[實(shí)用新型]一種非常規(guī)氣田用氣密封套管及套管接箍

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220204639.8
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN202627987U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘俊淇;范德全;付靜;胡國鋒;劉曉亮
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古第一機(jī)械制造集團(tuán)大地石油機(jī)械有限責(zé)任公司
• 主分類號: E21B17/08
• 分類號: E21B17/08
• 代理公司: 包頭市專利事務(wù)所 15101
• 代理人: 張少華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種非常規(guī)氣田用氣密封套管及套管接箍，屬于機(jī)械領(lǐng)域。非常規(guī)氣田用氣密封套管及套管接箍主要用于完井生產(chǎn)管柱。

背景技術(shù)

中國非常規(guī)氣田面積大，均屬于低壓(儲層壓力小于35MPa)、低滲巖性圈閉氣藏，單井產(chǎn)量低。有效開發(fā)該種氣田只有靠多鉆井，套管在建井中所占比例較大。套管是由管體和端部螺紋接頭構(gòu)成，套管間通過接箍連接。管體成本是由材料性能要求決定；螺紋接頭、接箍成本是由螺紋結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定。因此，選擇價格低廉又能實(shí)現(xiàn)氣密封的螺紋接頭和接箍是降低開發(fā)成本的有效措施。

中國西部低壓低滲氣田，采用帶臺肩和密封面的氣密封螺紋接頭套管，接箍毛坯壁厚及長度、加工所用刀具及加工工藝均比直接采用螺紋密封需要消耗更多的材料及更多的加工工序和時間。由于螺紋接頭加工成本是API螺紋的1.5倍以上，管柱成本無法滿足該種氣田經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)。

采用API長圓螺紋接頭加特殊螺紋脂(Cattsl01)雖滿足低壓氣密封要求，但是上扣后，就不能再實(shí)施卸扣作業(yè)且上扣速度較慢。試驗(yàn)驗(yàn)證該特殊螺紋脂用最小扭矩(API規(guī)定)上扣后螺紋氣密封壓力在26MPa就會發(fā)生泄漏，嚴(yán)重影響油田的使用并帶來安全隱患。

因此，需要開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)反復(fù)上扣、承受較大彎曲和拉伸載荷的經(jīng)濟(jì)型氣密封螺紋接頭和接箍。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠滿足非常規(guī)氣田用、經(jīng)濟(jì)有效的非常規(guī)氣田用氣密封套管及套管接箍，以降低管柱成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型的氣密封套管包括管體和管體端部外螺紋，所述管體端部外螺紋從螺紋根部到螺紋端部有向套管軸線傾斜的錐度，其外螺紋錐度Ow＝60～65mm/m，所述套管端部外螺紋的其它技術(shù)參數(shù)為：承載面角度α＝15～30°，導(dǎo)向面角度β＝30～45°，牙頂圓弧半徑Rt＝0.41～0.45mm，牙底圓弧半徑Rd＝0.37～0.41mm，牙高h(yuǎn)＝1.9～2.2mm，螺距N＝每英寸6～8牙。

本實(shí)用新型的套管接箍包括接箍體，接箍體內(nèi)設(shè)有接箍內(nèi)螺紋，接箍內(nèi)螺紋從接箍體中心到兩端對稱設(shè)置，且每側(cè)內(nèi)螺紋均與所述管體端部外螺紋相匹配，其承載面角度、導(dǎo)向面角度、牙頂圓弧半徑、牙底圓弧半徑、螺距與管體端部外螺紋相同，內(nèi)螺紋錐度On＝65～70mm/m，內(nèi)螺紋牙高1.9～2.2mm。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：管體端部外螺紋和接箍內(nèi)螺紋牙頂半徑大于牙底且半徑在確定值的較小范圍內(nèi)；牙高大于現(xiàn)有螺紋高度；外螺紋慢錐，內(nèi)螺紋快錐相互配合形成有效密封；采用大的牙高，修改牙頂與牙底圓弧半徑，實(shí)現(xiàn)承載面與導(dǎo)向面接觸，牙頂不發(fā)生粘扣，快慢錐配合實(shí)現(xiàn)氣密封。與目前傳統(tǒng)特殊螺紋接頭比較無臺肩及獨(dú)立密封面，采用螺紋密封設(shè)計(jì)思想，具有加工成本低、節(jié)約材料、檢測方便、無需特殊螺紋脂上卸扣方便快速的優(yōu)點(diǎn)，完全滿足非常規(guī)氣田經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)的要求。

附圖說明

圖1為非常規(guī)氣田用氣密封套管及套管接箍連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為非常規(guī)氣田用氣密封套管管體端部外螺紋及接箍內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為氣密封套管管體端部外螺紋牙形示意圖；

圖4為接箍內(nèi)螺紋牙形示意圖。

具體實(shí)施方式

以Φ139.7×9.17mm?N80Q套管為例，本實(shí)用新型的氣密封套管包括管體1和管體端部外螺紋3，所述管體端部外螺紋從螺紋根部到螺紋端部有向套管軸線傾斜的錐度，其外螺紋錐度Ow＝63mm/m可形成有效密封嚙合，所述套管端部外螺紋的其它技術(shù)參數(shù)為：承載面角度α＝28°用來保證上扣后提高抗拉能力，導(dǎo)向面角度β＝30°保證上扣導(dǎo)向穩(wěn)定，牙頂圓弧半徑Rt＝0.41mm用來抗粘扣同時具有輔助密封作用，牙底圓弧半徑Rd＝0.4mm上扣易對扣且承載面與導(dǎo)向面接觸，牙高h(yuǎn)＝1.92mm可提高抗拉強(qiáng)度，螺距3.175mm，保證上扣及拉伸載荷下的強(qiáng)度。

本實(shí)用新型的套管接箍包括接箍體2，接箍體內(nèi)設(shè)有接箍內(nèi)螺紋4，接箍內(nèi)螺紋從接箍體中心到兩端對稱設(shè)置，且每側(cè)內(nèi)螺紋均與所述管體端部外螺紋相匹配，其承載面角度、導(dǎo)向面角度、牙頂圓弧半徑、牙底圓弧半徑、螺距與管體端部外螺紋相同，內(nèi)螺紋錐度On＝67mm/m用來形成有效密封嚙合，內(nèi)螺紋牙高1.94mm。

對所述氣密封套管及套管接箍進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)方法參考API??5C5(第三版)：試樣數(shù)量5根。

試驗(yàn)評價項(xiàng)目包括：螺紋的抗粘扣性能、密封性能、內(nèi)屈服強(qiáng)度及連接強(qiáng)度。

上卸扣試驗(yàn)：螺紋經(jīng)過3次上扣，2次卸扣，無粘扣現(xiàn)象。