專利名稱：膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種膨脹管的連接結(jié)構(gòu)，具體來說是膨脹管之間相互連接的螺紋連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
膨脹管技術(shù)在鉆井工藝中有較為廣闊的應(yīng)用前景，膨脹管技術(shù)是將特殊材料的鋼管柱下入井下后用膨脹工具對管柱進行徑向膨脹的一種技術(shù)。一節(jié)一節(jié)的膨脹管之間要通過接頭結(jié)構(gòu)連接在一起成為長管柱，以適應(yīng)不同井深的要求。通常相鄰的膨脹管之間通過內(nèi)、外螺紋進行螺紋連接，由于在膨脹管用膨脹工具進行膨脹時，螺紋連接結(jié)構(gòu)的結(jié)合處徑向尺寸變大，極易使螺紋受損而出現(xiàn)密封失效，發(fā)生接頭泄漏。
公開日為2003年5月28日的中國專利文獻CN1420972A公開了一種可擴張接合的連接器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，在膨脹管的接頭結(jié)構(gòu)的帶有螺紋的結(jié)合部設(shè)置有徑向環(huán)形溝槽1，在環(huán)形溝槽1內(nèi)有密封圈2及環(huán)形間隔圈3，溝槽1、密封圈2及間隔圈3的尺寸在功能上是相互以便當(dāng)該連接裝置的帶有外螺紋的部分4徑向地擴張到帶有內(nèi)螺紋的部分5中，并且?guī)в型饴菁y的部分4和帶有內(nèi)螺紋的部分5接著進行進一步地徑向擴張時，密封圈2被軸向和徑向地壓縮，迫使間隔圈3抵靠著密封圈2以將密封圈2壓縮在間隔圈3和溝槽1的相對壁之間，形成壓力密封，其螺紋采用鉤形螺紋。這種連接器可防止在膨脹管膨脹時造成螺紋和密封圈的壞損，防止因密封圈壞損造成的密封失效，而且在帶有外螺紋的膨脹管端部與帶有內(nèi)螺紋的膨脹管內(nèi)還可以有倒角抗扭肩部6，倒角抗扭肩部6的倒角通常為2度的小倒角。
然而，在實際運用過程中發(fā)現(xiàn)，無論是CN1420972A專利文獻公開的技術(shù)方案，還是其它的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，仍存在一些問題，一個問題是在膨脹管膨脹過程中，在帶有外螺紋的膨脹管端部由于壁厚較薄，其倒角抗扭肩部在軸向上的尺寸非常小，且在膨脹過程中膨脹管除產(chǎn)生徑向形變外，還會在軸向產(chǎn)生形變，而往往在軸向上的形變大于倒角抗扭肩部6相互插接的部分的長度，或者是倒角結(jié)合面較小，此時倒角抗扭肩部6并不能起到抗扭作用，膨脹過后帶有外螺紋的膨脹管較薄的前端在內(nèi)部應(yīng)力作用下產(chǎn)生回彈，造成其前端直徑變小，膨脹管的連接處形成了小的形環(huán)縮口，引起整個膨脹管壁內(nèi)壁不平滑，對于沒有倒角抗扭肩部結(jié)構(gòu)的膨脹管更是如此，不但影響膨脹管內(nèi)起、下其它工具，而且這種變形又會造成螺紋連接部分的密封圈處以及內(nèi)、外螺紋之間的間隙變大，雖然密封圈和螺紋沒有受損，但因密封圈受到的壓力減少和/或螺紋間產(chǎn)生間隙而同樣會出現(xiàn)密封失效問題，造成連接器的泄漏。
另外一個問題是，在膨脹管下到井內(nèi)過程中或在運輸過程中，難以保證帶內(nèi)螺紋的膨脹管的結(jié)合部的外壁不會被劃傷，因為這一部分壁厚較薄，當(dāng)其外壁劃傷后，在膨脹管膨脹過程中，劃痕處易被脹裂，造成嚴重質(zhì)量問題。
第三個問題是，由于膨脹管的帶螺紋的結(jié)合部在膨脹時會出現(xiàn)一定的回彈，而母套(帶內(nèi)螺紋的膨脹管的結(jié)合部)的回彈量要小于公套(帶外螺紋的膨脹管的結(jié)合部)，這樣有可能會使原本配合嚴密的螺紋之間出現(xiàn)縫隙，導(dǎo)致螺紋密封失效。
