專利名稱：抗彎曲的油套管螺紋連接結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種抗彎曲的油套管螺紋連接結構。
背景技術：
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 關鍵環(huán)節(jié)。在通用的API標準中，套管采用圓螺紋或偏梯螺紋連接形式。這些連接形式在保 證管柱結構完整性和密封完整性方面都存在一定的問題。圓螺紋套管其螺紋連接強度只為 管體強度的60% 80%，偏梯螺紋的連接強度雖接近或達到管體強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使普通API套管發(fā)生緩慢的應力腐蝕，導致套管在長 期的使用過程中變形破壞。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 發(fā)，對石油套管的使用性能提出了更高的要求，套管管串設計也越來越多樣化。具有API標 準螺紋連接形式的套管在許多情況下難以滿足生產需求，所以國外開發(fā)出各種類型的特殊 螺紋連接。這些特殊螺紋連接以其可靠的氣密封性能、較高的連接強度、良好的抗粘扣和特 殊針對性的設計受到油田的普遍歡迎。我國在80年代開始，在深井、超深井以及天然氣井的開發(fā)中引進了特殊螺紋連接 套管，取得了較好的效果。特殊扣產品占1/2以上，隨著油氣資源的加大開發(fā)，開采環(huán)境的 不斷惡化，特殊扣產品的需求量會越來越大，對特殊扣接頭的性能要求也越來越高。一些特 殊井況，如大位移井等，對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，其設計都采用了管端收口的工藝。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種抗彎曲的油套管螺紋連接結構，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。為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種抗彎曲的油套管螺紋連接結 構，該結構包括一個端部帶有外螺紋的油套管和帶有內螺紋的接箍旋合擰接，其中所述套 管的外螺紋和接箍的內螺紋均為負角度錐螺紋，所述接箍的內螺紋上設有止扭矩臺肩，接 箍的中孔的直徑大于接箍內徑，公螺紋端、母螺紋端的內孔平齊。本發(fā)明的效果是該結構的相關參數設計可以提高接頭的彎曲性能，其彎曲角度可 表示為χ χ ° /30m，其中X X為彎曲角度，遠超過ISO 13679規(guī)定值。經有限元分析和試 驗驗證均表明，在相應規(guī)格和鋼級油套管接頭發(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。


圖1是本發(fā)明的連接結構的結構示意圖；圖2是本發(fā)明的連接結構的螺紋牙型放大示意圖3是本發(fā)明的連接結構的止扭矩臺肩放大示意圖。圖中A、套管 B、接箍C、螺紋 D、止扭矩臺肩
具體實施例方式結合附圖及實施例對本發(fā)明的抗彎曲套管螺紋連接結構加以說明。本發(fā)明的抗彎曲的油套管螺紋連接結構，該結構包括一個端部帶有外螺紋的油套管和帶有內螺紋的接箍旋合擰接，所述套管的外螺紋和接箍的內螺紋均為負角度錐螺紋， 所述接箍的內螺紋上設有止扭矩臺肩，接箍的中孔的直徑大于油套管的內徑。所述接箍的 中孔直徑比接箍內徑大0. 5-1. 5mm。所述負角度錐螺紋的牙型角為15-28度，導入面為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、母螺紋端的內孔平齊。所述接箍的內螺紋上設有的止扭矩臺肩，止扭矩臺肩角度為-10-20度。所述接 箍的密封面與止扭矩臺肩處設有過渡圓角，過渡圓角的半徑在0. 4 0. 6mm。本發(fā)明專利的抗彎曲套管螺紋連接結構是這樣實現的在螺紋設計中，采用負角度螺紋以提高拉伸性能，同時優(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、母螺紋端的內孔平齊。