[發(fā)明專(zhuān)利]抗彎曲的油套管螺紋連接結(jié)構(gòu)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010222334.5
• 申請(qǐng)日: 2010-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101864906A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳稀勇;閆龍;史彬;駱敬輝;陳濤;梅麗;呂春莉;柳玉偉;王春河;張軍;屈強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津鋼管集團(tuán)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B17/042
• 分類(lèi)號(hào): E21B17/042
• 代理公司: 天津才智專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抗彎曲的油套管螺紋連接結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

油套管管柱采用螺紋將單根油井管依次連接而成，管柱的螺紋連接部位是薄弱的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在通用的API標(biāo)準(zhǔn)中，套管采用圓螺紋或偏梯螺紋連接形式。這些連接形式在保證管柱結(jié)構(gòu)完整性和密封完整性方面都存在一定的問(wèn)題。圓螺紋套管其螺紋連接強(qiáng)度只為管體強(qiáng)度的60％～80％，偏梯螺紋的連接強(qiáng)度雖接近或達(dá)到管體強(qiáng)度但氣密封性能不夠。另外油氣中含有的硫化氫酸性成分會(huì)使普通API套管發(fā)生緩慢的應(yīng)力腐蝕，導(dǎo)致套管在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中變形破壞。

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，尤其是深井、超深井、高壓氣井、定向井、酸性環(huán)境井的開(kāi)發(fā)，對(duì)石油套管的使用性能提出了更高的要求，套管管串設(shè)計(jì)也越來(lái)越多樣化。具有API標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接形式的套管在許多情況下難以滿足生產(chǎn)需求，所以國(guó)外開(kāi)發(fā)出各種類(lèi)型的特殊螺紋連接。這些特殊螺紋連接以其可靠的氣密封性能、較高的連接強(qiáng)度、良好的抗粘扣和特殊針對(duì)性的設(shè)計(jì)受到油田的普遍歡迎。

我國(guó)在80年代開(kāi)始，在深井、超深井以及天然氣井的開(kāi)發(fā)中引進(jìn)了特殊螺紋連接套管，取得了較好的效果。特殊扣產(chǎn)品占1/2以上，隨著油氣資源的加大開(kāi)發(fā)，開(kāi)采環(huán)境的不斷惡化，特殊扣產(chǎn)品的需求量會(huì)越來(lái)越大，對(duì)特殊扣接頭的性能要求也越來(lái)越高。一些特殊井況，如大位移井等，對(duì)接頭的彎曲性能提出了更高的要求，需要提高接頭的彎曲性能。目前VAM和特納(公司)有抗彎曲的特殊扣接頭，其設(shè)計(jì)都采用了管端收口的工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種抗彎曲的油套管螺紋連接結(jié)構(gòu)，以提高彎曲性能，增加連接效率，并且在苛刻條件下具備優(yōu)良的密封效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種抗彎曲的油套管螺紋連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)端部帶有外螺紋的油套管和帶有內(nèi)螺紋的接箍旋合擰接，其中：所述套管的外螺紋和接箍的內(nèi)螺紋均為負(fù)角度錐螺紋，所述接箍的內(nèi)螺紋上設(shè)有止扭矩臺(tái)肩，接箍的中孔的直徑大于接箍?jī)?nèi)徑，公螺紋端、母螺紋端的內(nèi)孔平齊。

本發(fā)明的效果是該結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)可以提高接頭的彎曲性能，其彎曲角度可表示為××°/30m，其中××為彎曲角度，遠(yuǎn)超過(guò)ISO?13679規(guī)定值。經(jīng)有限元分析和試驗(yàn)驗(yàn)證均表明，在相應(yīng)規(guī)格和鋼級(jí)油套管接頭發(fā)生屈服的彎曲角度下，接頭密封面仍然保持良好的密封性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)的螺紋牙型放大示意圖；

圖3是本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)的止扭矩臺(tái)肩放大示意圖。

圖中：

A、套管????B、接箍

C、螺紋????D、止扭矩臺(tái)肩

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的抗彎曲套管螺紋連接結(jié)構(gòu)加以說(shuō)明。

本發(fā)明的抗彎曲的油套管螺紋連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)端部帶有外螺紋的油套管和帶有內(nèi)螺紋的接箍旋合擰接，所述套管的外螺紋和接箍的內(nèi)螺紋均為負(fù)角度錐螺紋，所述接箍的內(nèi)螺紋上設(shè)有止扭矩臺(tái)肩，接箍的中孔的直徑大于油套管的內(nèi)徑。所述接箍的中孔直徑比接箍?jī)?nèi)徑大0.5-1.5mm。

所述負(fù)角度錐螺紋的牙型角為15-28度，導(dǎo)入面為20-30度，承載面為-2--5度，齒型的螺距為每英寸三牙-六牙，錐度為1∶16-1∶7，公螺紋齒高為2mm-4mm，母螺紋齒高為2mm-4mm，公螺紋端、母螺紋端的內(nèi)孔平齊。

所述接箍的內(nèi)螺紋上設(shè)有的止扭矩臺(tái)肩，止扭矩臺(tái)肩角度為-10--20度。所述接箍的密封面與止扭矩臺(tái)肩處設(shè)有過(guò)渡圓角，過(guò)渡圓角的半徑在0.4～0.6mm。

本發(fā)明專(zhuān)利的抗彎曲套管螺紋連接結(jié)構(gòu)是這樣實(shí)現(xiàn)的：

在螺紋設(shè)計(jì)中，采用負(fù)角度螺紋以提高拉伸性能，同時(shí)優(yōu)化螺紋間隙，盡量的減小間隙以提高接頭的壓縮性能，牙型角為15-28度，導(dǎo)入面為20-30度，承載面為-2--5度，齒型的螺距為每英寸三牙-六牙，錐度為1∶16-1∶7，公螺紋齒高為2mm-4mm，母螺紋齒高為2mm-4mm，公螺紋端、母螺紋端的內(nèi)孔平齊。接箍的中孔設(shè)計(jì)與VAM和特納公司的特殊扣不同，本發(fā)明沒(méi)有采用管端收口的工藝，而是優(yōu)化螺紋設(shè)計(jì)與接箍的中孔設(shè)計(jì)，以保證接頭的良好的抗彎曲性能。在接箍設(shè)計(jì)上，接箍的密封面與止扭矩臺(tái)肩處設(shè)有過(guò)渡圓角，采用了較小的過(guò)渡圓角，過(guò)渡圓角半徑在0.4～0.6mm左右。

如圖1所示，該抗彎曲油套管螺紋連接結(jié)構(gòu)包括套管A和接箍B兩部分組成，所述套管A端部帶有外螺紋，所述接箍B部分在兩根套管間連接，兩邊結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，包括內(nèi)螺紋和止扭矩臺(tái)肩D。套管A和接箍B內(nèi)孔齊平，使得油氣在傳送過(guò)程中不會(huì)發(fā)生紊流現(xiàn)象，減小傳輸阻力。