[發(fā)明專利]一種耐粘扣的石油套管接頭

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710134704.8
• 申請日: 2007-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN101144372A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高連新;張毅
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫西姆萊斯石油專用管制造有限公司
• 主分類號(hào): E21B17/08
• 分類號(hào): E21B17/08
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 曹祖良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種螺紋接頭，特別是一種耐粘扣的石油套管螺紋接頭，屬于石油套管螺紋連接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前油田使用的石油套管，大多采用API圓螺紋或偏梯形螺紋連接，這種螺紋的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，容易加工和檢測，但也同時(shí)存在很多缺點(diǎn)，其最突出的缺點(diǎn)是容易發(fā)生粘扣，尤其是當(dāng)套管規(guī)格達(dá)到16英寸(406.4mm)以上時(shí)，油田現(xiàn)場上扣時(shí)非常容易發(fā)生錯(cuò)扣而引起嚴(yán)重粘扣。套管螺紋粘扣會(huì)影響其連接質(zhì)量，較嚴(yán)重的粘扣還會(huì)造成套管報(bào)廢。

API圓螺紋的錐度一般是1∶16，螺紋高度是1.801mm，螺距是每英寸(25.4mm)8牙，其承載面角和導(dǎo)向面角都是30°。該螺紋的導(dǎo)向面比較平緩，利于對扣和上扣，但其螺距小(即所謂的細(xì)牙)，容易錯(cuò)扣，錐度平緩(1∶16)也容易錯(cuò)扣，尤其是規(guī)格較大時(shí)更加明顯，為此API規(guī)定當(dāng)規(guī)格達(dá)到16英寸(406.4mm)以上時(shí)，錐度增大為1∶12。盡管如此，這種螺紋形式仍然很容易發(fā)生錯(cuò)扣和粘扣。同時(shí)這種螺紋的連接效率低，只能達(dá)到管體的60～80％。

API偏梯形螺紋的錐度與圓螺紋一樣，一般是1∶16，當(dāng)規(guī)格達(dá)到16英寸以上時(shí)，增大為1∶12。該螺紋高度為1.575mm，螺距是每英寸(25.4mm)5牙，螺距增大有利于上扣，但其螺紋導(dǎo)向面角是10°，比圓螺紋陡，不利于上扣，其承載面角是3°，提高了螺紋的連接效率。

因?yàn)槠胀ˋPI螺紋容易發(fā)生粘扣，因此嚴(yán)重影響了其推廣使用。為了改善套管螺紋的上扣性能，防止螺紋粘扣，很多研究人員開展了研究工作。中國專利公開號(hào)為CN?1065018C，公開日為2001年4月25日，發(fā)明專利名稱為油、套管螺紋接頭，給出了一種可以減緩或防止螺紋粘扣的接頭形式。該專利由管體和管接箍組成，管體上的螺紋長度為L₄，管接箍上的螺紋長度為L₇，螺紋在直徑方向上的錐度為1∶M，M一般取16，其中管體或管接箍的螺紋始端一定長度內(nèi)的錐度為1∶(M-q)，q＝0.1～4.5。同時(shí)，在管體或管接箍的螺紋末端一定長度內(nèi)的錐度設(shè)置為1∶(M+q)。該接頭由于在螺紋兩端改變了錐度，減緩了螺紋兩端的應(yīng)力集中程度，使螺紋不容易發(fā)生粘扣。中國專利公開號(hào)為CN?1182317C，公開日為2004年12月29日，發(fā)明專利名稱為油、套管螺紋接頭，給出了一種耐粘扣的油、套管螺紋接頭。該發(fā)明專利由管體和管接箍通過圓螺紋或偏梯形螺紋連接在一起，螺紋連接的錐度為1∶16，特點(diǎn)在于外螺紋與API標(biāo)準(zhǔn)螺紋完全相同，通過改變內(nèi)螺紋的結(jié)構(gòu)尺寸，即改變螺紋兩端的螺距，對于偏梯形螺紋來說，第1～2或第1～3圈螺紋的螺距為P小，最后1～2或1～3圈螺紋的螺距為P大，其余部分螺距為標(biāo)準(zhǔn)值P。對于圓螺紋則通過再車削的辦法使螺距改變。這樣可以改善接頭的應(yīng)力分布，使接頭不容易發(fā)生粘扣。

但上述專利技術(shù)的局限性在于：設(shè)計(jì)沒有脫離API螺紋的設(shè)計(jì)思想，雖然改善了接頭的抗粘扣性能，但接頭容易錯(cuò)扣、難對扣的缺點(diǎn)沒有改善，螺紋發(fā)生粘扣的可能性仍然很大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種耐粘扣的石油套管接頭。該接頭通過增大螺紋錐度、加大螺紋螺距、增大螺紋導(dǎo)向面角、使螺紋齒頂、齒底平行于管子軸線等方法，徹底改善螺紋的抗粘扣性能。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，外螺紋件1、3通過螺紋與接箍2嚙合連接在一起，其特征是：螺紋的錐度為1∶6～1∶8，螺紋的螺距是每英寸3牙，螺紋的高度是2.05～2.45mm，螺紋的齒頂、齒底平行于管子的軸線。

螺紋的導(dǎo)向面角為25～30°，承載面角是0°。在接箍2上加工有內(nèi)螺紋4，在外螺紋件1、3上加工有外螺紋5。接頭擰緊后，內(nèi)螺紋4與外螺紋5嚙合在一起，形成過盈配合。

一般來說，螺紋的螺距越大，螺紋牙越粗，上扣時(shí)就越不容易錯(cuò)扣。API螺紋的螺距是每英寸8牙或5牙，這種螺紋在管子直徑較大時(shí)，內(nèi)、外螺紋稍有偏斜就很容易錯(cuò)扣。本發(fā)明針對這一缺點(diǎn)，將螺距增大為每英寸3牙，使接頭更容易對扣。同樣，螺紋的錐度對上扣性能也有一定影響，通常錐度越大，越容易對扣，1∶16的錐度是API螺紋普遍采用的，但當(dāng)管子直徑較大時(shí)(大于或等于16英寸)，API則采用1∶12的錐度。本設(shè)計(jì)根據(jù)不同的管徑，采用1∶7到1∶8的錐度，使螺紋的上扣性能更好。但是，錐度增大會(huì)降低螺紋的連接強(qiáng)度。為此本設(shè)計(jì)對螺紋的形狀，尤其是承載面角度和螺紋高度進(jìn)行了規(guī)定，規(guī)定螺紋的承載面角為0°(API螺紋是30°或10°)，這樣套管在受拉伸時(shí)，軸向載荷產(chǎn)生的徑向分力為零，提高了螺紋的連接效率，同時(shí)將螺紋高度增大到2.05～2.45mm之間，使螺紋的連接強(qiáng)度加強(qiáng)。