接箍的中孔設計與VAM和特納公司的特殊扣 不同，本發(fā)明沒有采用管端收口的工藝，而是優(yōu)化螺紋設計與接箍的中孔設計，以保證接頭 的良好的抗彎曲性能。在接箍設計上，接箍的密封面與止扭矩臺肩處設有過渡圓角，采用了 較小的過渡圓角，過渡圓角半徑在0. 4 0. 6mm左右。如圖1所示，該抗彎曲油套管螺紋連接結構包括套管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，兩邊結構對稱，包括內螺紋和 止扭矩臺肩D。套管A和接箍B內孔齊平，使得油氣在傳送過程中不會發(fā)生紊流現象，減小 傳輸阻力。所述螺紋牙型結構如圖2所示，所述外螺紋的牙型角為15度，其中承載面α 1 為-5度，導入面α 2為20度，公螺紋齒高均為2. 16mm,母螺紋齒高均為2. 36mm,根據外徑規(guī) 格的不同可以調整。螺距為t = 5. 08mm，螺紋錐度1 16。所述內螺紋的牙型角、導入面 角度、承載面角度、螺距、錐度均與外螺紋一致。圖2中箭頭a表示套管端即公螺紋端，b表 示的是接箍端即母螺紋端。接箍的過渡圓角半徑為0. 4mm，套管的過渡圓角半徑為0. 6mm, 如圖3中的c所示。套管出廠前接箍的一邊先與管體擰接到位，運輸至油田，需要下井時再與另一根 套管進行擰接下井，形成密閉的套管柱。在擰接上扣過程中，套管A與接箍B進行旋合擰接， 套管上的外螺紋和接箍上的內螺紋旋緊配合在一起直至開始發(fā)生過盈，產生一定的接觸應 力。當套管A和接箍B的止扭矩臺肩D接觸時，旋合扭矩立即快速上升到達設計的扭矩值 時自動停止旋合，為套管A和接箍B之間提供準確的擰接定位。此時套管A和接箍B能保證連接強度達到或超過管體強度，受到內壓或外壓時不會先與管體發(fā)生泄漏。然后下放管柱繼續(xù)進行下一根套管的上扣連接。
權利要求
一種抗彎曲的油套管螺紋連接結構，該結構包括一個端部帶有外螺紋的油套管和帶有內螺紋的接箍旋合擰接，其特征是所述套管的外螺紋和接箍的內螺紋均為負角度錐螺紋，所述接箍的內螺紋上設有止扭矩臺肩，接箍的中孔的直徑大于油套管的內徑。
2.根據權利要求1所述的抗彎曲的油套管螺紋連接結構，其特征是所述負角度錐螺 紋的牙型角為15-28度，導入面為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、 母螺紋端的內孔平齊。
3.根據權利要求1所述的抗彎曲的油套管螺紋連接結構，其特征是所述接箍的中孔 直徑比接箍內徑大0. 5-1. 5mm。
4.根據權利要求1所述的抗彎曲的油套管螺紋連接結構，其特征是所述接箍的內螺 紋上設有的止扭矩臺肩，止扭矩臺肩角度為-10-20度。
5.根據權利要求1所述的抗彎曲的油套管螺紋連接結構，其特征是所述接箍的密封 面與止扭矩臺肩處設有過渡圓角，過渡圓角的半徑在0. 4 0. 6mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抗彎曲的油套管螺紋連接結構，該結構包括一個端部帶有外螺紋的套管和帶有內螺紋的接箍旋合擰接，所述套管的外螺紋和接箍的內螺紋均為負角度錐螺紋，所述內螺紋上設有扭矩臺肩。所述負角度螺紋的牙型角為15-28度，導入面為20-30度，承載面為-2--5度，齒型螺距為每英寸三牙-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。本發(fā)明的效果是該連接結構提高油套管的彎曲性能，更利于油套管串的下放和固井工作的進行。通過優(yōu)化的中孔設計與螺紋牙型設計同時提高抗壓縮性能與拉伸性能，以提高抗彎曲性能，公母端內孔平齊的設計使得油氣在傳送過程中不會發(fā)生紊流現象，減小傳輸阻力。
文檔編號E21B17/042GK101864906SQ20101022233
公開日2010年10月20日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權日2010年7月9日
發(fā)明者史彬, 呂春莉, 吳稀勇, 屈強, 張軍, 柳玉偉, 梅麗, 王春河, 閆龍, 陳濤, 駱敬輝 申請人:天津鋼管集團股份有限公司