一种安全接头及其使用方法技术

本发明专利技术涉及钻井技术领域，尤其涉及一种安全接头及其使用方法。安全接头包括宽锯齿螺纹连接的公接头和母接头，所述公接头和母接头的下抵接处嵌设第一密封机构，所述第一密封机构包括第一轴向补偿件，所述第一轴向补偿件的上端面设有第一石墨密封环，下端面设有第二石墨密封环，所述第一轴向补偿件能够轴向伸缩。本发明专利技术采用热稳定性好的石墨密封环进行密封，搭配能够补偿轴向间隙的轴向补偿件，提高了安全接头在高低温交变工况下的密封稳定性，充分满足干热岩井钻探的工艺需求。足干热岩井钻探的工艺需求。足干热岩井钻探的工艺需求。

【技术实现步骤摘要】
一种安全接头及其使用方法


[0001]本专利技术涉及钻井
，尤其涉及一种安全接头及其使用方法。

技术介绍

[0002]在干热岩井钻探过程中，安全接头是用于井下管柱的一种脱开、对接的安全工具，其作用是当井下发生故障或者管柱卡阻时，将遇卡管柱从安全接头处脱开，从而降低作业风险，减少作业量，提高作业的安全性。常用的安全接头主要有剪钉式和锯齿形反扣式两种。
[0003]申请号CN201220356121.6公开了一种锯齿形螺纹安全接头，包括母接头、公接头、上密封圈和下密封圈，母接头通过锯齿形螺纹与公接头相连接，母接头和公接头之间设有上密封圈和下密封圈，母接头上部设有连接螺纹，公接头下部设有连接螺纹。该安全接头结构设计合理、使用方便，但该安全接头是针对冷采井设计的，上密封圈和下密封圈均采用常规的橡胶密封圈，在高温条件下会失效，无法满足干热岩钻探200
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300℃的工况条件，进而影响生产；此外，在干热岩井中金属材质的安全接头随着高低温交替变化产生热胀冷缩现象，公接头和母接头之间的轴向间隙会发生变化，影响密封效果。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题至少之一，本专利技术提供了一种安全接头，包括宽锯齿螺纹连接的公接头和母接头，所述公接头和母接头的下抵接处嵌设第一密封机构，所述第一密封机构包括第一轴向补偿件，所述第一轴向补偿件的上端面设有第一石墨密封环，下端面设有第二石墨密封环，所述第一轴向补偿件能够轴向伸缩。
[0005]优选的，所述公接头包括圆环形的第一下连接端和第一上连接端，所述第一下连接端的内环面设有连接螺纹，上端面设有第一环形槽，所述第一上连接端的外环面设有锯齿螺纹部，上端面设有第二环形槽，所述公接头的外侧壁上方嵌设耐高温密封圈；所述母接头包括圆环形的第二下连接端和第二上连接端，所述第二下连接端内环面设有与所述锯齿螺纹部相应的锯齿螺纹槽，下端面设有第一嵌入槽，上端面设有环形的密封滑槽，所述第二上连接端的外环面设有连接螺纹。
[0006]优选的，所述第一轴向补偿件包括受热伸长的热伸缩件，所述热伸缩件的上端面连接第一升降环，下端面连接第二升降环，所述第一石墨密封环和第二石墨密封环均具有L型截面，所述第一石墨密封环嵌入所述母接头下抵接处的第一嵌入槽内，所述第二石墨密封环嵌入所述公接头下抵接处的第一环形槽内。
[0007]优选的，所述热伸缩件包括多个圆周等距分布的活塞缸，所述活塞缸内轴向间隔设有第一限位凸起和第二限位凸起，所述第一限位凸起上方设有第一活塞，所述第一活塞连接第一活塞杆，所述第一活塞杆连接所述第一升降环，所述第一活塞杆上套设第一弹簧，所述第二限位凸起下方设有第二活塞，所述第二活塞连接第二活塞杆，所述第二活塞杆连接所述第二升降环，所述第二活塞杆上套设第二弹簧，所述第一活塞和第二活塞之间设有
热膨胀液。
[0008]优选的，所述公接头和母接头的上抵接处嵌设第二密封机构，所述第二密封机构包括同轴间隔设置的第三石墨密封环和第四石墨密封环，所述第三石墨密封环和第四石墨密封环的上端面设有轴向伸缩的第二轴向补偿件。
