[实用新型]双级台阶式密封特殊扣连接结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双级台阶式密封连接结构。

背景技术

石油天然气在世界能源乃至整个经济领域均占有极其重要的战略地位， 伴随着世界经济的快速发展以及对能源需求的不断增加，石油天然气的勘探 开发力度也在不断加大。随着地质结构的愈加复杂和钻井深度的不断增加， 加上成本因素，国内外各大油田对油井管的使用性能、安全可靠性以及性价 比等提出了更高的要求。

在石油及天然气钻采行业，油井管的市场需求量非常巨大。有关统计显 示，包括构成油气井主体结构的套管及采油、采气用油管在内，全世界每年 油井管的需求量超过一千万吨。

长期以来，符合API(AmericanPetroleumInstitute－美国石油学会) 标准规范的管螺纹(简称API螺纹)油井管由于具有技术成熟、通用性强、 易于加工等优点，一直被广泛应用。但API螺纹由于结构设计方面的原因， 存在着许多难以克服的性能缺陷，如：API圆螺纹的抗拉强度较低、气密封 性能及抗粘扣性能较差，易粘扣；API偏梯形螺纹虽然抗拉强度较高，但螺 纹接头的气密封性能与API圆螺纹相比却有所降低，抗粘扣性能虽稍好于 API圆螺纹，但仍然不是十分理想。

基于API圆螺纹、偏梯螺纹存在的性能缺陷，国内外主要的油井管生产 厂也都相继开发了各自的特殊扣螺纹来替代普通的API螺纹，大部分为带有 端部金属密封结构的气密封特殊扣产品，密封部位由紧邻的密封面及扭矩台 肩组成，其中密封面为锥面或球面，内外接头密封面在上扣后达到径向过盈， 一次来达到气密封的目的；内外接头的台肩面在上扣后达到轴向过盈，一方 面能保证内外接头上扣位置的准确性，另一方面能提供一定的抗压缩能力和 抗过扭能力。但是此设计存在以下弊端：

1、紧邻的密封面和台肩面受力会互相影响，在内外接头上扣后整个密 封鼻端同时受到轴向的压缩力和径向的密封过盈力，其中径向的密封过盈力 大小是由设计的密封过盈量大小决定的，变化不大；但是轴向的压缩力会随 着整体接头所受的压缩或过扭力升高而随之升高，当接头处于高压缩或高过 扭的状态时，鼻端等效受力很容易达到材料的屈服强度，从而导致密封部位 发生形变，密封面无法达到设计的压力值，因此管串中的气体发生泄漏。

2、在内外接头上扣过程中，当台肩产生过盈时会产生一定的轴向压缩 力，此时内外接头的密封面仍处于滑动摩擦状态，密封面所受的等效应力大 小将会直接影响密封面的抗粘扣能力，所受应力越大，密封面越容易发生粘 扣。因此台肩产生的压缩力将会降低接头密封面的抗粘扣能力。

发明内容

针对现有技术中结构上的不足，本实用新型的目的是提供一种双级台阶 式密封连接结构，以利于改善常规特殊扣螺纹在受到压缩或过扭时气密封能 力不足，以及上扣过程中密封面容易产生粘扣的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供双级台阶式密封螺 纹连接结构，该结构包括有一个端部带有外螺纹的套管和一个带有内螺纹的 接箍旋合拧接，其中：所述套管外螺纹和接箍的内螺纹的密封部位的形状均 为上下二级台阶状，上级台阶和下级台阶均由一个顶面和一个侧面组成。

所述套管外螺纹和接箍的内螺纹密封部位的上级台阶顶面在公母螺纹 上扣后达到径向过盈，以保障接头具有气密封能力；所述内外螺纹密封部位 的下级台阶的侧面在上扣后达到轴向过盈，以保证旋合拧接部位准确的上扣 位置及一定的抗压缩抗过扭能力。

本实用新型的效果是通过将密封面和台肩设计为一定间隔距离，密封面 只承担径向过盈力，台肩面主要承担轴向压缩力或过扭导致的压缩力，来降 低密封面所受到轴向压缩力的影响，使得使得双级台阶式密封特殊扣连接的 密封面所受的复合应力值降低，因此其抗粘扣能力得以增强，同时接头在受 到高压缩，高过扭受力时，密封面材料不会轻易发生局部屈服变形，以此能 保证设计的气密封能力不发生降低。

附图说明

图1是本实用新型的双台阶密封连接结构示意图。

A、外螺纹密封部位B、内螺纹密封部位

C、上级台阶顶面密封面D、下级台阶侧面台肩面

E、上级台阶侧面F、下级台阶顶面

具体实施方式

结合附图对本实用新型的双台阶密封连接结构加以说明。