一種新型螺紋的油套管的製作方法

2023-05-22 20:19:26 2

專利名稱：一種新型螺紋的油套管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油機械裝備技術領域，特別涉及完井及採油井用的套管或油
管，是一種新型螺紋的套管或油管，是採用了非標準偏梯形螺紋和金屬面與金屬面壓緊密 封結構，能滿足高溫、高壓及氣密封連接的需要的新型螺紋的套管或油管。
背景技術：
國際石油行業採用的是美國石油協會制定的"套管、油管和管線管螺紋的加工、測 量和檢驗規範"，即API標準。API標準規定油井用的螺紋套管或油管螺紋有兩種， 一種是圓 螺紋套管，一種是偏梯形螺紋套管。螺紋間存在間隙，密封性能較低，採用平面臺階密封不 能解決密封問題。 近40年以來，油氣井的鑽探與開發受到井深、井壓及井溫等諸多因素不斷增高的 影響，油氣井的開採環境日益惡劣，開採條件更為苛刻。世界上主要的石油管生產廠或研究 機構為滿足油田對高溫、高壓及超深井的勘探、開發需要，已研製、開發出了非API標準的 新型螺紋聯接的油管、套管以供油田開發使用。非API標準螺紋的油管、套管在歐美國家的 使用量佔到油井管柱的60X左右，而我國由於受到多種因素的影B向，使用量還不到20X。 因此，無論從技術角度出發，研究和開發擁有自主專利權的新型扣油管、套管產品，還是擴 大新型扣油管、套管特殊井況下的使用量，非API標準螺紋油管、套管都存在很大的開發空 間。進口這種特殊扣油井管的價格昂貴，長期大量依賴進口油套管滿足勘探開發的特殊需 要將會大大增加成本。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種新型螺紋的油套管，提高油管或套管螺紋的聯接 強度，滿足高溫、高壓、超深井管柱下井密封要求；採用獨立的金屬面與金屬面壓緊密封結 構，提高氣密封的可靠性。 本實用新型採用的技術方案是新型螺紋的油套管，主要由管體、管體兩端的螺紋 和管體兩端的密封面組成，管體兩端有管體內螺紋端和管體外螺紋端，其特徵在於管體兩
端的螺紋為偏梯形螺紋，偏梯形螺紋是錐螺紋，錐螺紋的錐度為l : 16;在管體內螺紋端內 螺紋的根部有環形凹槽，在管體外螺紋端外螺紋的端部有環形凸起，內螺紋根部的環形凹 槽與外螺紋端部的環形凸起配合，起密封作用。 所述的內螺紋根部的環形凹槽由主密封凹面和逆向扭矩臺肩凹面組成，主密封凹 面與管體中心線的夾角在20 30°之間；逆向扭矩臺肩凹面與管體中心線垂線的夾角在 20 30°之間。所述的外螺紋端部的環形凸起由主密封凸面和逆向扭矩臺肩凸面組成，主 密封凸面與管體中心線的夾角在20 30°之間；逆向扭矩臺肩凸面與管體中心線垂線的 夾角在20 30°之間。 比較好的方案是主密封凹面與管體中心線的夾角為30° ;逆向扭矩臺肩凹面與管 體中心線垂線的夾角為20。。主密封凸面與管體中心線的夾角為30。；逆向扭矩臺肩凸面與管體中心線垂線的夾角為20。。 本實用新型的有益效果本實用新型新型螺紋的油套管，通過管體新型螺紋和金 屬密封結構與接箍新型螺紋和金屬密封結構相配合，螺紋的抗粘扣性能優於AP工圓螺紋； 螺紋易上卸扣且上卸扣速度得到提高；非API標準偏梯形螺紋實現聯接功能。採用斜面金 屬對金屬主密封和逆向定位及次密封臺肩，實現聯接和密封功能分離，逆向定位臺肩控制 上扣扭矩的同時，改善接箍的應力狀況。
螺紋聯接強度高，上卸扣操作容易，抗粘扣及抗滑扣性能好； 主密封面滿足了高壓、高溫及氣密封需要，改善了 API圓螺紋因螺紋脂失效而產 生密封失效的狀況； 逆向扭矩臺肩提供正面扭矩中止。這種結構允許施加精確的上扣扭矩和減小接箍 應力，反向臺肩效應給接箍帶來最佳的結構強度； 良好的結構強度包括了增強抗彎曲和抗壓縮的能力。抗壓和抗彎性能的增強使得 螺紋聯接能應用於水平井及大斜度井。 新型螺紋聯接強度達到或高於管體材料的抗拉強度，實現了等強度的設計，滿足 了更高下井要求； 彈性極限範圍內的金屬對金屬密封壓力達到管體內屈服強度，保證了密封的可靠 性； 管柱接箍聯接，接觸面過盈配合，內通道流線內平，不產生渦流能耗，不影響井下 作業； 扭矩一圈數綜合檢測控制臺肩扭矩及螺紋聯接，使聯接和密封無幹涉達到最佳效 果。

