一种气密封套管制造技术

本发明专利技术公开了一种气密封套管，其包括具有外螺纹的管体和具有内螺纹的接箍，管体与接箍通过螺纹段螺纹连接。此外，沿气密封套管的轴向方向，在管体与接箍螺纹连接的螺纹段内侧具有管体外壁与接箍内壁过盈配合形成的第一密封段。沿气密封套管的轴向方向，在管体与接箍螺纹连接的螺纹段外侧具有管体外壁与接箍内壁过盈配合形成的第二密封段。本发明专利技术所述的气密封套管，其具有良好的气密封性能，并具有较高的连接强度以及抗内压与抗外挤的能力，能够适应于超深气井异常高压段、岩膏层高抗外挤段以及页岩气水平段等高内压与高外挤的工作环境。

A kind of gas seal sleeve

【技术实现步骤摘要】
一种气密封套管
本专利技术涉及一种套管，尤其涉及一种气密封套管。
技术介绍
油气钻探过程中，尤其是超深气井的钻探过程中，各个钻井井筒位置的受力情况是不同的，从而对套管抗外挤与抗内压的能力提出了不同的要求。现有技术中的常规壁厚、外径与钢级的套管已无法满足高内压高外挤的油气钻探环境。现有技术中，公告号为CN202560112U，公告日为2012年11月28日，名称为“新型特殊间隙小套管”的中国专利文献公开了一种新型特殊间隙小套管，其公开了4″石油管两端设有连接结构，以及连接结构的最大外径与指定内径。总的来说，现有技术中，改善套管的抗外挤与抗内压的方式主要有两种，一种是改善套管本身的材质、化学成分及热处理工艺，另一种是改善套管尺寸和螺纹结构，具体改善方法有增加钢级、壁厚尺寸与精度。然而螺纹接头作为套管的一部分，往往容易被忽视，尤其是随着管体壁厚的增加，并且钻井井眼尺寸受限时，对于接头的结构与尺寸设计显得尤为重要。鉴于此，期望获得一种气密封套管，其具有良好的气密封性能，并具有较高的连接强度以及抗内压与抗外挤的能力，能够适应于超深气井异常高压段、岩膏层高抗外挤段以及页岩气水平段等高内压与高外挤的工作环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种气密封套管，其具有良好的气密封性能，并具有较高的连接强度以及抗内压与抗外挤的能力，能够适应于超深气井异常高压段、岩膏层高抗外挤段以及页岩气水平段等高内压与高外挤的工作环境。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种气密封套管，其包括具有外螺纹的管体和具有内螺纹的接箍，所述管体与接箍通过螺纹段螺纹连接；此外：沿气密封套管的轴向方向，在管体与接箍螺纹连接的螺纹段内侧具有管体外壁与接箍内壁过盈配合形成的第一密封段；沿气密封套管的轴向方向，在管体与接箍螺纹连接的螺纹段外侧具有管体外壁与接箍内壁过盈配合形成的第二密封段。上述技术方案中，管体外壁与接箍内壁过盈配合形成的第一密封段的作用是保证本专利技术所述的气密封套管具有较高的抗内压性能和连接强度以及良好的气密性能。管体外壁与接箍内壁过盈配合形成的第二密封段的作用是保证本专利技术所述的气密封套管具有较高的抗外挤性能和连接强度以及良好的气密性能。尤其当环境空间条件有限使得接箍的外径不宜过大时，第一密封段和第二密封段的设置使得本专利技术所述的气密封套管仍然能够使用并具有良好的气密封性能，较高的连接强度以及抗内压与抗外挤的能力。需要说明的是，在一些实施方式中，管体与接箍的材料可以采用非抗硫化氢腐蚀材质的钢管，且可以将管体与接箍的屈服强度限定在≥862MPa，也就是钢级≥125ksi，以便保证本专利技术所述的气密封套管具有较高的抗内压与抗外挤性能。此外，在其他实施方式中，管体与接箍的材料也可以采用抗硫化氢腐蚀材质的钢管，且可以将管体与接箍的屈服强度限定在758MPa～931MPa范围内，也就是钢级在110ksi～125ksi范围内，以便保证本专利技术所述的气密封套管具有较高的抗内压与抗外挤性能。进一步地，在本专利技术所述的气密封套管中，所述第一密封段的密封面接触长度L1为0.5mm-8.0mm，所述第一密封段的过盈量H1为0.1mm-1.8mm。在本专利技术所述的技术方案中，密封面接触长度与过盈量是影响密封效果的重要参数，为了保证本专利技术所述的气密封套管具有良好的气密性能，本专利技术将第一密封段的密封面接触长度L1限定在0.5mm-8.0mm，将第一密封段的过盈量H1限定在0.1mm-1.8mm。更进一步地，在本专利技术所述的气密封套管中，所述第二密封段的密封面接触长度L2为0.2mm-1.5mm，所述第二密封段的过盈量H2为0.1mm-1.0mm。在本专利技术所述的技术方案中，密封面接触长度与过盈量是影响密封效果的重要参数，为了保证本专利技术所述的气密封套管具有良好的气密性能，本专利技术将第二密封段的密封面接触长度L2限定在0.2mm-1.5mm，将第二密封段的过盈量H2限定在0.1mm-1.0mm。