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1、10申请公布号CN102071881A43申请公布日20110525CN102071881ACN102071881A21申请号201110038018722申请日20110215201010579299220101208CNE21B17/0820060171申请人中国石油集团石油管工程技术研究院地址710065陕西省西安市电子二路32号申请人西安三环科技开发总公司72发明人王建东杨力能冯耀荣秦长毅杨龙宋生印易晓明刘文红74专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211代理人王少文54发明名称气井用套管气密封螺纹接头57摘要本发明涉及气井用套管气密封螺纹接头，包括螺纹接头、设置在螺纹接头间的。
2、扭矩台肩和主密封，主密封包括靠近扭矩台肩的第一密封和靠近螺纹接头的第二密封；第一密封为锥面/锥面密封结构，第二密封为锥面/球面密封结构；所述扭矩台肩为4555扭矩台肩。本发明解决了现有气井管柱气密封螺纹接头容易出现粘扣、密封不稳、台肩失效、台肩腐蚀泄露等技术问题，本发明具有良好的密封完整性，能够确保套管柱的结构和密封完整性。66本国优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图5页CN102071885A1/1页21一种气井用套管气密封螺纹接头，包括螺纹接头、设置在螺纹接头间的扭矩台肩1和主密封，其特征在于所述主密封包括靠近扭矩台肩1的第一。
3、密封2和靠近螺纹接头的第二密封3；所述第一密封为锥面/锥面密封结构，所述第二密封为锥面/球面密封结构；所述扭矩台肩为4555扭矩台肩。2根据权利要求1所述的气井用套管气密封螺纹接头，其特征在于所述扭矩台肩为5扭矩台肩。3根据权利要求1或2所述的气井用套管气密封螺纹接头，其特征在于所述第一密封的锥面的锥度为16112，所述第二密封的锥面的锥度与第一密封的锥面相等；所述第二密封的球面的圆弧R半径为6090MM。4根据权利要求3所述的气井用套管气密封螺纹接头，其特征在于所述主密封长度H为36MM；所述扭矩台肩宽度L为46MM。5根据权利要求3所述的气井用套管气密封螺纹接头，其特征在于所述接头螺纹为A。
4、PI偏梯形螺纹。6根据权利要求5所述的气井用套管气密封螺纹接头，其特征在于所述API偏梯形螺纹的螺纹导向面角度1为1045；螺纹承载面角度2为330。权利要求书CN102071881ACN102071885A1/3页3气井用套管气密封螺纹接头技术领域0001本发明涉及一种天然气井用套管螺纹接头，尤其涉及一种可实现高温高压气井安全开采的套管特殊螺纹接头。技术背景0002石油天然气开发中，所采用的套管是由螺纹拧接连接组成的套管柱，螺纹是管柱中的最薄弱环节，其结构完整性、密封完整性和可靠性，严重影响油田的安全生产和管柱寿命。0003国内外气密封特殊螺纹主要扣型是VAM、3SB、NSCC、BGC、WS。
5、P、TPCQ、APIBC扣等。0004气田具有高温、高压含腐蚀介质等特点，由于气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气套管发生了粘扣和气体泄漏现象，对起出的气套管接头观察，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。因此，为确保高温高压井的安全开发，需要高性能的特殊螺纹接头气套管。0005针对高温、高压含腐蚀介质气井，目前主要采取的气密封技术措施是采用金属/金属密封和扭矩台肩配合，一般为两级台肩一级主密封，密封结构有球面/曲面、锥面/锥面、球面/锥面、柱面/柱面、球面/柱面；台肩。
6、一般采用90扭矩台肩、15扭矩台肩和20扭矩台肩。0006现有气密封技术存在的主要问题00071锥面/锥面、柱面/对柱面密封具有接触压力峰值高、接触长度均接触压力低的特点，所以存在易粘扣的技术问题。00082球面/锥面、球面/柱面密封具有接触压力峰值低、接触长度低、平均接触压力高的特点，所以存在密封不稳定的技术问题。00093采用90扭矩台肩，在拉伸载荷下台肩易分离。00104采用15扭矩台肩和20扭矩台肩，压缩载荷下台肩易发生剪切断裂失效。00115、现有各种气密封均容易出现台肩腐蚀现象，造成密封泄漏。发明内容0012为了解决现有气井管柱气密封螺纹接头容易出现粘扣、密封不稳、台肩失效、台肩腐。
