專利名稱：石油套管接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油、天然氣鉆井領(lǐng)域，特別涉及一種石油套管接頭。
背景技術(shù)：
套管柱是油氣田勘探開發(fā)中的重要組成部分，對油氣井的開發(fā)有重要作用。套管柱是由一根根的石油套管通過螺紋連接起來的長大數(shù)千米的高壓容器，螺紋連接處即為接頭。研究表明，接頭是整個套管柱中最薄弱、也是最容易損壞的部位，因此要求接頭具有較高的連接強(qiáng)度和較好的密封性能。然而，目前接頭大多數(shù)采用的API螺紋連接，這個螺紋連接存在連接強(qiáng)度低、密封性能差等缺陷。為了提高這些接頭的氣密封和可靠性，大量使用了特殊接頭。市場上的特殊接頭只設(shè)有一個徑向金屬密封結(jié)構(gòu)或彈性橡膠環(huán)，使用實踐表明其可靠性較低，下井使用后極·易出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，密封性能低。

實用新型內(nèi)容為了解決上述連接強(qiáng)度低、密封性能差的問題，本實用新型實施例提供了一種石油套管接頭。所述技術(shù)方案如下一方面，提供了一種石油套管接頭，其包括相互螺紋連接的第一套管端及第二套管端，第一套管端上設(shè)有外螺紋，第二套管端上設(shè)有內(nèi)螺紋，第一套管端的端面為傾斜的扭矩臺肩，第二套管端的端面為與扭矩臺肩相抵頂?shù)膬A斜的頂?shù)置?；第一套管端的外螺紋和扭矩臺肩之間設(shè)有過盈配合面；第二套管端的內(nèi)螺紋和頂?shù)置嬷g設(shè)有過盈密封面；過盈配合面和過盈密封面相互配合，且過盈配合面和過盈密封面上設(shè)有相互配合的兩級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，兩級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括第一級和第二級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)，第一級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在過盈密封面的第一密封面、設(shè)在過盈配合面上的第一錐面或設(shè)在過盈配合面與扭矩臺肩之間形成圓弧形過渡面；第二級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在過盈密封面的第二密封面、設(shè)在過盈配合面上的圓柱面或設(shè)在過盈配合面上的第二錐面；其中，第一密封面和第二密封面間隔設(shè)置，第一錐面與過渡面平滑連接；圓柱面位于第一錐面和第二錐面之間，且分別和第一錐面和第二錐面平滑連接。進(jìn)一步地，第一密封面和第二密封面為錐面或圓柱面。進(jìn)一步地，兩級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括第一級和第二級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)，第一級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在過盈配合面的第一密封面、設(shè)在過盈密封面上的第一錐面或設(shè)在過盈密封面與頂?shù)置嬷g形成圓形倒角；第二級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在過盈配合面的第二密封面、設(shè)在過盈密封面上的圓柱面或設(shè)在過盈密封面上的第二錐面；其中，第一密封面和第二密封面間隔設(shè)置，第一錐面與圓形倒角平滑連接；圓柱面位于第一錐面和第二錐面之間，且分別和第一錐面和第二錐面平滑連接。進(jìn)一步地，過盈配合面與扭矩臺肩之間形成圓弧形過渡面。[0010]進(jìn)一步地，過盈密封面與頂?shù)置嬷g形成圓形倒角，且圓形倒角對應(yīng)的半徑小于過渡面對應(yīng)的半徑。進(jìn)一步地，第二套管端還設(shè)有退刀槽，退刀槽位于第二套管端的內(nèi)螺紋與過盈密封面的連接處，且過盈密封面連接退刀槽和頂?shù)置?。進(jìn)一步地，第一套管端上的外螺紋和第二套管端上的內(nèi)螺紋均為API偏梯形螺紋。本實用新型實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是克服了現(xiàn)有石油套管接頭連接強(qiáng)度低、密封性能差的問題。具體地，本實用新型的石油套管接頭利用扭矩臺肩和頂?shù)置娴妮o助密封結(jié)構(gòu)及其第二密封面和圓柱面或第二錐面、第一密封面和過渡面或第一錐面的兩級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)來進(jìn)行密封，提高了密封的可靠性。且第二密封面和圓柱面或第二錐面、第一密封面和過渡面或第一錐面處的金屬密封結(jié)構(gòu)分別在拉伸和壓縮載荷作用時保障了本實用新型的石油套管接頭的密封性能，同時第二密封面和圓柱面或第二錐 面、第一密封面和過渡面或第一錐面處的接觸壓力減少，降低了本實用新型的石油套管接頭內(nèi)部的應(yīng)力水平，提高了使用的可靠性。

