專利名稱：用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種適用于石油鉆井完井、修補(bǔ)等領(lǐng)域的膨脹套管用的無(wú)接箍膨脹外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭，兩種接頭配套連接使用；屬于石油完井管具技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膨脹套管技術(shù)的研究是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它涉及石油鉆井、采油、完井、修井等各個(gè)領(lǐng)域，以及材料學(xué)、力學(xué)等各個(gè)方面，其中膨脹套管連接螺紋的設(shè)計(jì)、加工是實(shí)施膨脹套管技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。膨脹套管之間的連接螺紋一般采用不同于API螺紋的特殊螺紋，它要求這種螺紋在膨脹前后和膨脹過(guò)程中都能保持較好的密封性能和較高的連接強(qiáng)度，這對(duì)于一般的螺紋是很難做到的，必須是經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的特殊螺紋才能達(dá)到這一要求。膨脹套管是用普通API標(biāo)準(zhǔn)序列的套管下入技術(shù)套內(nèi)，然后用特殊工具和工藝將下入的套管膨脹至上層技術(shù)套管內(nèi)壁緊貼。由于膨脹套管用膨脹工具進(jìn)行膨脹時(shí)，螺紋連接結(jié)構(gòu)的結(jié)合處也發(fā)生徑向尺寸變大，若采用普通螺紋連接，膨脹變形后機(jī)械性能大大降低，不能滿足工況要求。因此，研究新型的適用于無(wú)接箍膨脹套管專用的膨脹螺紋接頭，突破膨脹套管關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)促進(jìn)膨脹套管的發(fā)展具有十分重要的技術(shù)效果。
發(fā)明內(nèi)容膨脹套管在實(shí)現(xiàn)機(jī)械膨脹和液壓膨脹過(guò)程中及膨脹后，其連接的螺紋接頭也需進(jìn)行膨脹，并要求其連接強(qiáng)度不下降，密封性能仍能達(dá)到套管內(nèi)壁屈服壓力；而普通螺紋無(wú)法滿足套管膨脹后的強(qiáng)度要求，大多在膨脹時(shí)就會(huì)發(fā)生撕裂或漏失現(xiàn)象，由此造成膨脹套管膨脹失敗。因此，本實(shí)用新型的目的是針對(duì)前述問(wèn)題，提供一種用于膨脹套管連接的無(wú)接箍膨脹外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭，以解決采用普通螺紋結(jié)構(gòu)膨脹變形后機(jī)械性能降低的問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案包括:—種用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹外螺紋接頭，在膨脹套管端口內(nèi)加工有外螺紋。該外螺紋采用偏梯形螺紋，螺紋齒形為倒鉤式，螺紋的副密封為逆向臺(tái)肩。所述的用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹外螺紋接頭進(jìn)一步包括:該外螺紋的導(dǎo)向面角α為15 20°，承載面角β為-5 -10°，逆向密封角Y為_(kāi)20 -30°。該外螺紋接頭具有與膨脹管體相同的內(nèi)徑。同時(shí)本實(shí)用新型還給出了一種用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹內(nèi)螺紋接頭，在膨脹套管端口內(nèi)加工有內(nèi)螺紋。該內(nèi)螺紋采用偏梯形螺紋，螺紋齒形為倒鉤式，螺紋的副密封為逆向臺(tái)肩。所述的用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹內(nèi)螺紋接頭進(jìn)一步包括:該外螺紋的導(dǎo)向面角α為15 20°，承載面角β為-5 -10°，逆向密封角Y為_(kāi)20 -30°。