用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹的制作方法

本实用新型涉及管件技术领域，特别是一种用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹。

背景技术：

随着油田开发中后期的到来，深井、复杂井将越来越多，常规井身结构有时难以解决深井及复杂井钻井中遇到的复杂地层的问题（如井漏、高压层等），因此造成开井尺寸越来越大、钻井成本越来越高，完井井眼反而减小，也不利于油井的后期作业。

采用膨胀套管来改变井身结构，能够提高井径利用率，显著减小常规井身结构的井眼锥度。但是普通膨胀套管只将膨胀套管的外径膨胀到与基础套管的内径相同，但重叠段的技术套管没有任何膨胀。这种膨胀方式，仍将导致井眼直径的缩小。随着膨胀套管的大量应用，膨胀套管技术的发展不仅要减小井眼锥度的影响，而且要最终消除井眼锥度，实现等井径井眼。

等井径膨胀套管技术作为膨胀套管技术和井身结构的发展方向，可以实现无内径损失钻进，解决漏失地层、高压地层、薄层流失地层等复杂地层的钻井难题。等井径膨胀套管技术与常规膨胀套管技术相比，将产生更大的塑性变形，需要连接强度及密封性更高的膨胀螺纹。

目前所公开的专利均为普通膨胀管用连接螺纹，其径向变形率只有15%，而等井径膨胀管的径向变形率为20～25%，其塑性变形远大于前者，因此对于螺纹的连接强度和密封完整性要求更高，使用普通膨胀管螺纹无法满足等井径膨胀大变形率的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，该螺纹能够满足等井径大变形条件下的螺纹连接强度，并能保证其密封完整性，也就是说，该螺纹在膨胀前后及膨胀过程中均具有良好的机械完整性和密封性能，从而为等井径膨胀套管技术的发展提供有力的技术支持。

本实用新型采用的技术方案是：

用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，包括外螺纹和内螺纹，其中：内螺纹与外螺纹均为带有锥度的螺纹，在外螺纹的根部加工有环形密封槽，在密封槽内安有弹性密封圈；外螺纹的前部加工有环形插接体，内螺纹根部密封面也设有相应角度的环形配合槽，环形插接体插在环形插接配合槽内，构成插接配合。

上述方案进一步包括：

所述外螺纹的螺纹锥度为1:28~1:32。

所述内螺纹的螺纹锥度为1:28~1:32。

所述外螺纹承载面和内螺纹承载面偏角与管体中心线的垂线夹角α为9°~15°。

所述外螺纹导向面和内螺纹导向面偏角与管体中心线的垂线夹角β为12°~18°。

所述弹性密封圈为橡胶密封圈。

本实用新型的有益效果：

（1）螺纹牙型结构为改进后的偏梯形螺纹，其承载面为负角度，考虑到管体发生等井径膨胀后，其变形率大于普通膨胀管，本设计中加大了承载面角度，为9°~15°，保证在管体发生等井径膨胀大变形的情况下，螺纹之间不会发生滑脱，且在膨胀之后保证足够的抗拉强度。

（2）管体膨胀后，在内应力的作用下，带有内外螺纹的膨胀管体均会发生径向方向的回弹，但是其回弹量有所不同。带外螺纹的膨胀管前端由于无端部约束，其回弹变形大于带内螺纹的膨胀管根部管体的变形，从而导致该处形成小的环形缩口，造成膨胀管内壁不平滑，影响后续工具的起、下，因此，外螺纹的前部设计有环形插接体，内螺纹的根部也加工相应角度的环形配合槽，通过环形配合槽和环形插接体的制约配合，使环形插接体插在环形配合槽内，相互夹持，限制内外螺纹的径向变形，防止内外螺纹在膨胀时变形、脱开以及内螺纹膨胀后的缩口，保证了膨胀后螺纹的机械完整性和密封性能。

附图说明

附图1用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹的结构示意图。

附图2用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹的外螺纹剖面图。

附图3用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹牙型的局部放大图。

附图4用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹的内螺纹剖面图。

附图5用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹牙型的局部放大图。

其中，1、密封槽，2、密封圈，3、内螺纹根部密封面，4、外螺纹，5、内螺纹，6、环形插接体，7、环形配合槽，8、外螺纹承载面，9、外螺纹导向面，10、内螺纹导向面，11、内螺纹承载面。

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。

实施例一：

一种于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，包括外螺纹4和内螺纹5，其中：内螺纹4与外螺纹5均为带有锥度的螺纹，在外螺纹5的根部加工有环形密封槽1，在密封槽1内安有弹性密封圈2；外螺纹的前部加工有环形插接体6，内螺纹根部密封面3也设有相应角度的环形配合槽7，环形插接体6插在环形插接配合槽7内，构成插接配合。

