[發明專利]一種金屬到金屬密封回接連接器

有效

• 申請號: 200910244339.5
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN101769146A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 曹川;侯福祥;尹洪偉
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B43/013
• 分類號: E21B43/013;F16J15/06
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 李玉明

技術領域

本發明涉及海洋油氣鉆探技術領域，特別涉及海洋油氣井完井時的一種連接海面采油平臺到水下井口的管線回接的密封連接接頭。

背景技術

目前，在淺海開采油氣時，浮動式鉆井平臺打好一口井后，采用固定式海面采油平臺進行采油生產。固定式海面采油平臺到海底井口有很長距離，要用回接管柱從海底井口連接到固定式生產平臺上。在回接管柱的下端通過回接連接器與海底的水下井口頭連接。回接管柱根據水深一般在幾十米到上千米不等。通過回接管柱和回接連接器來隔離海水，建立一條由海平面到海底的采油采氣的通道。為了確保安全，防止發生事故，通常要采用兩層以上的回接管柱，當最外層回接管柱下端的回接連接器與外層水下井口頭相連接后，內層回接管柱在外層回接管柱內，用回接連接器與內層水下井口頭上的套管懸掛器相連接，完成一口淺海油井的回接。在海面采油平臺上建立好采油樹后，在最內層的回接管柱中下入油管便能進行采油、采氣作業。

在采油、采氣過程中，內層回接管柱連接的回接連接器，通常要承受很高的壓力，對密封性能要求相當高。普通的回接連接器的密封材料采用的是橡膠，橡膠密封材料在惡劣的環境中容易失效或者老化其耐高壓的能力差。采用橡膠密封材料進行密封，遠遠不如金屬對金屬密封。所以很多海上油氣井的回接連接機構中都采用的金屬到金屬密封，但金屬到金屬密封機構復雜精度高，開啟密封需要很大壓力。一般在完成回接管柱連接后，須要多下一次鉆柱攜帶專用密封開啟工具進行開啟，才能實現密封功能。而在海上作業成本高，多下一次鉆柱便會增加油氣井的開發成本。

發明內容

本發明的目的是：提供一種金屬到金屬密封回接連接器，能通過對重力鎖環的旋轉連接，實現內層回接管柱與水下井口頭套管懸掛器安全可靠地連接；并且同時對組合式金屬膨脹密封環實施開啟，實現回接連接器上的金屬到金屬密封，從而減少下鉆柱次數，節約施工成本。

本發明采用的技術方案是：金屬到金屬密封回接連接器，包括回接連接器本體、重力鎖環、橡膠密封圈、上部金屬密封環、下部金屬密封環、剪釘和密封環基座。

回接連接器本體圓筒狀，回接連接器本體上端有內螺紋，內螺紋能與回接管柱下端外螺紋相連接。其特征在于：在回接連接器本體中部的內壁上分布有凹陷的扭轉鍵槽，扭轉鍵槽能使后續下入的專用扭轉工具上扭轉鍵的端部插入配合，專用扭轉工具帶動扭轉鍵轉動，同時帶動回接連接器本體旋轉。因此，回接連接器本體中部內壁上分布的凹陷扭轉鍵槽的形狀可以是圓形或多邊形。

在回接連接器本體外壁有一個向下的斜面臺階，當金屬到金屬密封回接連接器入到水下井口頭內時，回接連接器本體1的斜面臺階12能坐在水下井口頭內的套管懸掛器上端面上，用于對金屬到金屬密封回接連接器的支撐。

在回接連接器本體外壁上并在斜面臺階下部有環形凹槽，在環形凹槽內卡放有重力鎖環。在環形凹槽內，并在環形凹槽的上部均勻分布有圓弧形凸臺，圓弧形凸臺的凸起組成外接圓的外徑小于重力鎖環的外徑。當重力鎖環放入環形凹槽中時，圓弧形凸臺卡入到重力鎖環中相對應的卡槽中，圓弧形凸臺能承受回接連接器本體旋轉時帶來的反扭矩。為了使重力鎖環容易進入環形凹槽內，所述的環形凹槽的下平面是斜面，環形凹槽的下平面與環形凹槽的底平面的夾角為93～120°之間。

重力鎖環為圓環柱形，重力鎖環內壁為圓柱形，重力鎖環內徑與回接連接器本體的環形凹槽外徑相同，重力鎖環外壁從上到下是縱截面為鋸齒形的螺紋，鋸齒形螺紋的較好形狀是：鋸齒形螺紋橫截面的上平面垂直回接連接器本體的中心線，鋸齒形螺紋橫截面的下平面與回接連接器本體中心線的夾角在45～70°之間。重力鎖環有縱向斷開口。重力鎖環的縱向斷開口的寬度在2～200毫米之間。當重力鎖環受到向外的徑向力時斷開口寬度增長，重力鎖環向外擴張。重力鎖環的下端面與重力鎖環內壁軸線的夾角為93～120°之間。重力鎖環上端沿圓周均勻分布有與圓弧形凸臺位置相對應的卡槽(上豁口)。將重力鎖環套入回接連接器本體的環形凹槽內卡槽與圓弧形凸臺相嵌，卡槽與圓弧形凸臺用于承受回接連接器本體在旋轉時帶來的反扭矩，即接連接器本體在旋轉時圓弧形凸臺推動重力鎖環一起旋轉。

在回接連接器本體外壁上并在環形凹槽下部有密封圈槽，在密封圈槽內有橡膠密封圈。當回接連接器本體下端插入水下井口頭的套管懸掛器內，并與套管懸掛器內徑配合，橡膠密封圈起到臨時密封作用。