[發明專利]提高圓螺紋油管和套管抗粘扣性能和連接強度的控制方法

有效

• 申請號: 201110353448.8
• 申請日: 2011-11-09
• 公開（公告）號: CN102678064A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 潘志勇;宋生印;劉文紅;王建東;馮春
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: E21B17/02
• 分類號: E21B17/02;E21B17/08
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 劉映東

技術領域

本發明涉及石油和天然氣工業中提高API圓螺紋油管和套管實物性能的技術領域，特別涉及同時提高API圓螺紋油管和套管抗粘扣性能和連接強度的綜合控制方法。

背景技術

油管和套管是石油和天然氣勘探、開發中十分重要且使用量大的器材，在開發總成本中平均占到25％左右。油管和套管通過帶有一定錐度的螺紋逐根連接成管柱，下入井里形成油氣通道。API(American?Petroleum?Institute，美國石油協會)標準規定的圓螺紋簡稱API圓螺紋，由于具有加工簡單、維修方便、密封性能好且價格便宜的優點，被作為油管和套管接頭螺紋廣泛使用。

為保證良好的互換性，API圓螺紋尺寸參數公差較大。由于API圓螺紋上扣后接頭兩端接觸壓力較高，螺紋容易發生粘扣現象，而粘扣容易造成螺紋面損壞，從而導致螺紋接頭密封不嚴，甚至連接強度達不到標準要求；由于API圓螺紋尺寸參數公差較大，處于標準公差范圍內的上限外螺紋和下限內螺紋進行上扣配合時，接頭兩端螺紋會出現粘扣現象，而處于標準公差范圍內的下限外螺紋和上限內螺紋進行上扣配合時，則容易發生外螺紋接頭從內螺紋接頭滑脫的現象。如果井下螺紋接頭發生泄漏或脫扣，將導致經濟損失甚至重大安全事故，這使API圓螺紋的使用受到限制，特別是近幾年隨著深井和水平井的不斷增多，要求API圓螺紋油管和套管具有良好的抗粘扣性能同時具有高的連接強度。

因此，在實際應用中，需要采取措施來提高API圓螺紋油管和套管的抗粘扣性能和連接強度以滿足實際應用的需要。目前常用的方法是根據實際需要，通過對某一參數進行定性調整，如螺紋材料等，來提高螺紋接頭的抗粘扣性能或連接強度。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：現有的提高API圓螺紋油管和套管的抗粘扣性能和連接強度的控制方法，實際應用時往往出現注重改善抗粘扣性能結果降低了接頭的連接強度，或在提高接頭的連接強度的同時消弱了接頭的抗粘扣性能。專利號為99240437.1的中國實用新型專利公開了一種增大螺紋始端牙型角的方法來提高螺紋的抗粘扣性能，但增大螺紋牙型角會導致螺紋齒減薄，并且始端螺紋嚙合后的螺紋縫隙加大，螺紋的抗粘扣性能得到改善但螺紋的連接強度和密封性能受到很大的影響。

發明內容

本發明實施例的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種提高圓螺紋油管和套管抗粘扣性能和連接強度的控制方法，通過對油管、套管和接箍材料屈服強度及內外螺紋參數等綜合控制，既提高了API圓螺紋油管和套管抗粘扣性能，同時螺紋連接強度得到很大的提高。

為了實現上述目的本發明采取的技術方案是：

提高圓螺紋油管和套管抗粘扣性能和連接強度的控制方法，所述控制方法包括控制油套管和接箍材料的屈服強度及控制內、外螺紋參數，其中：

所述控制油套管和接箍材料的屈服強度具體為：控制所述油套管材料的屈服強度最低值比美國石油協會API?Spec?5CT標準規定的最低值高8-12％，控制所述接箍材料的屈服強度最低值比所述油套管材料的屈服強度最低值高1-3％；

所述內、外螺紋具體為接箍內螺紋和油套管外螺紋，所述控制內、外螺紋參數具體為：

控制所述內、外螺紋的錐度：所述內、外螺紋每米長度上直徑增量為60-65mm/m，

控制所述內、外螺紋的螺距偏差：所述內、外螺紋每英寸長度上的所述螺距偏差為-0.05-+0.05mm，

控制所述內、外螺紋的牙型高度偏差：所述內、外螺紋的所述牙型高度偏差為-0.025-+0.05mm。

進一步地，所述控制方法還包括控制所述套管的幾何尺寸。

進一步地，所述控制方法還包括控制所述接箍內螺紋表面處理質量。

進一步地，所述控制方法還包括控制所述油套管的黑頂螺紋。

具體地，所述控制油套管的幾何尺寸具體為：

控制所述油套管的外徑偏差為所述油套管的公稱直徑的0-+1％；

控制所述油套管的壁厚最小值大于等于所述油套管的公稱壁厚的92.5％；

控制所述油套管的外徑橢圓度小于等于1％；

控制所述油套管的壁厚不均度小于等于13％。

具體地，所述控制所述接箍內螺紋表面處理質量具體為：

控制所述接箍內螺紋表面磷化層光滑、均勻、致密，無脫落現象，所述磷化層和所述接箍內螺紋基體連接緊密，控制所述磷化層的厚度為0.018-0.028mm。