該內(nèi)螺紋 接頭具有與膨脹管體相同的外徑。[0013]上述方案中內(nèi)外螺紋接頭配套使用，具有相同的偏梯形螺紋、螺紋齒形和逆向臺(tái)肩；即具有相同的導(dǎo)向面角、承載面角和逆向密封角。配套連接后具有與膨脹管體相同的內(nèi)、外徑，即無(wú)接箍膨脹螺紋接頭。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:首先，由加工在膨脹套管上的公扣(即外螺紋接頭)和母扣(即內(nèi)螺紋接頭)通過(guò)可膨脹的螺紋相互配合而構(gòu)成的，為無(wú)接箍式套管接頭，可在外力作用下發(fā)生徑向膨脹，又避免了鐓粗的接箍對(duì)施工的影響。
其次，該螺紋采用改進(jìn)的偏梯形螺紋，具有良好的承載能力，接頭在拉伸載荷作用下，失效模式表現(xiàn)為斷裂失效，而不是發(fā)生滑脫失效，保證螺紋在膨脹過(guò)程中仍能基本保持接頭的整體性。其三，螺紋通過(guò)其導(dǎo)向面和承載面相互的錐面/錐面形式為主密封。主密封在內(nèi)壓作用下，具有很好的自密封能力。其四，副密封為逆向臺(tái)肩密封，公扣和母扣的螺紋兩端均加工有逆向臺(tái)肩，逆向臺(tái)肩在螺紋接頭連接后，可對(duì)連接螺紋實(shí)現(xiàn)兩端約束，防止膨脹過(guò)程中發(fā)生螺紋脫扣現(xiàn)象；逆向臺(tái)肩形成的副密封具有比直角臺(tái)肩更好的輔助密封效果，可以滿足膨脹套管對(duì)密封的性能要求。此外，螺紋的長(zhǎng)度和錐度可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況加以調(diào)整。螺紋接頭采用膨脹套管專用螺紋密封劑進(jìn)行輔助密封，增強(qiáng)螺紋密封效果?？傊?，本實(shí)用新型的螺紋接頭通過(guò)倒鉤式螺紋緊密咬和連接，強(qiáng)度高，具有多重金屬/金屬、金屬/非金屬密封設(shè)計(jì)，密封效果好，保證螺紋在膨脹過(guò)程中仍能基本保持接頭的整體性；配合優(yōu)選出的膨脹套管專用螺紋密封劑能夠有效提高膨脹螺紋膨脹后的密封性能。這種采用多重密封性能的膨脹螺紋在膨脹前后能夠達(dá)到嚴(yán)格的井下條件要求。

圖1為本實(shí)用新型的一種外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭連接后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為外螺紋接頭(即公扣示)意圖。圖3為內(nèi)螺紋接頭(即母扣)示意圖。圖4為膨脹螺紋接頭中的齒形局部放大圖。圖中，1.膨脹套管；2公扣；3母扣；4螺紋(包括內(nèi)和外)；5導(dǎo)向面；6承載面；7逆向臺(tái)肩。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。如圖1所示，在相鄰的膨脹套管I兩端分別加工帶有內(nèi)外螺紋4的母扣3和公扣2，帶外螺紋4的公扣2與帶內(nèi)螺紋4的母扣3相互連接，通過(guò)內(nèi)外螺紋4配合使膨脹套管I連接在一起，完成膨脹套管I的聯(lián)接。如圖f圖4所示，膨脹套管I的螺紋接頭采用不墩粗無(wú)接箍處理，為無(wú)接箍式套管接頭，該螺紋4采用改進(jìn)的偏梯形螺紋結(jié)構(gòu)，螺紋齒形為倒鉤式，螺紋4的導(dǎo)向面5角α為15 20°，承載面6角β為_(kāi)5'10°，主密封采用錐面/錐面形式，副密封為逆向臺(tái)肩7密封，公扣2和母扣3的螺紋4兩端均加工有逆向臺(tái)肩7，其逆向密封角Y為-2(Γ-30°。逆向臺(tái)肩7不僅起到螺紋4副密封作用，還可在一定程度上在螺紋4兩端相互充當(dāng)環(huán)形插接結(jié)構(gòu)，逆向臺(tái)肩7在螺紋4接頭連接后，可對(duì)連接螺紋4實(shí)現(xiàn)兩端約束，防止內(nèi)外螺紋4在膨脹套管I膨脹時(shí)變形、脫開(kāi)以及內(nèi)螺紋4膨脹后的擴(kuò)口現(xiàn)象，保證了膨脹后螺紋4光滑完整性。此外，螺紋4的長(zhǎng)度和錐度可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況加以調(diào)整；同時(shí)，螺紋4接頭采用膨脹套管I專用螺紋密封劑進(jìn)行輔助密封，增強(qiáng)螺紋4密封效果。