出現(xiàn)上述問題中的一個或多個均影響到了膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)的密封效果。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種密封效果好的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有的膨脹管連接器的外螺紋連接端部變形問題造成的密封失效和膨脹管內(nèi)壁出現(xiàn)的縮口問題。
本實用新型提供的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，由分別帶內(nèi)螺紋結(jié)合部和外螺紋結(jié)合部的兩個膨脹管組成，兩個膨脹管的結(jié)合部的內(nèi)、外螺紋配合擰在一起，其特征在于在帶內(nèi)螺紋的膨脹管內(nèi)壁有軸向的環(huán)形凹槽，帶外螺紋的膨脹管端部有環(huán)形插接部，其環(huán)形插接部軸向插嵌在帶內(nèi)螺紋的膨脹管內(nèi)的環(huán)形凹槽內(nèi)。
為了保證帶內(nèi)螺紋的膨脹管端部外壁不受劃損，作為本實用新型的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)的進一步的改進，在所述的帶內(nèi)螺紋的膨脹管的結(jié)合部外壁套有一個外套管。由于外套管的保護作用，使膨脹管外壁不會被劃損，防止膨脹過程中被脹破裂。
為了使膨脹管的螺紋結(jié)合部在膨脹完成后保證回彈量趨于一致，所述的外套管優(yōu)選回彈量大于帶內(nèi)螺紋的膨脹管結(jié)合部的回彈量的外套管，這樣在膨脹完成后外套管回彈時將迫使帶內(nèi)螺紋的膨脹管結(jié)合部進一步回彈，將帶內(nèi)螺紋的膨脹管結(jié)合部壓緊在帶外螺紋的膨脹管的結(jié)合部上，其內(nèi)、外螺紋壓緊促進密封。
所述的外套管可以同時套住帶外螺紋的膨脹管端部。
作為本實用新型的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)的進一步的改進，所述膨脹管的結(jié)合部的內(nèi)、外螺紋之間還可以有密封膠層，以對螺紋接合縫隙處進行密封，達到更加優(yōu)良的密封效果。
所述的密封膠的選擇要選擇保證在膨脹完成后才完成固化的密封膠，否則密封膠固化后再經(jīng)膨脹將使密封膠的密封作用失效。
本實用新型的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，具有如下優(yōu)點(1)通過軸向環(huán)形凹槽和環(huán)形插接部，將帶外螺紋的膨脹管的壁厚最薄的端部部分插在了帶內(nèi)螺紋的膨脹管內(nèi)壁的軸向環(huán)形凹槽內(nèi)；因為采用軸向環(huán)形槽及插接部的結(jié)構(gòu)，根據(jù)膨脹管的直徑、壁厚、材質(zhì)等情況可以方便的設(shè)計環(huán)形槽的深度及插接部的長度，保證不會因膨脹過程中管子在軸向上的變化引起插接部從環(huán)形槽內(nèi)脫出；因軸向環(huán)形凹槽位于帶內(nèi)螺紋的膨脹管壁厚較厚的部分，其強度大剛性好，限制了帶外螺紋的膨脹管端部在膨脹完成后的回彈，不但能夠保證密封圈密封結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生回復(fù)變形造成的密封失效，而且能夠保證膨脹管連接處內(nèi)壁的平滑。
(2)外套管的應(yīng)用，使膨脹管外壁不會受到劃損，保證在膨脹時不破裂。
(3)外套管的回彈使膨脹管的螺紋結(jié)合部分不出現(xiàn)分離現(xiàn)象，使內(nèi)、外螺紋結(jié)合緊密，促進密封。
(3)通過在螺紋結(jié)合部利用密封膠進行密封，有助于螺紋之間的密封，達到更加嚴密的密封效果。
(4)與CN1420972A專利文獻公開的溝槽、密封圈及間隔圈結(jié)構(gòu)結(jié)合，形成多途徑密封，達到更加優(yōu)異的綜合密封效果。


圖1為公知的可擴張結(jié)合的連接器結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)的一種較佳實施方式示意圖；圖3為本實用新型的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)的另一種實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和兩個較佳實施例對本實用新型的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)作進一步說明，以助于理解本實用新型的內(nèi)容。
