[发明专利]一种适用于刚性锥工具的膨胀套管金属密封接头

说明书

本发明公开了一种适用于刚性锥工具的膨胀套管金属密封接头，包括外螺纹接头和内螺纹接头；所述外螺纹接头由端部向内依次设置有第三负角度台肩、第一金属密封面、第一倒钩形螺纹以及第一负角度台肩；所述内螺纹接头在与外螺纹接头对应的位置设置有第四负角度台肩、第二金属密封面、第二倒钩形螺纹以及第二负角度台肩；所述外螺纹接头的第一负角度台肩和第一倒钩形螺纹之间设置有第一导向面；所述内螺纹接头的第二金属密封面和第二倒钩形螺纹之间设置有第二导向面；所述外螺纹接头的第一倒钩型螺纹与内螺纹接头的第二倒钩型螺纹相互啮合。本发明通过膨胀过程提高金属密封结构的密封性能，该膨胀套管接头强度高，膨胀后密封性能好而且可靠。

技术领域

本发明涉及金属密封接头技术领域，特别涉及一种适用于刚性锥工具的膨胀套管金属密封接头。

背景技术

膨胀套管技术是将套管柱以原始尺寸下入井底，然后用膨胀工具使套管内外径扩大约10％至30％左右而产生永久性变形，以达到预定工程目的的技术。该技术可用于钻井、完井、采油及修井等作业过程。

刚性锥是目前应用最广泛的膨胀工具，使用刚性锥实现套管柱膨胀的过程如图1所示。首先将膨胀套管柱下入到井眼中的预定位置。然后依靠高压液体驱动刚性锥在膨胀套管柱内部沿套管柱自下而上运动，由于刚性锥的外径大于膨胀套管的原始内径，当刚性锥通过膨胀套管时，膨胀套管的内外径会被膨胀扩大。利用刚性锥对膨胀套管膨胀时，要求膨胀后的套管接头具备较高的液体密封性能以维持驱动膨胀锥所需的液体压力。

目前所用的膨胀套管接头主要依靠橡胶圈实现密封，其结构示意图见图2。该接头由具有倒钩形螺纹的外螺纹接头和内螺纹接头组成，外螺纹接头还设置有密封槽和扭矩台肩。该接头结构的连接性能由倒钩形螺纹实现，密封性能主要由密封橡胶圈实现，控制上扣扭矩由扭矩台肩实现。这种采用弹性密封圈密封的膨胀套管接头具有以下缺点：

(1)在套管上扣过程中橡胶圈容易被外螺纹端部挤出密封槽；

(2)套管膨胀直径变大后，橡胶圈容易断裂。

因此，这种弹性橡胶圈密封方式无法确保膨胀套管接头的密封性能，可靠性低。

对于非膨胀套管的普通套管而言，目前有采用金属密封接头，但是这种已有的用于普通套管的金属密封结构不适用于膨胀套管。原因有两点：一是因为从使用来说，这种接头不需要膨胀扩径，所以其设计理念是上扣后使其金属密封面、螺纹以及台肩形成过盈配合，在管柱膨胀过程中，这种紧密配合会由于金属的相互挤压而使其配合关系发生改变从而容易使接头损坏而失去密封能力；另一方面，管柱膨胀后，这种接头的内、外螺纹接头都会向管柱内部回弹，且外螺纹接头的回弹幅度要大于内螺纹接头。从而导致内、外螺纹接头之间上扣后就过盈的密封表面出现分离，使接头的密封性能下降。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，本发明提供了一种适用于刚性锥工具的膨胀套管金属密封接头，通过膨胀过程提高金属密封结构的密封性能，为膨胀套管提供一种适合膨胀的膨胀套管接头，该膨胀套管接头强度高，膨胀后密封性能好而且可靠。

为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于刚性锥工具的膨胀套管金属密封接头，包括：相互连接的外螺纹接头和内螺纹接头；

所述外螺纹接头由端部向内依次设置有第三负角度台肩、第一金属密封面、第一倒钩形螺纹以及第一负角度台肩；所述内螺纹接头在与外螺纹接头对应的位置设置有第四负角度台肩、第二金属密封面、第二倒钩形螺纹以及第二负角度台肩；

所述外螺纹接头的第一负角度台肩和第一倒钩形螺纹之间设置有第一导向面；所述内螺纹接头的第二金属密封面和第二倒钩形螺纹之间设置有第二导向面；

所述外螺纹接头的第一倒钩型螺纹与内螺纹接头的第二倒钩型螺纹相互啮合。