圖1是新型螺紋的油套管內螺紋及密封結構剖面示意圖。 圖2是內螺紋1的結構剖面放大示意圖。 圖3是新型螺紋的油套管外螺紋及密封結構剖面示意圖。 圖4是外螺紋1. 1結構剖面放大示意圖。 圖中，l-內螺紋，2-主密封凹面，3-逆向扭矩臺肩凹面，1. 1-外螺紋，2. 1-主密封 凸面，3. l-逆向扭矩臺肩凸面，4-管體。
具體實施方式實施例1 :以一個新型螺紋的油套管為例，對本實用新型作進一步詳細說明。 參閱圖1。新型螺紋的油套管，由管體4、管體兩端的螺紋和管體兩端的密封面組 成。管體兩端有管體內螺紋端和管體外螺紋端，參閱圖2。管體端部的螺紋為非API標準的 偏梯形螺紋，偏梯形螺紋是錐螺紋，錐螺紋的錐度是l : 16。參閱圖l。在管體內螺紋端內 螺紋l的根部有環形凹槽。參閱圖3。在管體外螺紋端外螺紋1. 1的端部有環形凸起。內 螺紋端與外螺紋端旋緊後，內螺紋1根部的環形凹槽與外螺紋1. 1端部的環形凸起配合，起 到密封作用。 參閱圖l。內螺紋1根部的環形凹槽由主密封凹面2和逆向扭矩臺肩凹面3組成。主密封凹面2與管體4中心線的夾角為30° ;逆向扭矩臺肩凹面3與管體4中心線垂線的 夾角為20° 。參閱圖3。外螺紋l. l端部的環形凸起由主密封凸面2. l和逆向扭矩臺肩凸 面3. 1組成，主密封凸面2. 1與管體4中心線的夾角為30° ;逆向扭矩臺肩凸面3. 1與管 體4中心線垂線的夾角為20° 。 參閱圖3。在管體外螺紋端內部有一個穩流錐面5，穩流錐面5與管體4中心孔內 壁的夾角為6。。 新型螺紋的油套管採用的代號是THPSC-1。新型螺紋油套管研製開發中，完成的 系列油套管新型螺紋結構設計經有限元全尺寸模擬計算分析達到了新型螺紋聯接及密封 設計要求；試製了2%"、 31//、4〃 、5Y/新型扣油管、套管；試製產品綜合檢測符合設計要 求。 3WTHPSC-1新型螺紋油管在吐哈油田稠油天然氣及蒸汽吞吐生產井中成功試用 20井次，試用新型扣油管830噸，下井油管聯接性能可靠，氣密封壓力55MPa。 4〃 THPSC-1 新型螺紋油管在塔河油田天然氣生產井中成功試用15井次，試用新型扣油管620噸，下井 油管聯接性能可靠，氣密封壓力50MPa，完全達到設計要求和現場使用要求。為進一步製造 和推廣系列新型扣油套管奠定了一定的基礎。
權利要求一種新型螺紋的油套管，主要由管體(4)、管體兩端的螺紋和管體兩端的密封面組成，管體兩端有管體內螺紋端和管體外螺紋端，其特徵在於管體兩端的螺紋為偏梯形螺紋，偏梯形螺紋是錐螺紋，錐螺紋的錐度為1∶16；在管體內螺紋端內螺紋(1)的根部有環形凹槽，在管體外螺紋端外螺紋(1.1)的端部有環形凸起，內螺紋(1)根部的環形凹槽與外螺紋(1.1)端部的環形凸起配合。
2. 根據權利要求1所述的新型螺紋的油套管，其特徵是所述的內螺紋(1)根部的環形凹槽由主密封凹面(2)和逆向扭矩臺肩凹面(3)組成，主密封凹面(2)與管體(4)中心 線的夾角在20 30°之間；逆向扭矩臺肩凹面(3)與管體(4)中心線垂線的夾角在20 30°之間；所述的外螺紋(1. 1)端部的環形凸起由主密封凸面(2. 1)和逆向扭矩臺肩凸面 (3. 1)組成，主密封凸面(2. 1)與管體(4)中心線的夾角在20 30°之間；逆向扭矩臺肩 凸面(3. 1)與管體(4)中心線垂線的夾角在20 30°之間。
3. 根據權利要求l所述的新型螺紋的油套管，其特徵是主密封凹面(2)與管體(4)中 心線的夾角為30。；逆向扭矩臺肩凹面(3)與管體(4)中心線垂線的夾角為20。，主密封 凸面(2. 1)與管體(4)中心線的夾角為30° ;逆向扭矩臺肩凸面(3. 1)與管體(4)中心線 垂線的夾角為20。。
4. 根據權利要求1、2或3所述的新型螺紋的油套管，其特徵是在管體外螺紋端內部 有一個穩流錐面(5)，穩流錐面(5)與管體(4)中心孔內壁的夾角為6。。
專利摘要新型螺紋的油套管，應用於石油完井及採油井。特徵是管體端部的螺紋為偏梯形螺紋，偏梯形螺紋是錐螺紋，在內螺紋的根部有環形凹槽，在外螺紋的端部有環形凸起，內螺紋根部的環形凹槽與外螺紋端部的環形凸起配合起到密封作用。效果是通過管體新型螺紋和金屬密封結構與接箍新型螺紋和金屬密封結構相配合，螺紋的抗粘扣性能優於API圓螺紋；易上卸扣且上卸扣速度得到提高；採用斜面金屬對金屬主密封和逆向定位及次密封臺肩，實現聯接和密封功能分離，逆向定位臺肩控制上扣扭矩的同時，改善接箍的應力狀況。螺紋聯接強度高，上卸扣操作容易，抗粘扣及抗滑扣性能好。
文檔編號E21B17/00GK201495994SQ200920110240
公開日2010年6月2日 申請日期2009年7月20日 優先權日2009年7月20日
發明者劉延成, 崔奮, 張德松, 李軍, 楊凱, 王春芳 申請人:吐哈石油勘探開發指揮部