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實用新型實施例提供的石油套管接頭的機(jī)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中圓I的放大示意圖；圖3是圖I中的石油套管接頭使用時的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖4是圖3中圓II的放大示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。參見圖1，本實用新型實施例提供了一種石油套管接頭包括設(shè)有外螺紋的第一套管端I和設(shè)有內(nèi)螺紋的第二套管端2。其中，該第一套管端I上的外螺紋和該第二套管端2上的內(nèi)螺紋均為API偏梯形螺紋，該第一套管端I和第二套管端2通過內(nèi)外螺紋連接。請結(jié)合參照圖2，第一套管端I的端面為傾斜的扭矩臺肩11。扭矩臺肩11和第一套管端I的外螺紋之間設(shè)有過盈配合面13。該過盈配合面13的第一端與扭矩臺肩11之間形成圓弧形過渡面131。過盈配合面13包括與該過渡面131連接的第一錐面133、與第一錐面133平滑連接的圓柱面135及其與圓柱面135平滑連接的第二錐面137。第二錐面137位于過盈配合面13的第二端，且該第二錐面137 —直延伸直至連接第一套管端I的外螺紋。第二套管端2的端面為傾斜的頂?shù)置?1，當(dāng)該第二套管端2和第一套管端I連接時，扭矩臺肩11抵在頂?shù)置?1上。頂?shù)置?1和第二套管端2的內(nèi)螺紋之間設(shè)有過盈密封面23及退刀槽25。其中，退刀槽25位于與第二套管端2的內(nèi)螺紋的連接處，過盈密封面23連接退刀槽25和頂?shù)置?1。過盈密封面23與頂?shù)置?1之間形成圓形倒角231。優(yōu)選地，圓形倒角231對應(yīng)的半徑小于過渡面131對應(yīng)的半徑。過盈密封面23包括與圓形倒角231連接的第一密封面233、與第一密封面233平滑連接平面235及與該平面235平滑連接的第二密封面237。該第一密封面233和第二密封面237為錐面或圓柱面。請結(jié)合參照圖3和圖4，使用本實用新型的石油套管接頭，即是當(dāng)該第二套管端2和第一套管端I連接時，扭矩臺肩11抵在頂?shù)置?1上，過盈配合面13和過盈密封面23相互配合。此時，具有密封作用的扭矩臺肩11、頂?shù)置?1、過渡面131、第一錐面133、第二錐面137、第一密封面233和第二密封面237之間均發(fā)生了金屬過盈密封，且經(jīng)過合理設(shè)計，這些過盈接觸壓力都低于材料屈服強(qiáng)度的80%，降低了上扣過程對上述扭矩臺肩11、頂?shù)置?1、過渡面131、第一錐面133、第二錐面137、第一密封面233和第二密封面237造成損傷的可能性，提高了連接強(qiáng)度。其中，第一密封面233和過渡面131或第一錐面133處的密封構(gòu)成了第一級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)；第二密封面237和圓柱面135或第二錐面137處密封構(gòu)成了第二級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)。當(dāng)本實用新型的石油套管接頭受拉伸載荷后，扭矩臺肩11和頂?shù)置?11、第二密封面237和圓柱面135或第二錐面137處的密封性能降低，甚至發(fā)生分離；但此時，第一密封面233和過渡面131或第一錐面133處的金屬過盈接觸壓力·增加，保證了本實用新型的石油套管接頭仍具有密封效果。當(dāng)本實用新型的石油套管接頭受到壓縮載荷作用時，第一密封面233和過渡面131或第一錐面133處的接觸壓力降低，甚至發(fā)生分離；但此時，第二密封面237和圓柱面135或第二錐面137處的金屬過盈接觸壓力增加，使得本實用新型的石油套管接頭仍具有較高的密封可靠性。綜上所述，本實用新型的石油套管接頭利用扭矩臺肩11和頂?shù)置?11的輔助密封結(jié)構(gòu)及其第二密封面237和圓柱面135或第二錐面137、第一密封面233和過渡面131或第一錐面133的兩級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)來進(jìn)行密封，提高了密封的可靠性。且第二密封面237和圓柱面135或第二錐面137、第一密封面233和過渡面131或第一錐面133處的金屬密封結(jié)構(gòu)分別在拉伸和壓縮載荷作用時保障了本實用新型的石油套管接頭的密封性能，同時第二密封面237和圓柱面135或第二錐面137、第一密封面233和過渡面131或第一錐面133處的接觸壓力減少，降低了本實用新型實施例所述的石油套管接頭內(nèi)部的應(yīng)力水平，提高了使用的可靠性。由上述敘述可知在其它實施方式中，第一套管端I的過盈配合面13和第二套管端2的過盈密封面23可互換，只要滿足過盈配合面13和過盈密封面23上具有兩級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)即可，即是第一套管端I上過盈密封面23，第二套管端2上設(shè)有過盈配合面13 ;第一級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在過盈配合面13的第一密封面233、設(shè)在過盈密封面23上的第一錐面133或設(shè)在過盈密封面23與頂?shù)置?1之間形成圓形倒角231 ;第二級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在過盈配合面13的第二密封面237、設(shè)在過盈密封面23上的圓柱面135或設(shè)在過盈密封面23上的第二錐面137 ;其中，第一密封面233和第二密封面237間隔設(shè)置，第一錐面133與圓形倒角231平滑連接；圓柱面135位于第一錐面133和第二錐面133之間，且分別和第一錐面133和第二錐面133平滑連接。