进一步地，在本专利技术所述的气密封套管中，所述螺纹段的螺纹的承载角为α，则tanα≥1.0。在本专利技术所述的技术方案中，承载角α是影响管体与接箍的抗拉伸和抗压缩性能的重要参数，α≤90°，为了保证管体与接箍具有良好的抗拉伸和抗压缩性能，从而使本专利技术所述的气密封套管具有较高的连接强度，特别是当环境空间条件有限使得接箍的外径不宜过大时，为了使本专利技术所述的气密封套管仍然能够使用并具有较高的连接强度，本专利技术将tanα限定在tanα≥1.0。进一步地在，在本专利技术所述的气密封套管中，所述管体的外径为120mm-350mm。进一步地，在本专利技术所述的气密封套管中，所述管体的壁厚的不均度S≤10％，其中S＝2[(tmax-tmin)/(tmax+tmin)]×100％，其中tmax和tmin位于同一横截面上。在本专利技术所述的技术方案中，管体的壁厚的不均匀会严重影响套管的抗外挤和抗内压的性能，为了保证本专利技术所述的气密封套管具有较高的抗内压与抗外挤的能力，本专利技术将管体的壁厚的不均度S限定在S≤10％，其中S＝2[(tmax-tmin)/(tmax+tmin)]×100％，其中tmax和tmin位于同一横截面上。进一步地，在本专利技术所述的气密封套管中，所述接箍的外径W满足Z＝(W2-di2)/(De2-d2)，其中Z表示套管连接效率，其取值为0.6-1.2；di表示接箍内危险截面的内径，De表示管体的外径，d表示管体的内径。在本专利技术所述的技术方案中，为了保证本专利技术所述的气密封套管具有较高的连接强度，本专利技术控制接箍的外径W满足Z＝(W2-di2)/(De2-d2)，其中Z表示套管连接效率，其取值为0.6-1.2；di表示接箍内危险截面的内径，De表示管体的外径，d表示管体的内径。需要说明的是，所谓接箍内危险截面的内径指的是螺纹段最后一个螺纹齿顶所在圆截面的直径。进一步地，在本专利技术所述的气密封套管中，所述管体的壁厚为10mm-23mm。本专利技术所述的气密封套管与现有技术相比，具有的有益效果如下：本专利技术通过设置第一密封段和第二密封段使得本专利技术所述的气密封套管具有良好的气密封性能，并具有较高的连接强度以及抗内压与抗外挤的能力，能够适应于超深气井异常高压段、岩膏层高抗外挤段以及页岩气水平段等高内压与高外挤的工作环境。尤其当环境空间条件有限使得接箍的外径不宜过大时，本专利技术所述的气密封套管仍然能够使用并具有良好的气密封性能，较高的连接强度以及抗内压与抗外挤的能力。附图说明图1为本专利技术所述的气密封套管在一种实施方式下的部分结构示意图。图2为本专利技术所述的气密封套管中的第一密封段在一种实施方式下的结构示意图。图3为本专利技术所述的气密封套管中的第二密封段在一种实施方式下的结构示意图。图4显示了本专利技术所述的气密封套管在一种实施方式下的部分结构的尺寸参数。图5示意了本专利技术所述的气密封套管中的管体在一种实施方法下的任一横截面的结构。图6为本专利技术所述的气密本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气密封套管，其包括具有外螺纹的管体和具有内螺纹的接箍，所述管体与接箍通过螺纹段螺纹连接；其特征在于：/n沿气密封套管的轴向方向，在管体与接箍螺纹连接的螺纹段内侧具有管体外壁与接箍内壁过盈配合形成的第一密封段；/n沿气密封套管的轴向方向，在管体与接箍螺纹连接的螺纹段外侧具有管体外壁与接箍内壁过盈配合形成的第二密封段。/n

【技术特征摘要】
1.一种气密封套管，其包括具有外螺纹的管体和具有内螺纹的接箍，所述管体与接箍通过螺纹段螺纹连接；其特征在于：
沿气密封套管的轴向方向，在管体与接箍螺纹连接的螺纹段内侧具有管体外壁与接箍内壁过盈配合形成的第一密封段；
沿气密封套管的轴向方向，在管体与接箍螺纹连接的螺纹段外侧具有管体外壁与接箍内壁过盈配合形成的第二密封段。


2.如权利要求1所述的气密封套管，其特征在于，所述第一密封段的密封面接触长度L1为0.5mm-8.0mm，所述第一密封段的过盈量H1为0.1mm-1.8mm。


3.如权利要求1所述的气密封套管，其特征在于，所述第二密封段的密封面接触长度L2为0.2mm-1.5mm，所述第二密封段的过盈量H2为0.1mm-1.0mm。


4.如权利要求1所述的气密...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗蒙，孙建安，刘绍锋，元麟，卢小庆，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31