外径扩大的等直径钻井连续油管连接器制造技术

本发明专利技术提供一种外径扩大的等直径钻井连续油管连接器，包括连续油管上接头总成、连续油管下接头总成和中间接头总成，连续油管上接头总成与连续油管下接头总成螺纹连接在中间接头总成的两端，共同组成一个内径与外径相等的同轴圆筒。连续油管上接头总成包括上密封接头、上接头外壳、上接头固定锥形卡瓦、上接头活动锥形卡瓦和上接头连接器；中间接头总成包括中间上旋转接头和中间上固定接头；连续油管下接头总成包括下密封接头、下接头外壳、下接头固定锥形卡瓦、下接头活动锥形卡瓦和下接头连接器。本发明专利技术具有综合性强、针对性强、拉力和扭矩大、应用范围广、结构简单、操作方便等优点，还有效降低了地面滚筒上连续油管内循环水功率的损耗。

【技术实现步骤摘要】
外径扩大的等直径钻井连续油管连接器
本专利技术属于石油与天然气工程
，更为具体地，涉及一种外径扩大的等直径钻井连续油管连接器，用于连续油管与连续油管的旋转上扣连接，尤其是在需要传递大轴向拉力和周向扭矩的深井和超深井连续油管钻井等井下作业，受公路运输高度的限制，单个滚筒上连续油管长度不能太长，对深井和超深井连续油管作业时，需将多个滚筒连续油管连接起来，实现连续油管与连续油管之间的大拉力和大扭矩的传递；同时由于连续油管在滚筒上缠绕弯曲作用，导致流过连续油管内水眼的流体容易形成二次涡流，从而极大地增加了滚筒上连续油管内水眼流体循环压耗，因此从减小滚筒循环压耗的角度，需要单个滚筒长连续油管替换成多个滚筒短的连续油管进行井下作业，达到有效降低地面滚筒循环压耗的目的；另外，滚筒上(或井下)的连续油管不能旋转，而连续油管与连续油管之间的连接通常需要旋转上扣才能实现连接，因此需要特殊的连接器才能满足要求；本连接器采用连续油管内孔加卡瓦胀紧、外加通过切割连续油管返向折叠和外卡瓦锁紧的方式，实现大的轴向拉力的传递，采用滑套机构实现连接时旋转上扣，采用锁紧螺钉机构，上扣后螺钉锁紧，实现大扭矩传递，完成多段连续油管之间的大轴向拉力、大周向扭矩的旋转上扣连接，从而使连续油管完成深井与超深井的钻井、完井、测井、修井等多种井下作业成为可能。
技术介绍
由于连续油管用途非常广泛：可用来清洗管线、冲洗砂堵、清蜡、选择性酸化、气举求产、挤水泥封堵、压井、负压射孔、试井、驱替钻井液、大斜度井测井、水平井测井、完井、打捞、起下坐封膨胀式分割器、钻塞、磨削落鱼、永久性安装作为生产管、井底摄像、小井眼钻井、二次钻井和加深钻井、套管开窗侧钻、油管补贴等，可以进行水平井钻井、下套管井钻井、裸眼井钻井、加深钻井、小井眼钻井、微小井眼钻井、老井开窗侧钻、欠平衡钻井以及修井、完井等作业；连续油管钻井具有低成本、低能耗、安全环保、应用范围广泛等特点，能够提高老油田、“低压、低渗、低产”三低油气藏等难动用油气藏的开发效益，尤其是在我国的非常规气藏、致密气、页岩气及煤层气等的勘探开发方面，有着广泛的应用前景。但连续油管井下作业技术存在如下着急需解决的问题：一般用于作业的连续油管直径比较小，连续油管内水眼更小，而且很大部分连续油管盘绕在滚筒上，作业过程中，连续油管内水眼循环压耗比较大，尤其是滚筒上，因二次涡流的影响，循环压耗更大，大部循环压耗消耗在连续油管滚筒上，严重影响连续油管井下作业水功率的分配，这就需要将单个滚筒较长的连续油管分成多个滚筒短的连续油管依次下井前连接，减小地面为滚筒上未入井的连续油管的长度，降低地面连续油管消耗的水功率，这就需要特殊的连续油管与连续油管之间的连接器。同时，受公路运输限制，单个滚筒上连续油管不能太长，将深井和超深井所需要的长连续油管分成多个滚筒运输到井场，下井一个滚筒连续油管再接一个滚筒的连续油管，这样才能达到用长连续油管完成井下作业的目的，也需要特殊的连续油管与连续油管之间的连接器。另外，对于连续油管深井、超深井或钻井连续油管井下作业，连续油管传递轴向拉力较大、轴向反扭矩较大，需要特殊的连续油管连接器才能满足要求。连续油管连接器也叫连续油管接头、锁紧器(或机构、装置)、连接器(或机构、装置)、抓紧器(或机构、装置)、铆紧器(或机构、装置)等，是一种在地面快速连接连续油管与连续油管或井下工具的一种连接工具。当前已经成功申请和授权的连续油管连接器(或接头或连接锚等)的中国专利近50项，这些连续油管连接器归纳起来，按照锁紧方式可分为螺钉式、卡瓦式、凹槽环压制式等。