[實用新型]一種能夠降低聯接螺紋應力集中的石油厚壁套管

無效

• 申請號: 200720079225.6
• 申請日: 2007-04-18
• 公開（公告）號: CN201037382Y
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 林元華;施太和;曾德智;李再軍;白登相
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B17/08
• 分類號: E21B17/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及石油、天然氣井中的套管結構。

背景技術

在石油天然氣鉆井工程中，對于通常地層所采用的套管一般是按API系列選取合適的薄壁套管。薄壁套管由于其壁較薄，剛度小，柔性相對較好，故當套管在彎曲井眼段或狗腿嚴重井段下入時，可以允許有一定彎曲，不會損壞聯接螺紋。但在鹽巖層的鉆井過程中，由于巖層在高溫下的塑性流動，造成井眼縮頸，導致起下鉆阻卡，并引起較大的非均勻外載作用于下入的套管外壁，致使套管很快失效。為此，人們提出用非API厚壁套管來下入鹽巖層，以抵抗鹽巖層的外載；但存在問題是，由于套管壁厚增加，剛度增大，不易變形，在彎曲井眼段或狗腿嚴重井段不易下入，同時導致套管的聯接螺紋受力復雜，應力集中，引起脫扣、斷裂或密封失效。因此，如何改善套管聯接螺紋的受力狀況，使其不致過早失效，是一個迫切需要解決的問題。

發明內容

本實用新型的目的在于，提出一種既不削弱套管壁的強度，又能降低聯接螺紋應力集中的厚壁套管結構。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

厚壁套管包括套管本體1及兩端的聯接螺紋3，其特征在于，在距螺紋3末端L處的套管本體1上設置了一個凹槽2。

由于所設置的凹槽2的幾何形狀、位置、深度以及寬度與降低螺紋應力集中的效果密切相關，為了獲得最佳效果，運用了有限元力學分析方法研究了在相同地層情況、相同井眼條件下，不同幾何形狀、不同開口位置及開口深度與寬度對聯接螺紋應力水平的影響，從而得出凹槽2的外輪廓線以采用橢圓曲線為最佳。橢圓曲線與套管本體1的母線相割，其割線長度a為0.5～1米，相割段的最大深度t為2～4毫米，相割線的起點與螺紋3末端的距離L應為0.3～0.5米。

本實用新型的優點是：

1、由于設置了凹槽2，套管1的剛度降低，柔性相對提高，在鹽巖層彎曲井眼段或狗眼嚴重井段容易下入。

2、由于在凹槽區的剛度相對減小，柔性相對增大，從而有效地改善了聯接螺紋的應力分布，降低了應力集中，提高了螺紋聯接的密封性能，使其失效概率大大降低。

3、由于橢圓曲線過渡平緩，可避免凹槽區出現應力集中；且由力學分析可知，設置該凹槽不會導致該區的管壁過薄而影響其強度。??4、在現有機械加工水平下，該凹槽的幾何形狀不會造成機械加工困難。

附圖說明：

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是圖1中A的放大圖。

具體實施方式

厚壁套管包括套管本體1及兩端的聯接螺紋3。在距螺紋3末端0.3～0.5米處的套管本體1上加工了一個凹槽2，凹槽2的外輪廓線為橢圓曲線，該橢圓曲線與套管本體1的母線相割，其割線長度a為0.5～1米，相割段的最大深度t為2～4毫米。