[实用新型]一种低应力高密封性能的油套管用金属密封接头

说明书

技术领域

本实用新型属于油套管技术领域，具体涉及一种低应力高密封性能的油套管用金属密封接头。 

背景技术

油套管是油气田勘探开发中的重要物资基础，是地下油气资源通向地面的重要通道。由于服役工况的复杂，如温度、井深等日益增加，尤其是随着各种新钻井、完井技术的出现和资源需求所致的超深气田开发，常规API螺纹接头已经满足不了应用要求，具有金属密封的特殊接头在油气开发中获得了越来越多的应用。目前市场上多数特殊接头的设计均通过了全尺寸试验验证，但在使用过程中发现，50%以上的高压深井超深井的油套管管柱出现泄漏现象，需要花费数千万元去修井、更换油管接头。经过分析，造成这种现象的主要原因是目前带金属密封结构的油套管特殊接头密封面处的接触压力过大，经过井下疲劳载荷作用，密封面上产生微损伤；同时具有过大应力的部位在腐蚀性介质冲击下产生腐蚀损伤，从而使得接头出现泄漏，油套管之间的环空压力增加影响油气开采安全。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供了一种为满足高压深井超深井的油套管管柱的服役工况需求而设计了一种低应力高密封性能的油套管用金属密封接头，解决目前常用的特殊接头在井下出现泄漏、冲击/应力腐蚀损伤等问题，延长井下管柱的使用寿命，降低油气开采成本。 

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种低应力高密封性能的油套管用金属密封接头，包括有一带外螺纹3的管体1和带内螺纹9的接箍2，其特点是接箍2两端结构相对称，在接箍2中间的内螺纹9的端部有专用于密封的金属内密封面11，内螺纹9通过退刀槽10与内密封面11相连，与内密封面11相邻的端部设有内扭矩台肩14，内圆柱面12是从内密封面11到内扭矩台肩14的过渡面，更靠近管体1端部设有外密封面5，在管体1的端部设有外扭矩台肩8，外螺纹3与外密封面5之间设有过渡锥面4，外圆柱面6是从外密封面5到外扭矩台肩8的过渡面，外密封面5的主要密封锥面与管体1的轴向角a为16°，在密封直径检测点16左侧0.1mm 的转折点17处，外密封面5的密封锥面角v为15°~15.8°，内密封面11的主要密封锥面与管体1的轴向角b为16°，在密封直径检测点15右侧0.1mm的转折点18处，内密封面11的密封锥面角y为15°~15.8°。  

所述的外圆柱面6与外扭矩台肩8之间的圆角7的半径为1～1.3mm，外扭矩台肩8与管体1接头处的径向的夹角θ为逆向1°～3°。 

所述的内圆柱面12与内扭矩台肩14之间的圆角13的半径为0.4~0.8mm，内扭矩台肩14与管接头径向的夹角β为逆向1°～3°。 

所述的外密封结构包括过渡锥面4、外密封面5、外圆柱面6、圆角7和外扭矩台肩8，其长度L为8～15mm，外密封面5距外扭矩台肩8的长度H为4～8mm。 

    所述的内密封结构包括退刀槽10、内密封面11、圆柱面12、圆角13和内扭矩台肩14，其长度K为8～15mm，内密封面11距内扭矩台肩14的长度F为4～8mm。 

所述的外密封面5的控制点距端部外扭矩台肩8的距离为4~8mm。 

所述的起连接作用的外螺纹3、内螺纹9为符合API标准的偏梯形螺纹。 

所述的内密封面11、外密封面5的长度为8～15mm，内密封面11的控制点距内扭矩台肩14为4～8mm，外密封面5的控制点距端部外扭矩台肩8的距离为4~8mm，所述的外螺纹3与过渡锥面4连接处的螺纹的倾角为30°。 

外螺纹3也是按API标准偏梯形螺纹加工而成。 

本实用新型的有益效果是： 

本实用新型的效果是在充分利用了成熟的API标准偏梯形螺纹标准及加工技术，增加了金属对金属的密封结构和上扣连接定位的台肩结构，能满足高压深井超深井的油套管管柱的服役工况需求，具有气密封性能高、接头内部应力低、不易粘扣的良好使用特性；

由于设计了变角度锥面密封结构、逆向1°～3°的外扭矩台肩8和内扭矩台肩14，减小了接头的金属密封过盈量，从而降低了接头内部的应力，同时保证了接头的密封可靠性，该接头的金属密封结构具有较低的接触压力，减少了螺纹及金属密封面在上扣连接时发生粘扣的可能性，提高了螺纹的抗磨损能力，避免了高压高速流体对接头的冲击与腐蚀作用，同时保证了接头的气体内压密封强度与管体的内屈服强度；