新型外加厚油管和套管的製作方法
2023-08-08 23:44:06
專利名稱：新型外加厚油管和套管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油井完井過程中及油井採油過程中的油管和套管，它提供一種聯接時具有優質密封和聯接強度與管體抗拉強度相等的新型油管和套管。
背景技術：
近幾十年來我國各油田的油管和套管的螺紋聯接採用API專用石油螺紋聯接。 API螺紋有加工容易、現場配接短節方便，從而加工成本低以及適應重複上扣等優點。但隨著油井鑽井深度的增加、腐蝕性和高壓油氣井的生產、以及稠油油井注入高溫高壓水蒸汽， 使API螺紋的應用環境更加嚴峻，應用條件更加惡劣。如油井注蒸汽時應用環境為壓力 15Mpa，溫度340°C。此時傳統API螺紋耐溫150°C將被突破。API螺紋是在優質密封脂的配合下達到密封的，340°C的高溫首先破壞密封脂，進而聯接螺紋密封工況遭到破壞。另外， API螺紋的聯接強度只是管體抗拉強度的80%，提高油井井下管柱整體強度辦法之一是增加管體的厚度。管體越厚，管柱越重，管柱越重所用鋼材的成本就會增加，油井管柱負荷也會增大，這樣就會對用戶產生雙重不利因素。目前國內雖然有多種非API特殊石油套管聯接螺紋，但它們共同特點是在金屬對金屬的密封均採用錐面密封和端面密封。由於原API 螺紋公母扣旋合時，相對位移變化範圍大，為保證公母扣的接觸位移，往往犧牲原來API螺紋結構，而採用非API螺紋，進而達到一定的位移數值。非API螺紋加工難度大，成本高，不利於大面積推廣使用。根據現場資料統計，API螺紋用於油井抽油時，因螺紋產生漏失，導致每口抽油井每天產液量減少5 10%，我國有十萬多口抽油井，顯然每天因螺紋漏失導致的經濟損失是十分巨大的。因此，提高螺紋的聯接強度，提供螺紋的優質密封是適應上述工況發展的需要。
實用新型內容目的本實用新型的目的是提供一種油井油管套管螺紋聯接強度和管體抗拉強度相等， 並且具有多重優質密封的新型油管和套管。技術方案1、對於不同公稱直徑的油管和套管聯接，將其管體兩端鐓粗後形成的鐓粗加厚部分叫做公接頭，公接頭上設有API螺紋，API螺紋的尾部設有金屬圓滑凸起和0形膠圈盤根槽，0形膠圈盤根槽內安裝0形膠圈。2、鐓粗時管體內徑保持不變。3、油田採油廠所用的舊油管可用上述方法作再生處理，即先將原油管兩端的API 螺紋車掉，將油管兩端鐓粗，然後按方案1的方法加工成新型油管。有益效果本實用新型將油井的油管和套管的端部聯接採用外加厚螺紋聯接，進而使管體抗拉強度和螺紋抗拉強度相等，則導致油井所用鋼材大幅度下降。如一口油井深2000m、外徑0 114. 3mm、壁厚6. 35mm、鋼級N80、16. 9kgf/m的油管，當採用本技術方案時，其管體和螺紋抗拉強度均為(11. 432-10. 162) X0. 785cm2X60000N/cm2 = 129. IXlO4N;當採用原方案即平式油管聯接方法，當壁厚達到8mm、20. 97kgf/m時管體的最大抗拉負荷為 (11. 432-9. 832) X0. 785cm2X60000N/cm2X0. 8 = 128. 2X IO4N0 當兩種技術方案抗拉強度相同，當不計聯接處鋼材重量的增加時，本技術方案所用鋼材為16. 9kgf/mX2000m = 33800kgf = 33. 8X 103kgf = 33. 8X IO3X9. 8N0 即質量為 33. 8t。原方案所用鋼材為 20. 97kgf/mX 2000m = 41. 94X IO3X 9. 8N0即質量為41. 94t。兩方案比較，原方案多用鋼材為41. 94t-33. 8t = 8. 14t。則新方案節約成本為(41. 94t_33. 8t) X0. 63 萬元 /t = 5. 13萬元。顯然，當油井深度增大，油管或套管公稱直徑增大及油井數量增多時，採用本發明將節約更多的費用。目前，我國各無縫鋼管廠所生產的無縫鋼管，存在最大質量問題是鋼管的外徑幾何形狀不能滿足油田用戶的要求。例如用戶要求鋼廠生產0127. 4mmX6. 43mm的無縫鋼