[0009]优选的，所述第二轴向补偿件包括密封压环，所述密封压环的下端面压紧所述第三石墨密封环和第四石墨密封环，上端面连接环形活塞，所述环形活塞滑动设于所述母接头上的密封滑槽内，两者形成的密封腔内盛放膨胀液，多个圆周等距排列的记忆弹簧一端固定于所述密封滑槽内，另一端连接所述环形活塞；所述环形活塞呈T字型截面，由上至下依次包括第一密封部、第二密封部和滑动部，所述第一密封部与第二密封部间隔设置，所述密封滑槽包括上滑槽和下滑槽，所述第一密封部与第二密封部在所述上滑槽内密封滑动。
[0010]优选的，所述第三石墨密封环和第四石墨密封环设于所述公接头上抵接处的第二环形槽内，所述第三石墨密封环和第四石墨密封环都具有菱形截面，两者的上端面和下端面共同形成V型结构，所述密封压环的下端面具有相应的V型截面，所述第二环形槽也具有相应的V型截面。
[0011]优选的，所述密封压环的上端面固定设有连接环，所述连接环的上端面连接所述环形活塞，外侧设有第一记忆金属环和第一张紧机构，内侧设有第二记忆金属环和第二张紧机构，所述下滑槽的外槽壁设有第二嵌入槽，内槽壁设有第三嵌入槽，所述第一记忆金属环嵌入所述第二嵌入槽，受热形变后脱出所述第二嵌入槽，所述第二记忆金属环嵌入所述第三嵌入槽，受热形变后脱出所述第三嵌入槽。
[0012]优选的，所述第一张紧机构包括第一下固定环和第一上固定环，所述第一上固定环的下端面连接第三弹簧，所述第三弹簧的下端连接第一活动环，所述第一记忆金属环被所述第一下固定环和第一活动环夹持，所述第二张紧机构包括第二下固定环和第二上固定环，所述第二上固定环的下端面连接第四弹簧，所述第四弹簧的下端连接第二活动环，所述第二记忆金属环被所述第二下固定环和第二活动环夹持。
[0013]本专利技术提供了一种安全接头的使用方法，包括以下步骤：步骤S100、将第一密封机构嵌设在公接头和母接头的下抵接处，第二密封机构嵌设在公接头和母接头的上抵接处；将公接头连接下游管串，母接头连接上游管串后下入井内的预定位置；步骤S200、干热岩井钻探时，金属材质的安全接头受热轴向伸长，公接头和母接头抵接处的轴向间隙增大，第一密封机构和第二密封机构轴向伸长，补偿因高温而产生的轴向间隙，使第一密封机构和第二密封机构始终与公接头和母接头紧密抵接，提高密封效果；步骤S300、当需要脱扣时，为母接头的上游管串提供扭矩力，母接头旋转与公接头脱开，公接头与下游管串留在井下。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：1、公接头和母接头的下抵接处嵌设第一密封机构，第一密封机构采用第一轴向补偿件进行轴向补偿，采用热稳定性好的石墨环构成轴向双密封结构，能够充分保证高温时的密封效果；2、第一轴向补偿件设有能够响应温度变化的热伸缩件，采用膨胀液作为热补偿的驱动源，膨胀液的热响应效果好，膨胀时提供的驱动力高，既能迅速进行轴向补偿，又能提
供足够的膨胀力对第一石墨密封环和第二石墨密封环进行压紧；第一升降环和第二升降环推动第一石墨密封环和第二石墨密封环升降，能够使第一石墨密封环和第二石墨密封环均匀受力，充分保护其不受损伤；3、公接头和母接头的上抵接处嵌设第二密封机构，第二密封机构采用第二轴向补偿件轴向补偿，采用热稳定性好的石墨环构成径向双密封结构，与第一密封机构相互配合，能够进一步提高密封效果；4、第二密封机构的环形活塞具有第一密封部和第二密封部，构成轴向双密封结构，提高活塞环的密封性；5、第二密封机构的记忆弹簧和膨胀液能够相应温度变化，在低温下上提环形活塞，在高温下下压环形活塞，即时补偿调整公接头和母接头之间的轴向间隙；6、第二密封机构的第一记忆金属环和第二记忆金属环能够相