[實用新型]抗腐蝕高氣密封螺紋接頭

有效

• 申請號: 201220299009.3
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN202706941U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 王建東;楊力能
• 申請（專利權）人: 西安三環科技開發總公司;中國石油集團石油管工程技術研究院
• 主分類號: E21B17/08
• 分類號: E21B17/08
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術領域

本實用新型涉及范圍為完井生產管柱，具體的說，是一種保證高壓含腐蝕介質氣井安全高效開發的氣密封螺紋接頭臺肩。

背景技術

中國西部氣田具有高溫（大于140°C）、高壓（大于90MPa）、井深（大于5000m）、含腐蝕介質（CO₂、H₂S、CL^－）等特點，由于油套管螺紋接頭在完井施工的不同階段，在井下承受拉伸、壓縮，內壓和外壓及彎曲復合載荷的作用，極易發生失效。目前在高溫高壓井中已使用的部分油套管發生了粘扣和氣體泄漏現象，對起出的油套管接頭觀察，與流體直接接觸的絲扣連接部位發生的腐蝕數量最多，其次為臺肩部位。

目前采用的高氣密封特殊螺紋接頭臺肩，均為直角或負角度扭矩臺肩、雙級直角臺肩等，均未有臺肩槽及內外型式雙級臺肩。上扣及壓縮條件下，內外螺紋臺肩接觸，在外螺紋密封面內壁及內螺紋臺肩內壁產生高應力區；高拉伸載荷下，臺肩分離，造成應力腐蝕和縫隙腐蝕。因此，為確保高溫高壓井的安全開發，需要高性能的氣密封螺紋接頭油臺肩進行改進。

發明內容

為了解決現有技術高氣密封特殊螺紋接頭，在上扣及壓縮條件下，在外螺紋接頭臺肩密封面內壁及內螺紋接頭臺肩內壁產生高應力區，造成應力腐蝕；高拉伸載荷下，臺肩分離，造成縫隙腐蝕的技術問題，本實用新型提供一種氣密封螺紋接頭，能夠滿足上扣、壓縮及拉伸載荷下，保護主密封的作用，降低應力和消除縫隙腐蝕。

本實用新型的技術解決方案是：

一種抗腐蝕高氣密封螺紋接頭，包括外螺紋接頭1和內螺紋接頭2，所述外螺紋接頭上設置有外螺紋接頭臺肩，所述內螺紋接頭上設置有內螺紋接頭臺肩，其特殊之處在于：所述外螺紋接頭臺肩包括外螺紋主臺肩12、外螺紋副臺肩槽11，所述內螺紋接頭臺肩包括內螺紋主臺肩槽22、內螺紋副臺肩21，所述外螺紋主臺肩12與內螺紋主臺肩槽22相配合，所述外螺紋副臺肩槽11與內螺紋副臺肩21相配合。

上述外螺紋副臺肩槽寬度Lw=2mm～3mm，所述外螺紋主臺肩寬度Dw=2mm～3mm,所述外螺紋主臺肩端面與外螺紋副臺肩槽的距離Hw為10mm～11mm，所述外螺紋主臺肩內壁與水平負方向的夾角Qw為80°～90°。

本實用新型有益效果：

1、本實用新型雙級臺肩抗壓縮和過扭矩，臺肩在上扣、拉伸及彎曲載荷下，形成有效密封接觸，阻止腐蝕介質流體進入主密封；內壓作用下臺肩應力下降，接觸壓力提高。

2、本實用新型抗腐蝕高氣密封螺紋接頭將外螺紋副臺肩槽寬度、內螺紋副臺肩寬度控制在2～3mm，起到保護過扭矩與高壓縮的作用；將外螺紋副臺肩槽高度、內螺紋副臺肩高度控制在10～11mm，可有效保護主密封和主臺肩；將外螺紋主臺肩內壁與水平負方向的夾角Qw控制在80°～90°，將內螺紋副臺肩內壁水平正方向的夾角Qn控制在80°～90°，防止螺紋接頭在上扣及復合載荷條件下主密封粘扣；將外螺紋主臺肩寬度、內螺紋主臺肩槽寬度控制在2～3mm，可在上扣及壓縮載荷下保護主密封。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。

圖1是本實用新型外螺紋接頭結構示意圖；

圖2是本實用新型內螺紋接頭結構示意圖；

圖3是本實用新型在上扣后的狀態圖；

圖4是本實用新型在內壓下的狀態圖；

圖5是本實用新型內壓及拉伸載荷作用下的狀態圖。

具體實施方式

一種抗腐蝕高氣密封螺紋接頭，包括外螺紋接頭1和內螺紋接頭2，外螺紋接頭上設置有外螺紋接頭臺肩，內螺紋接頭上設置有內螺紋接頭臺肩，外螺紋接頭臺肩包括外螺紋主臺肩12、外螺紋副臺肩槽11，內螺紋接頭臺肩包括內螺紋主臺肩槽22、內螺紋副臺肩21，外螺紋主臺肩12與內螺紋主臺肩槽22相配合，外螺紋副臺肩槽11與內螺紋副臺肩21相配合。

外螺紋副臺肩槽寬度Lw=2mm～3mm，外螺紋主臺肩寬度Dw=2mm～3mm,外螺紋主臺肩端面與外螺紋副臺肩槽的距離Hw為10mm～11mm，外螺紋主臺肩內壁與水平負方向的夾角Qw為80°～90°。

可根據具體工況的要求，選用不同規格的該結構形式的氣密封螺紋接頭套管。采用數控機床加工。接箍與管體同鋼級或高一個鋼級，內螺紋鍍銅厚度≥15um，外螺紋噴丸表面硬化。上扣時兩端均勻涂抹API螺紋脂，夾持接箍中部，工廠端采用最大扭矩上扣，現場端采用最佳扭矩上扣。

對規格177.8×10.36mm?P110的套管接頭采用有限元進行力學分析，表明在上扣、內壓及拉伸載荷作用下，外螺紋臺肩和內螺紋臺肩能夠有效接觸；即使在拉伸載荷作用下，外螺紋臺肩和內螺紋臺肩有間隙，但由于外螺紋臺肩內壁和內螺紋臺肩槽本身有效接觸形成密封，從而阻止了液體流入，保護主密封不受腐蝕。