实施例二：

在上述实施例1的基础上，外螺纹4和内螺纹5的螺纹锥度为1:28~1:32。外螺纹承载面8和内螺纹承载面11偏角与管体中心线的垂线夹角α为9°~15°。外螺纹导向面9和内螺纹导向面10偏角与管体中心线的垂线夹角β为12°~18°。

实施例三：

以一个公称直径为φ219mm的等井径膨胀套管的膨胀螺纹为例，对实用新型作进一步详细说明。

参照附图1，用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，套管公称直径为φ219mm，管体的厚度为10.16mm。外螺纹4与内螺纹5连接后，在螺纹结合处形成金属密封面。外螺纹4前部有环形插接体6，内螺纹5根部有环形插接槽7，两部件相互契合，相互夹持，限制内外螺纹的径向变形，防止内外螺纹在膨胀时变形、脱开以及内螺纹膨胀后的缩口，保证了膨胀后螺纹的机械完整性和密封性能。

参照附图2，外螺纹4的螺纹锥度为1:32，螺纹的螺距为5.38mm，螺纹的齿高为1.355mm。在外螺纹4的根部有密封面3，在密封面3上加工两道环形密封槽1，长度为2.5mm，深度为1.5mm，其中放置弹性密封圈2，弹性密封圈2为弹性橡胶密封圈，起辅助密封作用。外螺纹5的端部是一环形插接体6，其与内螺纹4上的环形插接槽7相对应。

参照附图3，外螺纹4的承载面8偏角与管体中心线的垂线夹角α为12°，保证在管体发生等井径膨胀大变形的情况下，螺纹之间不会发生滑脱，且在膨胀之后保证足够的抗拉强度。外螺纹4的导向面9偏角与管体中心线的垂线夹角β为15°，保证良好的上扣性能以及足够的抗压能力。

参照附图4，内螺纹5的螺纹锥度为1:32，螺纹的螺距为5.38mm，螺纹的齿高为1.355mm。内螺纹上有一环形插接槽7，其与外螺纹上的环形插接体6相对应。

参照附图5，内螺纹5的承载面11偏角与管体中心线的垂线夹角α为12°。内螺纹5的导向面10偏角与管体中心线的垂线夹角β为15°。

技术特征：

1.用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，包括外螺纹（4）和内螺纹（5），其特征在于：内螺纹（5）与外螺纹（4）均为带有锥度的螺纹，在外螺纹（4）的根部加工有环形密封槽（1），在密封槽（1）内安有弹性密封圈（2）；外螺纹的前部加工有环形插接体（6），内螺纹根部密封面（3）也设有相应角度的环形插接配合槽（7），环形插接体（6）插在环形插接配合槽（7）内，构成插接配合。

2.根据权利要求1所述的用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，其特征在于：所述外螺纹（4）的螺纹锥度为1:28~1:32。

3.根据权利要求2所述的用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，其特征在于：所述内螺纹（5）的螺纹锥度为1:28~1:32。

4.根据权利要求3所述的用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，其特征在于所述：所述外螺纹的承载面（8）和内螺纹的承载面（11）偏角与管体中心线的垂线夹角α为9°~15°。

5.根据权利要求4所述的用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，其特征在于：所述外螺纹的导向面（9）和内螺纹的导向面（10）偏角与管体中心线的垂线夹角β为12°~18°。

6.根据权利要求1-5任一所述的用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，其特征在于：所述弹性密封圈（2）为橡胶密封圈。

技术总结
本实用新型提供一种用于等井径膨胀套管的大变形膨胀螺纹，包括外螺纹和内螺纹，其中：内螺纹与外螺纹均为带有锥度的螺纹，在外螺纹的根部加工有环形密封槽，在密封槽内安有弹性密封圈；外螺纹的前部加工有环形插接体，内螺纹根部密封面也设有相应角度的环形配合槽，环形插接体插在环形插接配合槽内，构成插接配合。本实用新型能够满足等井径大变形条件下的螺纹连接强度，并能保证其密封完整性，在膨胀前后及膨胀过程中均具有良好的机械完整性和密封性能，从而为等井径膨胀套管技术的发展提供有力的技术支持。

技术研发人员：唐明;张始伟;朱海波;侯婷;宁学涛;沈学祥;蔡鹏;朱万胜;王旭华;吴柳根;滕照正;高国兴;马建忠;唐成磊
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司;中石化胜利石油工程有限公司;中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
技术研发日：2019.07.15
技术公布日：2020.11.20