一种油管和套管组合的密封螺纹结构的制作方法

一种油管和套管组合的密封螺纹结构
【技术领域】
1.本实用新型涉及属于石油、天然气、煤层气等能源勘探开发用油套管技术领域，尤其涉及一种油管和套管组合的密封螺纹结构。


背景技术：

2.在石油、天然气、煤层气等能源勘探开发过程中，需要使用油、套管串来稳固井壁，形成油气通道。近几十年来我国各油田的油管和套管螺纹连接的方式为使用单根的油、套管形成油套管串。并采用api专用石油螺纹联接，api螺纹有加工容易、现场配接短节方便，从而加工成本低以及适应重复上扣等优点。但随着油井钻井深度的增加、腐蚀性和高压油气井的生产、以及稠油油井注入高温高压水蒸汽，使api螺纹的应用环境更加严峻，应用条件更加恶劣。如油井注蒸汽时应用环境为：压力15mpa，温度340℃。此时传统api螺纹耐温150℃将被突破。api螺纹是在优质密封脂的配合下达到密封的，340℃的高温首先破坏密封脂，进而联接螺纹密封工况遭到破坏。另外，api螺纹的联接强度只是管体抗拉强度的80％，提高油井井下管柱整体强度办法之一是增加管体的厚度。管体越厚，管柱越重，管柱越重所用钢材的成本就会增加，油井管柱负荷也会增大，这样就会对用户产生双重不利因素。目前国内虽然有多种非api特殊石油套管联接螺纹，但它们共同特点是：在金属对金属的密封均采用锥面密封和端面密封。由于原api螺纹公母扣旋合时，相对位移变化范围大，为保证公母扣的接触位移，往往牺牲原来api螺纹结构，而采用非api螺纹，进而达到一定的位移数值。非api螺纹加工难度大，成本高，不利于大面积推广使用。根据现场资料统计，api螺纹用于油井抽油时，由于工厂端反扭矩松扣、台肩面对顶不到位或现场端上扣扭矩不足的问题，导致螺纹产生漏失，每口抽油井每天产液量减少5～10％，我国有十万多口抽油井，显然每天因螺纹漏失导致的经济损失是十分巨大。
3.因此，有必要研究一种油管和套管组合的密封螺纹结构，以克服上述一种或多种问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种油管和套管组合的密封螺纹结构，可以克服现有技术中螺纹连接装配时可能出现的工厂端反扭矩松扣、台肩面对顶不到位或现场端上扣扭矩不足的问题。
5.一方面，本实用新型提供一种油管和套管组合的密封螺纹结构，所述油管和套管组合的密封螺纹结构包括：
6.管体、接箍、装配短节和密封圈；
7.所述管体端部加工有外螺纹，外螺纹前端加工有鼻肩，鼻肩端面加工有密封槽；
8.所述接箍为左右轴向对称结构，两端分别加工有与管体外螺纹匹配的内螺纹，在接箍中部加工有中空圆柱段；
9.所述装配短节为带定位台肩的外螺纹接头，外螺纹与接箍内螺纹匹配；所述管体
端螺纹与接箍装配连接。
10.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述油管和套管组合的密封螺纹结构还包括防松锁固螺纹脂和防粘扣油套管螺纹脂，所述防松锁固螺纹脂和防粘扣油套管螺纹脂同时设置在体端螺纹与接箍之间。
11.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述管体两端的螺纹为api螺纹或非api特殊螺纹。
12.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述管体端面鼻肩的截面厚度大于等于2.5mm，轴向长度小于等于4mm。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述管体端面鼻肩端面壁厚中心处设有密封槽，密封槽的宽度小于等于截面厚度的1/2,轴向深度为密封槽宽度的3/4。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述接箍内螺纹与管体端面外螺纹相匹配。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，接箍内中空圆柱段的内径大于外螺纹鼻肩外径0.2～0.6mm，轴向长度小于2倍外螺纹鼻肩轴向长度0.2～0.3mm。