螺钉式和卡瓦式连续油管连接器一般是通过对连续油管外壁加螺钉固定或加卡瓦固定的形式，结构比较简单，装卸比较方便，但大多限于连续油管与井下工具的连接，主要不足之处在于：(1)螺钉式连续油管连接器一般是通过螺钉对连续油管外壁进行锁定连接，实现扭矩和拉力的传递，大多属于单外壁压紧作用，考虑到连续油管压紧时会收缩变形，因此单外壁压紧力受限制，传递的扭矩和拉应力较小，仅适用于井下管柱作用力不大的测井、气举等作业的连续油管与井下工具的连接，不适用与作用力要求较大的连续油管钻井或深井和超深井等作业；同时大部分螺钉式连接器在连接过程需要绕轴旋转才能实现上扣连接，当连续油管与连续油管连接时，两连接连续油管都不能旋转，因此单纯的螺钉式连续油管连接器不适用于连续油管与连续油管的连接作业。(2)卡瓦式连续油管连接器一般是通过连续油管外壁加锥形卡瓦或连续油管内壁加膨胀卡瓦的单面卡紧的方式进行连接，同样受连续油管受力变形的原因，卡瓦卡紧力受限，连接后传递的扭矩和拉应力较小，也只适用于井下管柱作用力不大的测井、气举等作业的连续油管与井下工具的连接，同时大部分卡瓦式连接器在连接过程需要绕轴向旋转紧扣才能实现卡瓦卡紧连接，当连续油管与连续油管连接时，两连接连续油管都不能旋转，因此单纯的卡瓦式连续油管连接器也不适用于连续油管与连续油管的连接作业。(3)凹槽环压式连续油管连接器大多是通过对连续油管内孔强行压入带环形槽的支撑卡瓦，利用环形槽的卡紧作用，实现与连续油管的连接，该种连接器连接时不需要旋转，可用于连续油管与连续油管之间的连接，也可用于连续油管与井下工具的连接，但由于凹槽环形压式大多依赖于内壁外胀压紧产生的摩擦力实现扭矩和拉力的传递，而不是内外壁同时加压，考虑到连续油管膨胀变形对拉力和扭矩的消减作用，该单纯的凹槽式连续油管连接器也只适用于扭矩和拉力不大的测井、气举等作业的连续油管与井下工具或连续油管的连接，但对拉力和扭矩要求比较大的连续油管深井、超深井或钻井作业不适用。综上，无论是螺钉式、卡瓦式，还是凹槽环压式，这些连续油管连接器所能提供的拉力或扭矩比较小，而且连接时很多都需要旋转紧扣实现卡瓦或螺钉的拧紧，而连续油管连接作业现场，受滚筒不能旋转和井下连续油管不能旋转的限制，连接器上下接头之间不能相对旋转，导致绝大多数的螺钉式、卡瓦式、凹槽环压式等需要旋转紧扣才能实现连接的连续油管连接器不能应用于连续油管和连续油管之间的连接，或少部分能旋转连接，但能提供的拉力或扭矩都比较小，不能满足对于拉力和扭矩要求比较大的连续油管深井、超深井或钻井作业多个滚筒连续油管连接需求。现场需要采用从连续油管内外同时加压的方式来增加连续油管连接的拉力和扭矩，这种方式多采用螺钉、卡瓦、凹槽等多种形式的混合式机构，同时在连接的过程中，大多需要通过旋转紧扣锥形卡瓦，实现内外加压的大扭矩和轴向拉力的连续油管的连接。目前市场上，单独为连续油管连接器提供旋转连接并用于深井、超深井或钻井的大轴向拉力和大周向扭矩的连续油管接器国内还没有。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种外径扩大的等直径钻井连续油管连接器，采用连续油管内孔加卡瓦胀紧、外加通过切割连续油管返向折叠和外卡瓦锁紧的方式，实现大的轴向拉力的传递，采用滑套机构实现连接时旋转上扣，采用锁紧螺钉机构，上扣后螺钉锁紧，实现大扭矩传递，具有综合性强、针对性强、拉力和扭矩大、应用范围广、结构简单、操作方便，使用后不仅避免了交通限制，还有效降低了地面滚筒上连续油管内循环水功率损耗，从而使连续油管完成深井与超深井的钻井、完井、测井、修井等多种井下作业成为可能。为了达到上述目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外径扩大的等直径钻井连续油管连接器，其特征在于，包括用于连接上连续油管的连续油管上接头总成、用于连接下连续油管的连续油管下接头总成和中间接头总成，所述连续油管上接头总成与所述连续油管下接头总成螺纹连接在所述中间接头总成的两端，共同组成一个内径与外径相等的同轴圆筒；其中，所述连续油管上接头总成包括上密封接头、上接头外壳、上接头固定锥形卡瓦、上接头活动锥形卡瓦和上接头连接器，所述上接头连接器压入所述连续油管的内孔中，所述上密封接头与所述上接头活动锥形卡瓦分别滑套在所述连续油管上，所述上接头外壳的两端螺纹连接在所述上密封接头与所述上接头连接器上，所述上接头固定锥形卡瓦套装在所述上接头活动锥形卡瓦与所述上接头外壳之间的环空中；所述中间接头总成包括中间上旋转接头和中间上固定接头，所述中间上旋转接头通过台阶滑套在所述中间上固定接头的外圆面上形成绕轴线旋转的自由副，所述上接头连接器螺纹连接在所述中间上旋转接头与所述中间上固定接头之间；所述连续油管下接头总成包括与所述上密封接头结构相同的下密封接头、与所述上接头外壳结构相同的下接头外壳、与所述上结构固定锥形卡瓦结构相同的下接头固定锥形卡瓦、与所述上接头活动锥形卡瓦结构相同的下接头活动锥形卡瓦和下接头连接器，所述下接头连接器与所述中间上固定接头螺纹连接，所述下接头连接器的端面与所述中间上旋转接头相抵靠。...