应温度变化，锁定或者解锁环形活塞，满足不同温度下的使用需求；7、第三石墨密封环和第四石墨密封环都具有菱形截面，第二环形槽和密封压环分别与两者形成V型密封结构，进一步提高了密封效果；综上所述，本专利技术采用热稳定性好的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全接头，包括宽锯齿螺纹连接的公接头（1）和母接头（2），其特征在于，所述公接头（1）和母接头（2）的下抵接处嵌设第一密封机构（3），所述第一密封机构（3）包括第一轴向补偿件（31），所述第一轴向补偿件（31）的上端面设有第一石墨密封环（32），下端面设有第二石墨密封环（33），所述第一轴向补偿件（31）能够轴向伸缩。2.根据权利要求1所述的一种安全接头，其特征在于，所述公接头（1）包括圆环形的第一下连接端（11）和第一上连接端（12），所述第一下连接端（11）的内环面设有连接螺纹，上端面设有第一环形槽（13），所述第一上连接端（12）的外环面设有锯齿螺纹部（14），上端面设有第二环形槽（15），所述公接头（1）的外侧壁上方嵌设耐高温密封圈（4）；所述母接头（2）包括圆环形的第二下连接端（21）和第二上连接端（22），所述第二下连接端（21）内环面设有与所述锯齿螺纹部（14）相应的锯齿螺纹槽（23），下端面设有第一嵌入槽（24），上端面设有环形的密封滑槽（25），所述第二上连接端（22）的外环面设有连接螺纹。3.根据权利要求2所述的一种安全接头，其特征在于，所述第一轴向补偿件（31）包括受热伸长的热伸缩件（311），所述热伸缩件（311）的上端面连接第一升降环（312），下端面连接第二升降环（313），所述第一石墨密封环（32）和第二石墨密封环（33）均具有L型截面，所述第一石墨密封环（32）嵌入所述母接头（2）下抵接处的第一嵌入槽（24）内，所述第二石墨密封环（33）嵌入所述公接头（1）下抵接处的第一环形槽（13）内。4.根据权利要求3所述的一种安全接头，其特征在于，所述热伸缩件（311）包括多个圆周等距分布的活塞缸（3111），所述活塞缸（3111）内轴向间隔设有第一限位凸起（3112）和第二限位凸起（3113），所述第一限位凸起（3112）上方设有第一活塞（3114），所述第一活塞（3114）连接第一活塞杆（3115），所述第一活塞杆（3115）连接所述第一升降环（312），所述第一活塞杆（3115）上套设第一弹簧（3116），所述第二限位凸起（3113）下方设有第二活塞（3117），所述第二活塞（3117）连接第二活塞杆（3118），所述第二活塞杆（3118）连接所述第二升降环（313），所述第二活塞杆（3118）上套设第二弹簧（3119），所述第一活塞（3114）和第二活塞（3117）之间设有热膨胀液。5.根据权利要求4所述的一种安全接头，其特征在于，所述公接头（1）和母接头（2）的上抵接处嵌设第二密封机构（5），所述第二密封机构（5）包括同轴间隔设置的第三石墨密封环（51）和第四石墨密封环（52），所述第三石墨密封环（51）和第四石墨密封环（52）的上端面设有轴向伸缩的第二轴向补偿件（53）。6.根据权利要求5所述的一种安全接头，其特征在于，所述第二轴向补偿件（53）包括密封压环（531），所述密封压环（531）的下端面压紧所述第三石墨密封环（51）和第四石墨密封环（52），上端面连接环形活塞（532），所述环形活塞（532）滑动设于所述母接头（2）上的密封滑槽（25）内，两者形成的密封腔内盛放膨胀液，多个圆周等距排...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振华，张海荣，张天保，李妍慧，
申请(专利权)人：纬达石油装备有限公司，
类型：发明
国别省市：