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種石油套管接頭，其包括相互螺紋連接的第一套管端(I)及第二套管端(2)，所述第一套管端(I)上設(shè)有外螺紋，所述第二套管端(2)上設(shè)有內(nèi)螺紋，其特征在于， 所述第一套管端(I)的端面為傾斜的扭矩臺肩(11)，所述第二套管端(2)的端面為與所述扭矩臺肩(11)相抵頂?shù)膬A斜的頂?shù)置?21)； 所述第一套管端(I)的外螺紋和所述扭矩臺肩(11)之間設(shè)有過盈配合面(13)； 所述第二套管端(2)的內(nèi)螺紋和所述頂?shù)置?21)之間設(shè)有過盈密封面(23)； 所述過盈配合面(13)和所述過盈密封面(23)相互配合，且所述過盈配合面(13)和所述過盈密封面(23)上設(shè)有相互配合的兩級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石油套管接頭，其特征在于，所述兩級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括第一級和第二級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)，所述第一級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在所述過盈密封面(23)的第一密封面(233)、設(shè)在所述過盈配合面(13)上的第一錐面(133)或設(shè)在所述過盈配合面(13)與所述扭矩臺肩(11)之間形成圓弧形過渡面(131); 所述第二級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在所述過盈密封面(23)的第二密封面(237)、設(shè)在所述過盈配合面(13)上的圓柱面(135)或設(shè)在所述過盈配合面(13)上的第二錐面(137)； 其中，所述第一密封面(233)和所述第二密封面(237)間隔設(shè)置，所述第一錐面(133)與所述過渡面(131)平滑連接； 所述圓柱面(135)位于所述第一錐面(133)和所述第二錐面(133)之間，且分別和所述第一錐面(133)和所述第二錐面(133)平滑連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石油套管接頭，其特征在于，所述第一密封面(233)和所述第二密封面(237)為錐面或圓柱面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石油套管接頭，其特征在于，所述兩級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括第一級和第二級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)，所述第一級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在所述過盈配合面(13)的第一密封面(233)、設(shè)在所述過盈密封面(23)上的第一錐面(133)或設(shè)在所述過盈密封面(23)與所述頂?shù)置?21)之間形成圓形倒角(231)； 所述第二級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在所述過盈配合面(13)的第二密封面(237),設(shè)在所述過盈密封面(23)上的圓柱面(135)或設(shè)在所述過盈密封面(23)上的第二錐面(137)； 其中，所述第一密封面(233)和所述第二密封面(237)間隔設(shè)置，所述第一錐面(133)與所述圓形倒角(231)平滑連接； 所述圓柱面(135)位于所述第一錐面(133)和所述第二錐面(133)之間，且分別和所述第一錐面(133)和所述第二錐面(133)平滑連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石油套管接頭，其特征在于，所述第一密封面(233)和所述第二密封面(237)為錐面或圓柱面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石油套管接頭，其特征在于，所述過盈配合面(13)與所述扭矩臺肩(11)之間形成圓弧形過渡面(131)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石油套管接頭，其特征在于，所述過盈密封面(23)與所述頂?shù)置?21)之間形成圓形倒角(231)，且所述圓形倒角(231)對應(yīng)的半徑小于所述過渡面(131)對應(yīng)的半徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石油套管接頭，其特征在于，所述第二套管端(2)還設(shè)有退刀槽(25 )，所述退刀槽(25 )位于所述第二套管端(2 )的內(nèi)螺紋與所述過盈密封面(23 )的連接處，且所述過盈密封面(23 )連接所述退刀槽(25 )和所述頂?shù)置?21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石油套管接頭，其特征在于，所述第一套管端(I)上的外螺紋和所述第二套管端(2)上的內(nèi)螺紋均為API偏梯形螺紋。
專利摘要本實用新型公開了一種石油套管接頭，屬于石油、天然氣鉆井領(lǐng)域。所述石油套管接頭包括第一套管端及第二套管端，第一套管端設(shè)有外螺紋，第二套管端設(shè)有內(nèi)螺紋，第一套管端的端面為傾斜的扭矩臺肩，第二套管端的端面為與扭矩臺肩相抵的傾斜的頂?shù)置?；第一套管端的外螺紋和扭矩臺肩之間設(shè)有過盈配合面；第二套管端的內(nèi)螺紋和頂?shù)置嬷g設(shè)有過盈密封面；過盈配合面和過盈密封面相互配合，且過盈配合面和過盈密封面上設(shè)有相互配合的兩級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)，保證了本實用新型的石油套管接頭分別在拉伸和壓縮載荷作用時的密封性能，提高了密封的可靠性；且每一級徑向金屬過盈密封結(jié)構(gòu)處的接觸壓力減少，降低了內(nèi)部的應(yīng)力水平，提高了使用可靠性。
文檔編號E21B17/08GK202755913SQ20122032304
公開日2013年2月27日 申請日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者申昭熙, 李磊, 馮春, 王建軍, 潘志勇, 王鵬, 宋生印 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所