[发明专利]抗腐蚀高气密封螺纹接头

说明书

技术领域

本发明涉及范围为完井生产管柱，具体的说，是一种保证高压含腐蚀介质气井安全高效开发的气密封螺纹接头台肩。

背景技术

中国西部气田具有高温（大于140°C）、高压（大于90MPa）、井深（大于5000m）、含腐蚀介质（CO₂、H₂S、CL^－）等特点，由于油套管螺纹接头在完井施工的不同阶段，在井下承受拉伸、压缩，内压和外压及弯曲复合载荷的作用，极易发生失效。目前在高温高压井中已使用的部分油套管发生了粘扣和气体泄漏现象，对起出的油套管接头观察，与流体直接接触的丝扣连接部位发生的腐蚀数量最多，其次为台肩部位。

目前采用的高气密封特殊螺纹接头台肩，均为直角或负角度扭矩台肩、双级直角台肩等，均未有台肩槽及内外型式双级台肩。上扣及压缩条件下，内外螺纹台肩接触，在外螺纹密封面内壁及内螺纹台肩内壁产生高应力区；高拉伸载荷下，台肩分离，造成应力腐蚀和缝隙腐蚀。因此，为确保高温高压井的安全开发，需要高性能的气密封螺纹接头油台肩进行改进。

发明内容

为了解决现有技术高气密封特殊螺纹接头，在上扣及压缩条件下，在外螺纹接头台肩密封面内壁及内螺纹接头台肩内壁产生高应力区，造成应力腐蚀；高拉伸载荷下，台肩分离，造成缝隙腐蚀的技术问题，本发明提供一种气密封螺纹接头，能够满足上扣、压缩及拉伸载荷下，保护主密封的作用，降低应力和消除缝隙腐蚀。

本发明的技术解决方案是：

一种抗腐蚀高气密封螺纹接头，包括外螺纹接头1和内螺纹接头2，所述外螺纹接头上设置有外螺纹接头台肩，所述内螺纹接头上设置有内螺纹接头台肩，其特殊之处在于：所述外螺纹接头台肩包括外螺纹主台肩12、外螺纹副台肩槽11，所述内螺纹接头台肩包括内螺纹主台肩槽22、内螺纹副台肩21，所述外螺纹主台肩12与内螺纹主台肩槽22相配合，所述外螺纹副台肩槽11与内螺纹副台肩21相配合。

上述外螺纹副台肩槽宽度Lw=2mm～3mm，所述外螺纹主台肩宽度Dw=2mm～3mm,所述外螺纹主台肩端面与外螺纹副台肩槽的距离Hw为10mm～11mm，所述外螺纹主台肩内壁与水平负方向的夹角Qw为80°～90°。

本发明有益效果：

1、本发明双级台肩抗压缩和过扭矩，台肩在上扣、拉伸及弯曲载荷下，形成有效密封接触，阻止腐蚀介质流体进入主密封；内压作用下台肩应力下降，接触压力提高。

2、本发明抗腐蚀高气密封螺纹接头将外螺纹副台肩槽宽度、内螺纹副台肩宽度控制在2～3mm，起到保护过扭矩与高压缩的作用；将外螺纹副台肩槽高度、内螺纹副台肩高度控制在10～11mm，可有效保护主密封和主台肩；将外螺纹主台肩内壁与水平负方向的夹角Qw控制在80°～90°，将内螺纹副台肩内壁水平正方向的夹角Qn控制在80°～90°，防止螺纹接头在上扣及复合载荷条件下主密封粘扣；将外螺纹主台肩宽度、内螺纹主台肩槽宽度控制在2～3mm，可在上扣及压缩载荷下保护主密封。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1是本发明外螺纹接头结构示意图；

图2是本发明内螺纹接头结构示意图；

图3是本发明在上扣后的状态图；

图4是本发明在内压下的状态图；

图5是本发明内压及拉伸载荷作用下的状态图。

具体实施方式

一种抗腐蚀高气密封螺纹接头，包括外螺纹接头1和内螺纹接头2，外螺纹接头上设置有外螺纹接头台肩，内螺纹接头上设置有内螺纹接头台肩，外螺纹接头台肩包括外螺纹主台肩12、外螺纹副台肩槽11，内螺纹接头台肩包括内螺纹主台肩槽22、内螺纹副台肩21，外螺纹主台肩12与内螺纹主台肩槽22相配合，外螺纹副台肩槽11与内螺纹副台肩21相配合。

外螺纹副台肩槽宽度Lw=2mm～3mm，外螺纹主台肩宽度Dw=2mm～3mm,外螺纹主台肩端面与外螺纹副台肩槽的距离Hw为10mm～11mm，外螺纹主台肩内壁与水平负方向的夹角Qw为80°～90°。

可根据具体工况的要求，选用不同规格的该结构形式的气密封螺纹接头套管。采用数控机床加工。接箍与管体同钢级或高一个钢级，内螺纹镀铜厚度≥15um，外螺纹喷丸表面硬化。上扣时两端均匀涂抹API螺纹脂，夹持接箍中部，工厂端采用最大扭矩上扣，现场端采用最佳扭矩上扣。

对规格177.8×10.36mm P110的套管接头采用有限元进行力学分析，表明在上扣、内压及拉伸载荷作用下，外螺纹台肩和内螺纹台肩能够有效接触；即使在拉伸载荷作用下，外螺纹台肩和内螺纹台肩有间隙，但由于外螺纹台肩内壁和内螺纹台肩槽本身有效接触形成密封，从而阻止了液体流入，保护主密封不受腐蚀。