【技术特征摘要】
1.一种外径扩大的等直径钻井连续油管连接器，其特征在于，包括用于连接上连续油管的连续油管上接头总成、用于连接下连续油管的连续油管下接头总成和中间接头总成，所述连续油管上接头总成与所述连续油管下接头总成螺纹连接在所述中间接头总成的两端，共同组成一个内径与外径相等的同轴圆筒；其中，所述连续油管上接头总成包括上密封接头、上接头外壳、上接头固定锥形卡瓦、上接头活动锥形卡瓦和上接头连接器，所述上接头连接器压入所述连续油管的内孔中，所述上密封接头与所述上接头活动锥形卡瓦分别滑套在所述连续油管上，所述上接头外壳的两端螺纹连接在所述上密封接头与所述上接头连接器上，所述上接头固定锥形卡瓦套装在所述上接头活动锥形卡瓦与所述上接头外壳之间的环空中；所述中间接头总成包括中间上旋转接头和中间上固定接头，所述中间上旋转接头通过台阶滑套在所述中间上固定接头的外圆面上形成绕轴线旋转的自由副，所述上接头连接器螺纹连接在所述中间上旋转接头与所述中间上固定接头之间；所述连续油管下接头总成包括与所述上密封接头结构相同的下密封接头、与所述上接头外壳结构相同的下接头外壳、与所述上结构固定锥形卡瓦结构相同的下接头固定锥形卡瓦、与所述上接头活动锥形卡瓦结构相同的下接头活动锥形卡瓦和下接头连接器，所述下接头连接器与所述中间上固定接头螺纹连接，所述下接头连接器的端面与所述中间上旋转接头相抵靠。2.根据权利要求1所述的外径扩大的等直径钻井连续油管连接器，其特征在于，所述上连续油管与所述下连续油管分别包括一体结构的连续油管本体和连续油管切割体，所述连续油管本体为没有切割的连续油管，所述连续油管切割体由所述连续油管本体的下端沿轴向均布切割形成，并向所述连续油管本体的方向弯折。3.根据权利要求2所述的外径扩大的等直径钻井连续油管连接器，其特征在于，所述上密封接头为锥形筒，所述锥形筒的上端部的外形为锥形，在所述锥形筒的下端部加工有外径递减的一、二、三级台阶，在二级台阶上加工有外螺纹，在三级台阶上加工有至少一道用于安装O型圈的环形密封槽，在所述锥形筒的内部沿轴向加工有等直径的通孔，在所述通孔上加工至少一道用于安装O型圈的环形密封槽。4.根据权利要求3所述的外径扩大的等直径钻井连续油管连接器，其特征在于，所述上接头外壳的外径与所述上密封接头的最大外径相同，在所述上接头外壳的内圆沿轴向依次加工有一、二、三、四级台阶，所述上接头外壳的一级台阶、二级台阶与三级台阶的内径逐渐递减，所述上接头外壳的四级台阶的内径与所述三级台阶的内径相同，在所述上接头外壳的一级台阶上加工有与所述上密封接头的二级台阶的外螺纹相配合的内螺纹，所述上接头外壳的二级台阶与所述上密封接头的三级台阶相配合，在所述上接头外壳的四级台阶的末端加工有内螺纹。5.根据权利要求4所述的外径扩大的等直径钻井连续油管连接器，其特征在于，所述上接头固定锥形卡瓦为由三瓣结构相同的锥形卡瓦围成的圆筒形结构，所述圆筒形结构的外径与所述上接头外壳的四级台阶的内径相同，在所述圆筒形结构的内圆对应于所述连续油管本体的位置加工有大尺寸锥形卡瓦，在所述圆筒形结构的内圆对应于所述连续油管切割体的位置加工有小尺寸锥形卡瓦。6.根据权利要求5所述的外径...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯学军，宋洪奇，金锐，赵鹏才，侯伟煌，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50