专利名称：石油钻柱螺纹接头高压密封装置的制作方法
技术领域：
目前全国82％的石油钻井队采用了高压喷射新技术，使平均机械钻速由1985年每小时6.08米，提高到1990年的7.62米，提高了25.3％，节约投资10余亿人民币。
每年用于石油钻井的投资十分巨大，实践证明提高机械钻速是降低钻井成本非常重要的途径 要提高我国钻井平均机械钻速，重点应放在提高深井下部的中硬地层的机械钻速。但是，过去在中硬地层采用高压喷射钻井技术后，见效甚微，究其原因主要是泵压不够高，井底比水功率尚不够大。最近胜利油田在中硬地层采用了30兆帕超高压喷射钻井技术，结果表明，机械钻速亦可成倍增长。因此，高压喷射钻井新技术将是今后提高机械钻速最有潜力，最为活跃的因素。
超高泵压(30兆帕以上)下的喷射钻井新技术，目前在实施中的最大问题是钻柱接头被高压液体刺漏而损坏，由此造成严重的井下事故，使这一先进技术难以推广。
钻柱接头(包括钻铤、钻杆及转换接头)是靠接头台肩之间的压紧密封，按标准扭矩上紧接头锥度螺纹，则肩台上的压应力将达到700～1000兆帕。根据高压容器设计要求，只要台肩光洁度较好，能够保证30兆帕下高压液体不泄漏。
但是，由于钻铤处于弯曲状态下工作，因此接头受弯是避免不了的。有少部份钻杆接头，因横向共振也将受弯曲作用。在弯曲接头的内侧受压，外侧受拉。受拉侧台肩上的压应力将大大减少，从而引起接头泄漏。很明显要实施超高泵压下喷射钻井技术，传统的金属台肩密封方式已不能适应本工况之要求。
本实用新型的目的是提供一种带有锥角的唇型密封装置，以取代传统的钻柱接头台肩密封方式。
本实用新型是这样实现的对于钻铤，在公接头台肩处新加工一个密封槽。在密封槽与母接头镗孔之间的空间内安装一带有锥角的唇型密封件，以达到密封高压液体之目的。
对于钻杆或其它转换接头，需要在公接头台肩处加工一密封槽。在母接头镗孔与密封槽之间的空间内安装一带有锥角的唇型密封件，以解决高压密封问题。
如果钻铤接头上已有按API标准加工有减应力槽，此时只需将密封件装于槽内即可。钻铤接头亦可按钻杆接头上的密封槽加工，同样可达到高压密封的目的。
已按本实用新型进行了室内试验，密封压力达到100兆帕而不渗漏。
结合附图作进一步说明如下
图1是钻铤接头高压密封装置的示意图。由图可以看出，(1)母接头，(2)公接头，(3)唇型密封件。公接头台肩处新加工的密封槽长15.875毫米，在密封槽两端均有半径为6.35毫米处过渡圆弧，密封槽的直径按API SPEC 7(美国石油学会标准)或国标GB9253.1－88(石油钻杆接头螺纹)规定选用。密封件系自封式，设计有适当的压缩量及特殊的外形。
图2是钻杆接头或变换接头高压密封装置的示意图。由图2可以看出，(1)母接头，(2)公接头，(3)唇型密封件。用距公接头台肩15.875毫米处的螺纹底径＋0.10毫米，作为密封槽的一端直径，然后按螺纹的锥度向台肩方向车制一密封斜槽。密封槽两端均有R2的过度圆弧。
本实用新型具有以下优点1.本密封装置完全改变了石油钻井工业近100年来钻柱接头一直依靠端面台肩密封的传统，使端面台肩由密封与传递扭矩的双重作用，变成只传递扭矩。这一系统完全能保证超高泵压下的喷射钻井新技术的顺利实施，以提高钻井机械钻速，降低成本，加速石油开发与勘探步伐。
2.保持了传统的API标准接头螺纹的全部特性及有关规定，因而接头螺纹的加工工艺，现有的检验用的光规，螺纹规和塞规以及检验方法可不作任何变动。
3.本实用新型所设计的钻柱接头密封装置，不但对接头强度没有影响，而且将提高钻柱接头抗疲劳破坏的能力。钻铤接头上的密封槽实际上是API减应力槽的一部分，或者完全按现有标准加工亦可，长期实践证明，API减应力槽能将接头抗疲劳破坏寿命提高50％以上。钻杆公接头疲劳破坏大都发生在距台肩6.35～9.525毫米处，该处系公螺纹尾端，应力集中严重。本实用新型所设计的密封斜槽长为15.875毫米，因此消除了应力集中最严重的区域。
4.本密封装置设计在公接头台肩处，不但加工异常简单，同时井口操作习惯保持不变。由于台肩的保护作用，密封件能够长期使用。
权利要求1.一种用于石油钻柱螺纹接头高压密封装置，其特征在于所述的高压密封装置是由螺纹公接头(2)上的一个密封槽和原母接头(1)端部镗孔部分，以及带有锥角的唇型密封件(3)组成。
2.根据权利要求1所述的高压密封装置，其特征是公接头加工一个密封槽，而母接头上则利用原有的端面镗孔，在二者所形成的空间内安装带有锥角的唇型密封件。
3.根据权利要求1所述的高压密封装置，其特征是密封件系一形状按新增密封槽及原有镗孔之间的空腔，设计成带有锥角的唇型密封件，该密封件为耐油橡胶、聚四氟乙烯、尼龙及其他耐油耐温密封材料制成。
专利摘要本实用新型是一种石油钻井用钻柱接头高压密封装置。与现有钻柱接头靠台肩压紧密封相比，其特点在于应用了带锥角的自封式唇型密封件，同时经保持了螺纹接头的API标准的全部规定。接头台肩不再担负密封任务，只有传递扭矩的功能。此装置能够承受100兆帕液体压力而不发生泄漏。这一高压密封装置特别适用于钻梃接头，它能保证在超高泵压(30兆帕以上)下喷射钻井技术的顺利实施。
文档编号E21B33/10GK2104289SQ9122473
公开日1992年5月13日 申请日期1991年9月4日 优先权日1991年9月4日
发明者龚伟安 申请人:长庆石油勘探局钻采工艺研究院