膨脹螺紋接頭通過(guò)倒鉤式螺紋4緊密咬和，強(qiáng)度高，具有多重金屬/金屬、金屬/非金屬密封設(shè)計(jì)，密封效果好，保證螺紋4在膨脹過(guò)程中仍能基本保持接頭的整體性。該接頭螺紋采用改進(jìn)的偏梯形鉤式螺紋形式，采用錐面/錐面和逆向臺(tái)肩的密封方式，主密封在內(nèi)壓作用下，具有很好的自密封能力，逆向臺(tái)肩形成的副密封具有比直角臺(tái)肩更好的輔助密封效果，可以滿足膨脹套管對(duì)密封的性能要求；其內(nèi)外螺紋緊密咬和，強(qiáng)度高，具有多重金屬/金屬密封設(shè)計(jì)，密封效果好，保證螺紋在膨脹過(guò)程中仍能基本保持接頭的整體性。該螺紋具有良好的承載能力，接頭在拉伸載荷作用下，失效模式表現(xiàn)為斷裂失效，而不是發(fā)生滑脫失效，保證螺紋4在膨脹過(guò)程中仍能基本保持接頭的整體性。此外，優(yōu)選出的膨脹套管專用螺紋密封劑能夠有效提高膨脹螺紋膨脹后的密封性能，采用多重密封性能的膨脹螺紋4在膨脹前后能夠達(dá)到嚴(yán)格的井下條件要求，從而能大大提高了螺紋4膨 脹過(guò)程中的的安全性。
權(quán)利要求1.一種用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹外螺紋接頭，在膨脹套管端口內(nèi)加工有外螺紋，其特征在于:該外螺紋采用偏梯形螺紋，螺紋齒形為倒鉤式，螺紋的副密封為逆向臺(tái)肩。
2.如權(quán)利要求1所述的用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹外螺紋接頭，其特征在于:該外螺紋的導(dǎo)向面角α為15 20°，承載面角β為-5 -10°，逆向密封角Y為-2(Γ_30°。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹外螺紋接頭，其特征在于:該外螺紋接頭具有與膨脹管體相同的內(nèi)徑。
4.一種用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹內(nèi)螺紋接頭，在膨脹套管端口內(nèi)加工有內(nèi)螺紋，其特征在于:該內(nèi)螺紋采用偏梯形螺紋，螺紋齒形為倒鉤式，螺紋的副密封為逆向臺(tái)肩。
5.如權(quán)利要求4所述的用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹內(nèi)螺紋接頭，其特征在于:該外螺紋的導(dǎo)向面角α為15 20°，承載面角β為-5 -10°，逆向密封角Y為-2(Γ_30°。
6.如權(quán)利要求4或5所述的用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹內(nèi)螺紋接頭，其特征在于:該內(nèi)螺紋接頭具有 與膨脹管體相同的外徑。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于膨脹套管的無(wú)接箍膨脹外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭。分別由加工在膨脹套管上的公扣和母扣通過(guò)可膨脹的螺紋相互配合而構(gòu)成的，其中該螺紋采用改進(jìn)的偏梯形螺紋，螺紋齒形為倒鉤式，具有良好的承載能力，副密封為逆向臺(tái)肩密封，公扣和母扣的螺紋兩端均加工有逆向臺(tái)肩。兩種接頭配套連接使用，膨脹螺紋接頭通過(guò)倒鉤式螺紋緊密咬和連接，具有多重金屬/金屬密封設(shè)計(jì)，密封效果好，保證螺紋在膨脹過(guò)程中仍能基本保持接頭的整體性。
文檔編號(hào)E21B17/08GK203081336SQ201220733170
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者唐明, 沈?qū)W祥, 蔡鵬 , 馬建忠, 唐成磊, 寧學(xué)濤, 朱萬(wàn)勝, 騰照正, 朱海波, 吳柳根 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院