16.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所装配短节加工有与管体端面完全相同的外螺纹结构。
17.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述装配短节加工有定位台肩，定位台肩的外径大于等于接箍的外径。
18.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，装配短节从管端距定位台肩的轴向长度为接箍轴向长度的1/2。
19.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述密封圈为o型，材料为丁晴橡胶，直径等于密封槽的宽度。
20.与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：
21.1)：本实用新型接箍结构为完全轴对称，在管体外螺纹加工有鼻肩；
22.2)：本实用新型装配短节与管体材质相同，与管体外螺纹具有完全相同的螺纹结构，且装配短节加工有定位台肩；
23.3)：本实用新型在进行油、套管螺纹连接的工厂端装配时，先通过装配短节上的定位台肩控制装配短节与接箍的装配位置，然后在油、套管端不同螺纹段采用防粘扣油套管螺纹脂和锁固油套管螺纹脂油，采用上扣扭矩值与台肩接触结合的上扣合格判据，从而精确控制工厂端油套管螺纹连接的位置和扭矩，实现对油、套管螺纹连接工厂端的精确装配和紧固配合；
24.4)：本实用新型在工厂端外螺纹鼻肩端面设置的o型橡胶密封结构，使接箍两侧的管体外螺纹端面密封性能更加可靠；
25.5)本实用新型可有效保证油、套管在现场使用时接箍两侧管体外螺纹的鼻肩间形成稳定的接触压力，确保整个管串的连接和密封功能。
【附图说明】
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
27.图1是本实用新型一个实施例提供的油管和套管组合的密封螺纹结构装配时的示意图。
28.其中，图中：
29.其中：1-管体；2-装配短节；3-接箍；4-防松紧固油套管螺纹脂；5-防粘扣油套管螺纹脂；6-o型密封圈；1-1-管外螺纹；1-2-管外螺纹鼻肩；1-3-密封槽；2-1-装配短节外螺纹；2-2-装配短节定位台肩；3-1-接箍内螺纹；3-2-接箍内中空圆柱段。
【具体实施方式】
30.为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
31.应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
33.本实用新型提供一方面，本实用新型提供一种油管和套管组合的密封螺纹结构，所述油管和套管组合的密封螺纹结构包括：管体、接箍、防松锁固螺纹脂、防粘扣油套管螺纹脂、装配短节和o型密封圈，所述管体端部加工有外螺纹，外螺纹前端加工有鼻肩，鼻肩端面壁厚中心处设置有密封槽；所述接箍为左右轴向对称结构，两端分别加工有与管体外螺纹匹配的内螺纹，在接箍中部加工有中空圆柱段，所述装配短节为带定位台肩的外螺纹接头，所述管体端螺纹连接与接箍装配时，需要同时使用防松锁固螺纹脂和防粘扣油套管螺纹脂。o型密封圈放置在鼻肩端面的密封槽内。所述管体两端的螺纹为api螺纹或非api特殊螺纹。所述管体端面鼻肩的截面厚度大于等于2.5mm，轴向长度小于等于4mm，鼻肩端面壁厚中心密封槽的宽度小于等于截面厚度的1/2,轴向深度为密封槽宽度的3/4，所述接箍内螺纹与管体端面外螺纹相匹配。接箍内中空圆柱段的内径大于外螺纹鼻肩外径0.2～0.6mm，轴向长度小于2倍外螺纹鼻肩轴向长度0.2～0.3mm。所装配短节加工有与管体端面完全相同的外螺纹结构。所述装配短节加工有定位台肩，定位台肩的外径大于等于接箍的外径。装配短节从管端距定位台肩的轴向长度为接箍轴向长度的1/2；o型密封圈材料为丁晴橡胶，直径等于密封槽宽度。
34.本实用新型在工厂端进行装配时，具体步骤如下：
35.步骤一、在管体与接箍螺纹连接前，先进行接箍与装配短节的螺纹连接，使装配短节的定位台肩与接箍端面接触；
