮合，管体圆柱密封面9与接箍球形密封面10配合，管体锥面密封面3与油套管接箍5的接箍锥面密封面7配合；油套管管体1端上的管体端扭矩台肩4与油套管接箍5端上的接箍扭矩台肩8配合。

其中，所述管体锥面密封面3与油套管接箍5的接箍锥面密封面7采取锥面过盈配合，其锥面与水平面的角度α为28°～33°。

其中，所述管体圆柱密封面9与油套管接箍5的接箍球形密封面10采取球形对圆柱过盈配合。

其中，所述管体端扭矩台肩4与油套管接箍5的接箍扭矩台肩8采取台肩面过盈配合，其台肩面与垂直面的角度β为hdt1油管13°～17°，hdc1套管13°～17°。

其中，所述管体外螺纹2和接箍内螺纹6采用新型偏梯形圆锥螺纹，其螺距p设定hdt2油管2-3/8～2-7/8为8牙/in，hdt2油管3-1/2～4-1/2为6牙/in，hdc2套管5～13-3/8为5牙/in，螺纹牙顶平行于圆锥母线。

其中，所述新型偏梯形圆锥螺纹的承载面角l设定在与垂直面的顺时针方向角度为-3°～0°，导向面角s设定在10°～13°之间。

油套管螺纹接箍密封结构包括主密封结构、辅助密封结构和螺纹密封，主密封结构由金属/金属径向密封结构组成，辅助密封结构为扭矩台肩，螺纹密封为偏梯形螺纹径向过盈密封，结构参数包括主密封面直径、主密封面长度、主密封面锥度、主密封面过盈量、台肩面角度、台肩面长度、台肩面过盈量、密封结构位置及圆弧半径、螺纹中径过盈量、螺纹中径测量点至台肩的距离。

其中，主密封面直径公差±0.05mm，主密封面长度≥0.5mm，管体与接箍主密封面过盈量0.3mm。

其中，次主密封圆柱直径公差±0.05mm，球形对圆柱过盈量0.10mm。

其中，螺纹中径过盈量0.1mm，螺纹中径测量点至台肩的距离管体与接箍距离差≤0.05mm。

应当说明的是，本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语，如“相连接”、“相连”等，既包括某一部件与另一部件直接连接，也包括某一部件通过其他部件与另一部件相连接。