7、蚀泄露等技术问题，本发明提出了一种气井用套管气密封螺纹接头。0013本发明的技术解决方案是0014一种气井用套管气密封螺纹接头，包括螺纹接头、设置在螺纹接头间的扭矩台肩1和主密封，其特殊之处在于所述主密封包括靠近扭矩台肩1的第一密封2和靠近螺纹接头的第二密封3；所述第一密封为锥面/锥面密封结构，所述第二密封为锥面/球面密封结构；所述扭矩台肩为4555扭矩台肩。0015上述扭矩台肩为5扭矩台肩。说明书CN102071881ACN102071885A2/3页40016上述第一密封的锥面的锥度为16112，所述第二密封的锥面的锥度与第一密封的锥面相等；所述第二密封的球面的圆弧R半径为6090MM。0。
8、017上述主密封长度H为36MM；所述扭矩台肩宽度L为46MM。0018上述接头螺纹为API偏梯形螺纹。0019上述API偏梯形螺纹的螺纹导向面角度1为1045；螺纹承载面角度2为330。0020本发明所具有的有益效果00211、本发明采用5扭矩台肩和两级密封的结构形式，5扭矩台肩具有抗过扭矩和抗压缩的作用，两级密封可防止粘扣及保证密封完整性，从而保证上扣后台肩具有较低的复合应力/接触应力，可预防台肩的应力腐蚀和抗压缩失效问题。锥面/锥面和锥面/球面两级密封，可保证在复合载荷内压和拉伸载荷作用下具有良好的密封完整性，明显优于目前采用的单级密封结构。00222、本发明特殊螺纹接头套管可满足高温、。
9、高压含腐蚀介质等苛刻工况复合载荷的需要，具有抗粘扣和过扭矩的性能、复合载荷下连接和密封性能、连接处内壁具有低复合应力。压缩效率40和拉伸达到等管体，在VME95材料屈服强度包络线载荷条件下不发生泄漏，确保套管柱的结构和密封完整性。00233、本发明可用于高温、高压气井深井、超深井、定向井和水平井。附图说明0024图1为本发明结构示意图；0025图2为本发明各部分的关系示意图；0026图3为上扣后的密封面及台肩面应力分布图；0027图4为内压作用下密封面及台肩面应力分布图；0028图5为内压73MPA加拉伸至失效时流体穿透密封的长度示意图；0029图6为复合载荷气密封试验加载点示意图；0030附。
10、图标记为1扭矩台肩；2第一密封；3第二密封；4储油退刀槽；5螺纹承载面；6螺纹导向面；0扭矩台肩倾角；1螺纹导向面角度；2螺纹承载面角度；H主密封长度；R第二密封的球面的圆弧半径；L扭矩台肩宽度；H储油退刀槽高度。具体实施方式0031本发明螺纹接头是由5角扭矩台肩、两级主密封面锥面锥面、锥面球面、储油和退刀槽、螺纹面组成。台肩逆向角度为5；螺纹导向面角度为1045；螺纹承载面角度为330；主密封长度为3MM6MM，锥度为16112；主密封圆弧半径为60MM90MM；主密封台肩宽度4MM6MM；储油退刀槽高度为6MM11MM。0032本发明的接头螺纹以API偏梯形螺纹为基础，调整内外螺纹的中径就。
11、可以完成，而不需改变内外接头螺纹的其余参数。0033本发明各部分的功能00341、扭矩台肩上扣定位，抗过扭矩，降低台肩处应力集中；00352、第一密封锥面/锥面增加密封接触长度及稳定性；说明书CN102071881ACN102071885A3/3页500363、第二密封锥面/球面在复合载荷作用下，保持密封接触压力；00374、储油及退刀槽功能储存多余螺纹脂及内螺纹加工退刀；00385、承载面角度2小于3功能提高抗拉伸和弯曲的能力；00396、导向面角度1大于10功能保证上扣不粘扣。0040本发明可根据具体工况的要求，选用不同规格的该特殊螺纹套管。加工时，首先加工内外螺纹密封面，然后加工扭矩台肩。
12、，最后再加工螺纹结构。接箍与管体同钢级，内螺纹镀铜或磷化层20UM厚，外螺纹表面可喷丸硬化。上扣时两端均匀涂抹API螺纹脂，夹持接箍，工厂端采用最大扭矩上扣，现场端采用最佳扭矩上扣。0041本发明技术效果验证本发明设计采用有限元分析和实物试验验证，表明在上扣、内压及拉伸载荷作用下，该螺纹结构形式具有良好的密封性能和降低台肩应力的作用。对规格1397917MMN80的套管进行力学分析，有限元分析结果见图3至图5所示，上卸扣试验结果经3次上扣、3次卸扣和1次过扭矩试验均无粘扣发生，上扣扭矩规定见表1。在VME85复合载荷包络线及热循环条件下下无泄漏发生，拉伸失效载荷达到等管体要求。0042表1上扣扭矩N/M0043规格MM钢级最大最佳最小1397917N80650060005500说明书CN102071881ACN102071885A1/5页6图1图2说明书附图CN102071881ACN102071885A2/5页7图3说明书附图CN102071881ACN102071885A3/5页8图4说明书附图CN102071881ACN102071885A4/5页9图5说明书附图CN102071881ACN102071885A5/5页10图6说明书附图CN102071881A。