36.步骤二、在管体外螺纹段鼻肩侧1/2的长度均匀涂抹防粘扣油套管螺纹脂，螺纹段
管体侧1/2的长度均匀涂抹锁固油套管螺纹脂，将管体外螺纹旋入接箍；
37.步骤三、当上扣扭矩值达到预设值且扭矩曲线出现鼻肩碰触信号时，完成管体外螺纹与接箍的上扣操作；
38.步骤四、卸掉装配短节，在管体鼻肩端面密封槽内放入密封圈，工厂端螺纹连接装配完成。
39.步骤一中所述的接箍端面与装配短节定位台肩的间隙小于等于0.01mm，装配短节可多次重复使用。
40.如图1所示本实用新型，一种油管和套管组合的密封螺纹结构包括管体1、装配短节2、接箍3、防松锁固螺纹脂4、防粘扣油套管螺纹脂5和o型密封圈6；管体端部加工有外螺纹1-1，外螺纹前端加工有鼻肩1-2，鼻肩端面壁厚中心设有密封槽1-3；接箍3为左右轴向对称结构，两端分别加工有与管体外螺纹匹配的内螺纹3-1，在接箍中部加工有中空圆柱段3-2；装配短节2为带定位台肩2-2的外螺纹接头；管体端螺纹连接1-1与接箍3装配时，需要同时使用防松锁固螺纹脂4和防粘扣油套管螺纹脂5。o型密封圈6材料为丁晴橡胶，直径为1.2mm。
41.在一个具体实施例中，管体两端的螺纹1-1可以是api螺纹或非api特殊螺纹。
42.在一个具体实施例中，管体端面鼻肩1-2的截面厚度大于等于2.5mm，轴向长度小于等于4mm。
43.在一个具体实施例中，管体端面鼻肩端面壁厚中心密封槽的宽度为1.2mm，轴向深度为0.9mm。
44.在一个具体实施例中，接箍内螺纹3-1与管体端面外螺纹1-1相匹配。
45.在一个具体实施例中，接箍内中空圆柱段3-2的内径大于外螺纹鼻肩1-2外径0.2～0.6mm，轴向长度小于2倍外螺纹鼻肩1-2轴向长度0.2～0.3mm。
46.在一个具体实施例中，装配短节2材质与管体1材质相同，管端加工有与管体端面完全相同的外螺纹结构2-1。
47.在一个具体实施例中，装配短节2加工有定位台肩2-2，定位台肩2-2的外径大于等于接箍3的外径。
48.在一个具体实施例中，装配短节2从管端距定位台肩2-2的轴向长度为接箍3轴向长度的1/2。
49.在一个具体实施例中，o型密封圈6材料为丁晴橡胶，直径为1.2mm。
50.在一个具体实施例中，一种油管和套管组合的密封螺纹结构，在管体1与接箍3螺纹连接前，先进行接箍3与装配短节2的螺纹连接。
51.在一个具体实施例中，一种油管和套管组合的密封螺纹结构，接箍3与装配短节2的螺纹连接控制标准为接箍端面与装配短节的定位台肩2-2的间隙小于等于0.01mm。
52.在一个具体实施例中，一种油管和套管组合的密封螺纹结构，管体1的外螺纹1-1在旋入接箍3时，螺纹段鼻肩侧1/2的长度均匀涂抹防粘扣油套管螺纹脂5，螺纹段管体侧1/2的长度均匀涂抹锁固油套管螺纹脂4。
53.在一个具体实施例中，一种油管和套管组合的密封螺纹结构，管体的外螺纹1-1在旋入接箍3时的合格判据为：上扣扭矩值达到预设值且扭矩曲线出现鼻肩碰触信号。
54.在一个具体实施例中，一种油管和套管组合的密封螺纹结构，管体的外螺纹1-1在
旋入接箍3后，卸掉装配短节2，在管体鼻肩端面密封槽1-3内放入密封圈6，工厂端装配完成。
55.在一个具体实施例中，一种油管和套管组合的密封螺纹结构，装配短节2可多次重复使用。
56.以上对本技术实施例所提供的一种油管和套管组合的密封螺纹结构，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
57.如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
58.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
59.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
60.上述说明示出并描述了本技术的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求书的保护范围内。