實施例1如圖2所示，相鄰的兩個膨脹管的結(jié)合部(即重疊連接在一起的部分)分別有外螺紋和內(nèi)螺紋，有外螺紋的膨脹管4管端插在有內(nèi)螺紋的膨脹管5的管口內(nèi)，內(nèi)、外螺紋擰在一起。在帶內(nèi)螺紋的膨脹管5內(nèi)壁有一環(huán)形溝槽1，溝槽1內(nèi)放置有密封圈2。在帶外螺紋的膨脹管4的外壁上有環(huán)形溝槽1′，環(huán)形溝槽1′內(nèi)同樣有一個密封圈2′，形成雙級密封圈密封，溝槽1內(nèi)的密封圈2用來密封管內(nèi)的壓力，溝槽1′內(nèi)設(shè)置的密封圈2′用來密封管外的壓力，防止管外的液體進入管內(nèi)，由于采用雙級密封圈密封，使密封更加有保證。在有內(nèi)螺紋的膨脹管5的環(huán)形溝槽1往里的管壁上還有一道軸向環(huán)形凹槽6，即凹槽6的槽口與膨脹管4、5軸向相同，相應(yīng)地在有外螺紋的膨脹管4結(jié)合部分的管端有環(huán)形的插接部7，環(huán)形的插接部7軸向插嵌在軸向環(huán)形凹槽6內(nèi)，使帶有外螺紋的膨脹管4的結(jié)合部管壁較薄的端部被限制在相對的帶內(nèi)螺紋的膨脹管5的軸向環(huán)形凹槽6內(nèi)。當(dāng)膨脹管4、5被膨脹工具膨脹時，膨脹管結(jié)合部沿徑向變大，使環(huán)形溝槽1內(nèi)的密封圈2受到擠壓形成密封；在此過程中，由于帶外螺紋的膨脹管4的自由的管端即插接部插在了帶內(nèi)螺紋的膨脹管5的軸向環(huán)形凹槽6內(nèi)，且對于帶內(nèi)螺紋的膨脹管5的此部位來說，管壁較厚，具有較高的剛度和強度，膨脹完成后基本無回彈現(xiàn)象；而且其相互插接深度根據(jù)膨脹管所用材料、壁厚、直徑方便地進行設(shè)計加工，可以保證當(dāng)膨脹管4、5在膨脹過程中沿軸向延展時使膨脹管4的插接部7不會自相對的膨脹管5的軸向環(huán)形凹槽6內(nèi)脫出，因環(huán)形凹槽6的限制使帶外螺紋的膨脹管4的較薄的自由端不會在應(yīng)力作用下回彈，保證了環(huán)形溝槽1內(nèi)被壓緊的密封圈2受到足夠的壓力，使密封不會失效，同時也保證了膨脹管內(nèi)壁在結(jié)合處的平滑，以方便在管內(nèi)起、下其它工具、設(shè)備。
軸向環(huán)形凹槽6及插接部7的截面形狀可以為矩形或梯形。
由圖2可以看出，本實施例中的膨脹管4、5的結(jié)合部的內(nèi)、外螺紋為雙級扣螺紋，當(dāng)然也可以為單級扣螺紋或更多級扣的螺紋。
對于膨脹管4、5結(jié)合部分的內(nèi)、外螺紋扣型可以為三角形螺紋，或梯形螺紋、矩形螺紋、鉤形螺紋等現(xiàn)有任何形式的螺紋齒型。
為提高相鄰的膨脹管結(jié)合部的密封能力，作為本實用新型的進一步的改進，在膨脹管4、5內(nèi)外螺紋結(jié)合部分的內(nèi)、外螺紋之間還有密封膠層8。密封膠層8在膨脹完成后完成固化過程，對螺紋間隙進行密封，有助于提高整個膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)的密封性。
通過試驗，本實用新型的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)能夠滿足固井試壓時的套管密封壓力，密封性能優(yōu)異。
實施例2如圖3所示，膨脹管4與膨脹管5的結(jié)合部通過兩級內(nèi)、外螺紋結(jié)合在一起，在內(nèi)、外螺紋之間涂有保證在膨脹完成后才完成固化的密封膠層8，與實施例1中相同，本實施例中還包括溝槽1、密封圈2和溝槽1′和密封圈2′構(gòu)成的密封圈密封結(jié)構(gòu)，以及軸向環(huán)形凹槽6和插接部7結(jié)構(gòu)。在膨脹管5外壁還套有一個外套管9，膨脹管4端部也部分插在外套管9內(nèi)，外套管9在材質(zhì)選擇上要根據(jù)膨脹管4和5的帶內(nèi)螺紋的結(jié)合部的回彈量進行選擇，保證外套管9的回彈量大于膨脹管4和5的結(jié)合部的回彈力，以使膨脹完成后外套管9把膨脹管5的結(jié)合部向內(nèi)箍緊，有助于使膨脹管4與膨脹管5的螺紋結(jié)合部分之間不會出現(xiàn)間隙，促進密封。
