[发明专利]稠油热采井用特殊螺纹接头

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻探、开发和生产技术领域，更具体地讲，涉及一种稠油热采井用特殊螺纹接头。

背景技术

由于API圆螺纹密封性能优良而偏梯形螺纹抗拉强度高，所以这两种螺纹接头被广泛使用。然而深井、超深井、大位移井、水平井以及高温高压气井等苛刻井中管柱受力复杂，螺纹接头要承受复杂的载荷，传统的API圆螺纹和偏梯形螺纹已不能满足其使用要求，性能优良的特殊螺纹接头开始被研究和应用。近年来，带密封面和平面台肩的特殊螺纹接头开始在稠油热采中使用，但由于高温及交变温度载荷的影响，螺纹接头泄漏、滑脱、损坏等现象仍然比较严重，管柱的损坏严重影响了油田的正常生产，而且造成了巨大的经济损失。稠油开采中螺纹接头发生的失效主要是材料在高温下发生蠕变以及蒸汽吞吐过程中的温度交变载荷造成的，另外高温高压蒸汽作用下螺纹接头内部过高的热应力也会对接头的密封完整性和结构完整性产生重要影响，所以稠油热采井用螺纹接头要求具有高的抗拉伸和抗压缩性能以及良好的密封性能。带密封面和平面台肩的特殊螺纹接头由于外螺纹密封面小端到台肩面距离短，在承受大的弯曲时一侧台肩面要承受很大的弯曲压应力，而另一侧台肩面的压应力变得很小甚至和外螺纹端面分离，所以大的扭矩会使接头在弯曲变形时使台肩面承受的应力严重不均进而导致台肩面发生损坏或密封性能降低甚至消失。

常规API偏梯形螺纹接头所受扭矩和径向过盈均需螺纹来承担，所以其抗扭矩和抗弯曲能力更是不足。所以，使用带密封面和平面台肩的特殊螺纹接头和常规API螺纹接头在稠油热采中使用时，接头的上扣扭矩不能很大，抗弯曲能力也非常有限。

发明内容

本发明目的是提供一种能够承受高扭矩和大弯曲的螺纹接头，提高螺纹接头在稠油热采作业中的安全可靠性。

为了解决稠油热采中螺纹接头不能承受高扭矩和大弯曲的问题，提高螺纹接头在稠油热采作业中的安全可靠性，本发明提供了一种稠油热采井用特殊螺纹接头，所述技术方案如下：

一种稠油热采井用特殊螺纹接头，所述螺纹接头包括彼此啮合的外螺纹接头和内螺纹接头，所述外螺纹接头和内螺纹接头的螺纹段在API标准偏梯形螺纹的基础上作了改进，所述内螺纹接头的螺纹末端及所述外螺纹接头的端部各成型一台肩面，所述内螺纹接头的台肩面与所述外螺纹接头的台肩面形成卡合的配合结构，所述台肩面包括直角台肩面和V型台肩面，所述直角台肩面成型于螺纹接头的内壁处，并与所述螺纹接头的中心线垂直；

所述的V型台肩面包括彼此连接的台肩斜面I和台肩斜面II；

所述台肩斜面I的起始点与所述直角台肩面的末端连接，其与所述螺纹接头中心线所呈夹角α为15～18°；

所述的台肩斜面I与台肩斜面II通过过渡圆弧连接，所述台肩斜面II与所述螺纹接头的中心线所呈夹角β为60～63°。

优选地，所述直角台肩面沿所述螺纹接头的径向高度为2～3mm。

进一步地，所述外螺纹接头的过渡圆弧半径为0.6～0.8mm，所述内螺纹接头的过渡圆弧半径为0.3～0.5mm。

进一步，所述内螺纹接头最末端的一牙完整螺纹至其所述台肩面之间成型有螺纹消失段，所述螺纹消失段为所述内螺纹接头内壁的延伸面；

所述外螺纹接头的端部外圆周处成型一外螺纹端部锥面，所述外螺纹端部锥面平行于其外螺纹的齿顶面且偏向所述外螺纹接头的中心线，所述外螺纹端部锥面与其螺纹部分圆弧过渡；

所述螺纹消失段与所述外螺纹端部锥面之间形成一环隙。

优选地，所述环隙的间距为0.3～0.5mm。

最优选，所述的偏梯形螺纹包括螺纹导向面和螺纹承载面，所述的螺纹导向面与垂直于所述螺纹接头中心线的平面夹角γ为7.5～8°，所述螺纹承载面与垂直于所述螺纹接头中心线的平面夹角θ为1.5～2°。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

A.本发明通过在台肩面上成型不对称的V型台肩面和直角台肩面，螺纹上扣后，在高扭矩和大弯曲作用下，不对称的V型台肩面始终有一面保持紧密接触，台肩面处外螺纹接头的内表面和内螺纹接头的内表面始终保持在同一曲面内，大大降低了台肩处由于几何差异发生缝隙腐蚀的可能性，综合考虑螺纹接头在高扭矩、大弯曲、大的轴向拉伸力或压缩力下的变形形式，在保证整体协调一致的同时，其密封性能优良，提高了螺纹接头在高扭矩和大弯曲条件下稠油热采的安全可靠性。