管時，用戶要求的外徑形狀公差最小尺寸為012了,彳·，最大尺寸為0128. 4mm時，鋼廠交貨時很多鋼管的外徑尺寸存在較大的橢圓度和公差達不到用戶要求，長軸外徑最大可達 0129. 0mm，短軸最小外徑可達0126· 8mm。用戶兩端車螺紋時，產生較長的「黑頂螺紋」， 使螺紋存在缺欠和缺陷。鋼廠在解決上述問題時，一般採用外逕取正公差，壁厚取負公差， 即用鋼管外徑增大來解決「黑頂螺紋」問題，這樣做，表面成材率高，但由於壁厚減薄，加工螺紋後齒底截面厚度必然減薄，直接影響聯接強度，同樣使鋼管存在質量缺欠和缺陷。用戶在解決上述問題時，往往採用即加大鋼管外徑又加大鋼管壁厚的做法，這樣必然增加用戶的生產成本。油田採油廠所用的舊油管，採用本技術方案再生處理，經濟效益可觀。因為舊油管再生後等於重新購置一套新的外加厚油管不但聯接強度高，而且提供優質密封。外加厚油管的價格是普通平式油管價格的1. 3倍以上，而舊油管的價格為新油管價格的0. 7倍左右， 則一套油管可創造的經濟價值是原來的1. 3/0. 7 = 1.86倍。我國有十萬多口抽油井，計算經濟效益取5萬口，每口井產液量平均估計為15t/ d，含水率估計為0.73，則產油量為15t/dX(l-0.73) = 4. 05t/d。當採用本發明所提供的油管抽油時，每口井每天提高的產油量僅為2%時，則全國每天提高的產油量為4. 05t/ d. 口井 X0. 02X50000 口井=4050t/d，產生的經濟效益為 4050t/dX 2000 元/t = 810 萬元/d0
以下結合附
圖1進一步說明本發明的結構。
圖1是本實用新型的結構剖面圖，它給出了油套管某一端的聯接方式，其另一端的聯接方式與本
圖1相同。
圖1中的公接頭[2]是管體[6]兩端部鐓粗後形成的鐓粗加厚部分，公接頭[2] 上設有API螺紋[7]，API螺紋[7]的尾部設有金屬圓滑凸起[5]和0形膠圈盤根槽[4]，0 形膠圈盤根槽W]內安裝0形膠圈[3]；金屬圓滑凸起[5]與母接頭[1]的配合處採用過盈配合，從而產生超過密封壓力的接觸應力，由此達到密封；0形膠圈盤根槽[4]的結構與
4母接頭[1]的金屬配合採用動配合；API螺紋[7]採用我國最近推薦螺紋標準加工。上述結構中金屬圓滑凸起[5]與母接頭[1]配合是屬於金屬對金屬的切點密封、 0形膠圈[3]結構屬於0形膠圈密封、API螺紋[7]屬於API螺紋密封。因此
圖1提供的結構具有三重密封功能，它提供了可靠的優質密封。
具體實施方式
API螺紋是錐度螺紋，在不同上扣扭矩及公母扣之間的相對位移與標準位移比較， 變化範圍一般可小於0 8mm，因此母接頭[1]上的端部另多留有8mm的柱面結構，目的是當小於標準位移達8mm時，金屬圓滑凸起[5]不外露，仍處在母接頭[1]的端部柱面內得到保護。金屬圓滑凸起[幻及0形膠圈[3]與母接頭[1]的接觸配合屬於無錐度的柱面配合， 它們之間相對位移時，仍保持良好的優質密封。
圖1中公接頭[2]上的抗拉危險斷面發生在安裝0形膠圈[3]的0形膠圈盤根槽W]內，由此將0形膠圈盤根槽W]的最小直徑設計為略大於管體本身外徑0. 5mm以上，並且0形膠圈盤根槽W]的底角和上部稜角均採用圓滑過渡，進而減弱了結構設計產生的應力集中現象，油管公接頭[2]的內徑與管體W]內徑相同。管體[6]兩端鐓粗時，鐓粗部分和管體保持一定同軸度，公接頭[2]、母接頭[1]加工嚴格執行最近頒部的國家標準。本實用新型也可採用將油管和套管的一端加工成一個公接頭[2]，其另一端加工成一個母接頭[1]，此時，母接頭[1]鐓粗後並縮逕到與管體[6]外徑大小一致。它的優點是一根油管或套管只有兩個零件與其聯接，減少一個公接頭[2]。但是此方案的缺點是鐓粗工作量大，油套管維修不方便，母接頭[1]結構與本技術方案結構相同，顯然此技術方案也落在本實用新型的保護之內。
權利要求1.一種新型外加厚油管和套管，包括母接頭、公接頭、0形膠圈、0形膠圈盤根槽、金屬圓滑凸起、管體和API螺紋，其特徵在於公接頭[2]上設有API螺紋[7]，API螺紋[7]的尾部設有金屬圓滑凸起[5]和0形膠圈盤根槽W]，0形膠圈盤根槽W]內安裝0形膠圈[3]。
2.根據權利要求1所述的新型外加厚油管和套管，其特徵在於公接頭[2]是管體[6] 兩端部鐓粗後形成的鐓粗加厚部分。
專利摘要本實用新型公開了一種新型外加厚油管和套管，它用於油井的完井和採油過程中。該發明將油管和套管的端部鐓粗加厚，聯接處採用API外加厚螺紋聯接，而管體的內徑仍保持不變。在API螺紋尾部設有O形膠圈和金屬圓滑凸起密封。它提供了一種螺紋聯接強度與管體抗拉強度相等，並具有多重優質密封的新型油管和套管。它由母接頭、公接頭、O形膠圈、O形膠圈盤根槽、金屬圓滑凸起、管體和API螺紋所組成。
文檔編號E21B17/00GK201943592SQ20102062678
公開日2011年8月24日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者孟祥湖 申請人:孟祥湖