對于外套管9，可以使其外徑與膨脹管4及膨脹管5一致，以便于膨脹管柱入井。
在環(huán)形溝槽1及1′內(nèi)還可以如圖1一樣設(shè)置有間隔圈。
權(quán)利要求1.一種膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，由分別帶內(nèi)螺紋和外螺紋的兩個膨脹管組成，兩個膨脹管的結(jié)合部的內(nèi)、外螺紋配合擰在一起，其特征在于在帶內(nèi)螺紋的膨脹管內(nèi)壁有軸向的環(huán)形凹槽，帶外螺紋的膨脹管端部有環(huán)形插接部，其環(huán)形插接部軸向插嵌在帶內(nèi)螺紋的膨脹管內(nèi)的環(huán)形凹槽內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的帶內(nèi)螺紋的膨脹管的結(jié)合部外壁套有一個外套管。
3.如權(quán)利要求2所述的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的外套管為回彈力大于膨脹管連接部的回彈力的外套管。
4.如權(quán)利要求2或3所述的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的外套管同時套住帶外螺紋的膨脹管端部。
5.如權(quán)利要求1或2所述的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于所述膨脹管的結(jié)合部分的內(nèi)、外螺紋之間有密封膠層。
6.如權(quán)利要求1或2所述的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的帶內(nèi)螺紋的膨脹管內(nèi)壁有一環(huán)形溝槽，溝槽內(nèi)有一個或多個密封圈。
7.如權(quán)利要求1或2所述的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的帶外螺紋的膨脹管外壁有一環(huán)形溝槽，溝槽內(nèi)有一個或多個密封圈。
8.如權(quán)利要求1或2所述的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的膨脹管結(jié)合部的內(nèi)、外螺紋為三角形螺紋，或梯形螺紋、矩形螺紋、鉤形螺紋。
9.如權(quán)利要求1或2所述的膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的膨脹管結(jié)合部的內(nèi)、外螺紋為多級扣的螺紋。
專利摘要本實用新型公開了一種膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，由分別帶內(nèi)螺紋和外螺紋的兩個膨脹管組成，兩個膨脹管的結(jié)合部的內(nèi)、外螺紋配合擰在一起，在帶內(nèi)螺紋的膨脹管內(nèi)壁有軸向的環(huán)形凹槽，帶外螺紋的膨脹管端部有環(huán)形插接部，其環(huán)形插接部軸向插嵌在帶內(nèi)螺紋的膨脹管內(nèi)的環(huán)形凹槽內(nèi)。這種膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)具有密封嚴密、管內(nèi)的內(nèi)壁平滑的優(yōu)點。
文檔編號E21B33/10GK2709758SQ20042006705
公開日2005年7月13日 申請日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者謝正凱, 王輝, 王玉明, 尹洪偉, 馮來 申請人:中國石油集團科學(xué)技術(shù)研究院