一種特殊螺紋結構的油套管的製作方法

2023-05-22 19:58:56 2

專利名稱：一種特殊螺紋結構的油套管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油田完井、採油井用井下套管或油管，是一種新型特殊螺紋的套管或油管，與常規的API油套管的螺紋結構不同，採用偏梯形螺紋和金屬與金屬的錐面密封結構，能夠滿足高溫、高壓及高氣密封的要求。
背景技術：
目前，套管或油管通過螺紋連接下入井中，是井下油氣輸送到地面的通道。常規 API油套管的螺紋分為圓螺紋和偏梯形螺紋，圓螺紋密封性好，但連接強度低；偏梯形螺紋連接強度高，但密封性差。中國專利公告號CN202023513U，提供了一種「偏圓螺紋油套管」，包括連接管體的接箍，接箍內螺紋和管體的外螺紋設計為偏圓螺紋，所述偏圓螺紋的牙型角為60°，牙型偏向設置，承載面傾角6°，導向面傾角為54°，每英寸7牙。增加了剩餘壁厚，比標準圓螺紋連接強度大，又因為此種牙型偏圓的設計，即圓螺紋偏向一邊，使承載面的角度遠小於導向面角度，故其抗滑脫性能好，此整體結構又是偏圓螺紋，其牙型具有較好的密封性能。中國專利公告號CN201818929U，提供了一種「石油天然氣工業用管螺紋接頭」， 管體的外螺紋和接箍的內螺紋為偏梯形螺紋，齒高與螺距的比為0. 25 0. 35，承載面角為-15 3°，導向面角為10 50°，螺紋嚙合後齒頂與齒底之間存在間隙；在螺紋側面管體與接箍之間的密封部分依次設置有第一柱面過渡區、柱形密封區、第二柱面過渡區、錐形密封區、錐面過渡區，錐面過渡區的端部為扭矩臺肩。提高了螺紋連接的強度。採用柱面和錐面的複合密封結構，並通過柱面過渡區將兩個密封面有效隔離，保證了密封的可靠性。隨著鑽採技術的提高，油氣井向更深，壓力更高發展，常規API油套管的螺紋已滿足不了使用要求，需要一種同時滿足高的連接強度、高的氣密封壓力的新型特殊螺紋結構。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種特殊螺紋結構的油套管，改變連接螺紋端的結構， 連接在一起下入井內，能滿足高溫、高壓氣井對油管和套管管柱氣密封性能的要求。本實用新型採用的技術方案是特殊螺紋結構的油套管，包括管體，在管體的兩端分別有內螺紋端和外螺紋端，內螺紋端的內螺紋和外螺紋端的外螺紋採用的是偏梯形螺紋，偏梯形螺紋的錐度為I : 16。其特徵在於內螺紋端的內螺紋根部有兩個環形密封面，其中一個是主密封凹面，主密封凹面與內螺紋根部的圓柱形內壁的夾角在15 25°之間，另一個是逆向臺肩凹面，逆向臺肩凹面與管體中心線的垂線的夾角銳角在10 20°之間，主密封凹面與逆向臺肩凹面相交；外螺紋端的外螺紋端部有兩個環形密封面，其中一個是主密封凸面，主密封凸面與外螺紋端部的圓柱形外壁的夾角銳角在15 25°之間，另一個是逆向臺肩凸面，逆向臺肩凸面與管體中心線的垂線的夾角銳角在10 20°之間，主密封凸面與逆向臺肩凸面相交。[0010]比較好的方案是主密封凹面與內螺紋根部的圓柱形內壁的夾角為20°，逆向臺肩凹面與管體中心線的垂線的夾角銳角為15° ;主密封凸面與外螺紋端部的圓柱形外壁的夾角銳角為20° ,逆向臺肩凸面與管體中心線的垂線的夾角銳角為15°。在外螺紋端的中心孔端部有一個圓錐形的穩流面，穩流面與管體中心孔內壁的夾角銳角為6°，穩流面5的長度與管體中心孔的直徑相同。本實用新型的有益效果本實用新型特殊螺紋結構的油套管，通過偏梯形螺紋和專門的大角度錐面與錐面的金屬密封結構相配合，連接強度高和氣密封性能好；上卸扣速度得到了提高；採用大角度錐面-錐面的金屬密封結構和逆向定位及次密封臺肩，實現聯接和密封功能分離，逆向臺肩控制上扣扭矩，防止螺紋過扭矩，並起到密封作用。主密封面過盈配合滿足了高壓、高溫及高的氣密封需要，克服了常規API螺紋的不足。逆向臺肩控制上扣扭矩，這種結構能夠精確控制上扣扭矩，減小接箍環向應力。螺紋的連接強度達到了管體材料的抗拉強度，彈性極限範圍內的金屬對金屬的氣密封壓力達到了管體的內屈服強度，接箍和管體內通道內平式設計，減小了紊流，防止應力腐蝕產生。

