[發(fā)明專利]偏梯形特殊扣螺紋石油套管螺紋過盈量控制方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310716546.2 | 申請日： | 2013-12-16 |
| 公開（公告）號： | CN103696705A | 公開（公告）日： | 2014-04-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李連進(jìn);李牧;王惠斌;張海軍;王東愛;喬志霞;王明賢;宗衛(wèi)兵;張傳友;孫宇 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津商業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | E21B17/08 | 分類號： | E21B17/08 |
| 代理公司： | 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107 | 代理人： | 肖莉麗 |
| 地址： | 300134*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 梯形 特殊 螺紋 石油 套管 控制 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種石油套管的加工方法，特別是涉及一種偏梯形特殊扣螺紋石油套管螺紋過盈量控制方法。
背景技術(shù)
石油套管是通過螺紋連接起來，形成長達(dá)數(shù)千米的管柱，接頭部位是整個管柱中最薄弱的環(huán)節(jié)。石油套管螺紋是一種石油行業(yè)專用螺紋，主要用于石油油管連接以及與石油油管連接的各種配件上，是一種不需要任何密封填料，只需涂以合適的螺紋密封脂就能達(dá)到密封的管螺紋。其內(nèi)螺紋和外螺紋互相結(jié)合時具有定心和導(dǎo)向作用好，裝配與拆卸方便的特點(diǎn)，能承受較大的軸向力，互換性好，壽命長，可以多次重復(fù)使用。在石油工業(yè)中用量大、用途廣。
隨著石油鉆探技術(shù)的進(jìn)步，石油套管的服役條件更加苛刻。目前，石油套管螺紋分為兩類：一類是美國石油學(xué)會(API)螺紋，即按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)和檢驗(yàn)的螺紋：另一類是非API螺紋，也稱為特殊螺紋。這是因?yàn)锳PI螺紋自身設(shè)計(jì)的缺陷，使用這種螺紋的石油套管容易發(fā)生失效事故，尤其是對于一些條件苛刻的油氣井，如超深井、高壓氣井、熱采井等，普通API螺紋則根本無法滿足使用要求；特殊螺紋是為克服API螺紋的缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)的新型螺紋形式。這種螺紋突破了API螺紋在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的框架，具有連接強(qiáng)度高、密封性能好等優(yōu)點(diǎn)。
隨著超深井、高壓氣井、熱采井等的開發(fā)，生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)實(shí)際使用需要對石油套管的特殊扣螺紋進(jìn)行改進(jìn)以滿足更高的使用需要。特殊螺紋接頭在使用過程中突出的問題在于：①密封性能不可靠，由于密封結(jié)構(gòu)及公差選擇不當(dāng)，螺紋上扣不到位，在使用過程中接頭易發(fā)生泄漏；②粘扣，由于螺紋過盈量的選擇不當(dāng)，導(dǎo)致螺紋粘扣或主密封面粘結(jié)。目前，開發(fā)新的石油套管螺紋的主要方法是根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)，確定石油套管螺紋的過盈量及加工公差，然后制作試樣，將試樣在設(shè)備上加工后進(jìn)行測試，如果測試結(jié)果滿足要求，則確定過盈量和加工公差。如果不能滿足要求，則需要重新修改過盈量或加工公差，重復(fù)做試樣—加工—測試的過程，周期長，試樣耗量大，成本高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種能夠減少試驗(yàn)次數(shù)，降低試驗(yàn)成本的偏梯形特殊扣螺紋石油套管螺紋過盈量控制方法。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：
一種偏梯形特殊扣螺紋石油套管螺紋過盈量控制方法包括下述步驟：
（1）根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)確定偏梯形特殊扣螺紋石油套管螺紋過盈量及加工公差，過盈量及加工公差之和記為δ；
（2）確定作用于所述石油套管螺紋的最大螺紋擰緊扭矩：
用T1表示螺紋扭矩，通過公式（1）計(jì)算；用T2表示密封面扭矩，通過公式（2）計(jì)算；用T3表示圓錐扭矩，通過公式（3）計(jì)算；用T4表示臺肩扭矩，通過公式（4）計(jì)算；
T4=20%×（T1+T2+T3）（4）
現(xiàn)場鉆井作業(yè)時，控制所述石油套管螺紋的最大螺紋擰緊扭矩范圍為Ts=（0.9-1.1）×（T1+T2+T3+T4）。
公式中：
d2為螺紋的平均中徑，即在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑；
為螺紋升角，在中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角；
為螺紋當(dāng)量摩擦角，是摩擦系數(shù)的逆正切角度；
Q1為作用于石油套管軸向的力，取決于石油套管的自重；
Q2為克服螺紋過盈量及加工公差產(chǎn)生的軸向壓力，
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