圖I是特殊螺紋結構的油套管的內螺紋端結構剖面示意圖。圖2是特殊螺紋結構的油套管的外螺紋端結構剖面示意圖。圖中，I-內螺紋，2-主密封凹面，3-逆向臺肩凹面，I. I-外螺紋，2. I-主密封凸面，
3.I逆向臺肩，4-管體，5-穩流面。
具體實施方式
實施例I :以一個外徑為139. 7111111(51// )的特殊螺紋結構的套管為例，對本實用
新型作進一步詳細說明。參閱圖I。本實用新型特殊螺紋結構的油套管，包括管體4，管體4長度10m，管體 I的中心孔直徑為124. 36mm。在管體4的兩端分別有內螺紋端和外螺紋端，內螺紋端的內螺紋I和外螺紋端的外螺紋I. I採用的是偏梯形螺紋，偏梯形螺紋的錐度為I : 16。參閱圖I。內螺紋端的內螺紋I根部有兩個環形密封面，其中一個是主密封凹面 2，主密封凹面2與內螺紋I根部的圓柱形內壁的夾角為20°，另一個是逆向臺肩凹面3，逆向臺肩凹面3與管體4中心線的垂線的夾角銳角為15°，主密封凹面2與逆向臺肩凹面3 相交。參閱圖2。外螺紋端的外螺紋I. I端部有兩個環形密封面，其中一個是主密封凸面
2.1，主密封凸面2. I與外螺紋I. I端部的圓柱形外壁的夾角銳角為20°，另一個是逆向臺肩凸面3. 1，逆向臺肩凸面3. I與管體4中心線的垂線的夾角銳角為15°，主密封凸面2. I 與逆向臺肩凸面3. I相交。參閱圖2。在外螺紋端的中心孔端部有一個圓錐形的穩流面5，穩流面5與管體4 中心孔內壁的夾角銳角為6°，穩流面5的長度與管體4中心孔的直徑相同。
權利要求1.一種特殊螺紋結構的油套管，包括管體(4)，在管體(4)的兩端分別有內螺紋端和外螺紋端，內螺紋端的內螺紋(I)和外螺紋端的外螺紋(I. D採用的是偏梯形螺紋，偏梯形螺紋的錐度為I : 16 ;其特徵在於內螺紋端的內螺紋(I)根部有兩個環形密封面，其中一個是主密封凹面(2)，主密封凹面⑵與內螺紋⑴根部的圓柱形內壁的夾角在15 25°之間，另一個是逆向臺肩凹面(3)，逆向臺肩凹面(3)與管體⑷中心線的垂線的夾角銳角在10 20°之間，主密封凹面 ⑵與逆向臺肩凹面⑶相交；外螺紋端的外螺紋(I. D端部有兩個環形密封面，其中一個是主密封凸面(2. 1)，主密封凸面(2. I)與外螺紋(I. I)端部的圓柱形外壁的夾角銳角在15 25°之間，另一個是逆向臺肩凸面(3. I)，逆向臺肩凸面(3. I)與管體(4)中心線的垂線的夾角銳角在10 20° 之間，主密封凸面(2. I)與逆向臺肩凸面(3. I)相交。
2.根據權利要求I所述的特殊螺紋結構的油套管，其特徵是主密封凹面(2)與內螺紋(I)根部的圓柱形內壁的夾角為20°，逆向臺肩凹面(3)與管體(4)中心線的垂線的夾角銳角為15° ;主密封凸面(2. I)與外螺紋(I. I)端部的圓柱形外壁的夾角銳角為20°， 逆向臺肩凸面(3. I)與管體(4)中心線的垂線的夾角銳角為15°。
3.根據權利要求I或2所述的特殊螺紋結構的油套管，其特徵是在外螺紋端的中心孔端部有一個圓錐形的穩流面(5)，穩流面(5)與管體(4)中心孔內壁的夾角銳角為6°， 穩流面(5)的長度與管體(4)中心孔的直徑相同。
專利摘要一種特殊螺紋結構的油套管，應用於油田完井、採油井井下。在管體的兩端分別有內螺紋端和外螺紋端，內螺紋端的內螺紋和外螺紋端的外螺紋採用的是偏梯形螺紋，偏梯形螺紋的錐度為1∶16；內螺紋端的內螺紋根部有兩個環形密封面，一個是主密封凹面，另一個是逆向臺肩凹面；外螺紋端的外螺紋端部有兩個環形密封面，一個是主密封凸面，另一個是逆向臺肩凸面。效果是通過偏梯形螺紋和專門的大角度錐面與錐面的金屬密封結構相配合，連接強度高和氣密封性能好；上卸扣速度得到了提高；採用大角度錐面-錐面的金屬密封結構和逆向定位及次密封臺肩，實現聯接和密封功能分離，逆向臺肩控制上扣扭矩，防止螺紋過扭矩，並起到密封作用。
文檔編號E21B17/08GK202348148SQ20112045292
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者孟凡闊, 張德松, 李乙朝, 楊凱, 王國正, 王斌林, 趙楊民 申請人:中國石油天然氣集團公司, 吐哈石油勘探開發指揮部