作業油管螺紋連接結構的製作方法
2023-05-19 06:57:56
專利名稱：作業油管螺紋連接結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種作業油管螺紋連接結構。
背景技術：
油管管柱採用螺紋將單根油井管連接而成，管柱的螺紋連接部位是薄弱的關鍵環 節。在通用的API標準中，油管採用圓螺紋外加厚或不加厚的連接形式。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。例如，不加厚圓螺紋油管，其螺 紋連接強度只為管體強度的60% 80%，另外油氣中含有的硫化氫酸性成分會使普通API 油管發生緩慢的應力腐蝕，導致油管在長期的使用過程中變形破壞。隨著石油工業的發展，尤其是深井、超深井、高壓氣井、定向井、酸性環境井的開 發，對石油油管的使用性能提出了更高的要求。具有API標準螺紋連接形式的油管和常規 特殊扣在許多情況下難以滿足生產需求。尤其某些油田區塊腐蝕環境惡劣，經過反覆酸化 和作為鑽杆使用後常規油管無法經受，目前的油管扣型的抗扭矩能力和抗鬆動(振動)能 力等不能滿足油田使用要求。因而需要設計一種新型作業油管扣型，用於超深、超高壓和高 溫油氣井的測試、酸化、壓裂、井下作業、生產管柱完井工作和在特殊情況下作為小鑽杆使 用。
發明內容
針對現有技術中結構上的不足，本發明的目的是提供一種油管特殊扣接頭，以利 於改善普通油管接頭抗過扭能力不佳，無法適用於較大的振動和過扭的井況。為實現上述目的，本發明採用的技術方案是提供一種作業油管螺紋連接結構，其 中該結構是一種直連型螺紋接頭，包括有一個管端部墩粗後帶有外螺紋的油管和管端墩 粗帶有內螺紋的油管旋合擰接而成；所述油管的外螺紋和內螺紋均為梯形錐螺紋，所述內、 外螺紋上均設有直扭矩臺肩所構成的主密封結構，內、外螺紋軸向過盈量為2. 5 10mm。所述墩粗後的油管管端的外徑大於該油管外徑4 15mm，墩粗部分和油管管子部 分的過渡圓弧半徑為20 50mm。所述梯形錐螺紋齒型的公端螺紋尾部設置有2 10mm長的圓柱直口退刀區，梯形 錐螺紋齒型的螺距為每英寸五牙或者每英寸六牙，公端螺紋齒高為1. 27 1. 575mm，母端 螺紋齒高為1. 32 1. 778mm，錐度為1 16。在所述公、母端螺紋長度的兩端設有上卸扣定位的扭矩臺肩，公端螺紋退刀處是 外扭矩臺肩，母螺紋退刀處是內扭矩臺肩。所述內、外扭矩臺肩與螺紋軸線的角度均為70 90度。本發明的效果是該結構通過油管管端墩粗，增加完整螺紋的長度，使該扣型油管 連接結構連接強度得以提高，可以達到管體強度的100%，改進型的螺距和齒高設計更能適 合油管粗曠下井作業的特點，較小的螺紋過盈量設計保證了該作業油管在多次上卸扣過程 中局部接觸應力不會太大，不會發生粘扣現象。較厚的扭矩臺肩可以保證在過扭的情況下接頭不受到破壞，提高接頭的抗鬆動能力。公母端內孔平齊的設計使得油氣在傳送過程中 不會發生紊流現象，減小傳輸阻力。該結構具有10次以上上卸扣不粘扣和抗鬆動能力，用 於超深、超高壓和高溫油氣井的測試、酸化、鑽探、井下作業、生產管柱完井工作和在特殊情 況作為小鑽杆使用。
圖1為本發明的油管連接結構的示意圖；圖2為本發明的油管梯形螺紋的牙型結構。A、油管公端B、油管母端C、外螺紋D、內扭矩臺肩E、外扭矩臺肩α -梯形螺紋承載面角度β -梯形螺紋導入面角度h_梯形螺紋高度
具體實施例方式結合附圖及實施例對本發明的作業油管螺紋連接結構加以說明。本發明的作業油管螺紋連接結構，該結構包括有一個管端部墩粗後帶有外螺紋的 油管和管端墩粗帶有內螺紋的油管旋合擰接而成；所述油管的外螺紋和內螺紋均為梯形錐 螺紋，所述內、外螺紋上均設有直扭矩臺肩所構成的主密封結構，螺紋軸向過盈量為2. 5 10mm。所述墩粗後的油管管端的外徑大於該油管外徑4 15mm，墩粗部分和油管管子部分 的過渡圓弧半徑為20 50mm。所述梯形錐螺紋齒型的公端螺紋尾部設置有2 IOmm長的圓柱直口退刀區，梯形 錐螺紋齒型的螺距為每英寸五牙或者每英寸六牙，公端螺紋齒高為1. 27 1. 575mm，母端 螺紋齒高為1.32 1.778mm，錐度為1 16。在所述公、母端螺紋長度的兩端設有上卸扣 定位的扭矩臺肩，公端螺紋退刀處是外扭矩臺肩，母螺紋退刀處是內扭矩臺肩，所述內、夕卜 扭矩臺肩與螺紋軸線的角度均為70 90度。如圖1所示，該作業油管螺紋連接結構包括油管公端A和油管母端B兩部分組成， 為直連型連接。所述油管端部墩粗，油管公端A加工在管端墩粗部分，由梯形的外螺紋C和 內止扭矩臺肩D組成；油管母端B加工在管端墩粗部分，由梯形的內螺紋和外止扭矩臺肩E 組成。油管梯形螺紋的牙型結構如圖2所示，所述梯形螺紋導入面β為10 45度，承 載面α為0 5度，根據外徑規格的不同，公端螺紋齒高h為1.27 1.575mm，螺距分別為 t = 4. 233或5. 08mm，螺紋錐度1 16。所述梯型內螺紋的牙型角、導入面角度、承載面角 度、螺距、錐度均與外螺紋一致，齒高h對應分別為1. 32 1. 778mm。出廠前油管公端和油管母端都擰好保護帽的，運輸至油田，需要下井時一根油管 的公端與另一根油管的母端擰接進行下井，形成密閉的油管柱直至幾千米深的採油氣層。 在擰接上扣過程中，油管公端A與油管母端B進行旋合擰接，油管公端的梯形外螺紋C和母 端上的梯形內螺紋旋緊配合在一起，直至開始發生過盈，產生一定的接觸應力，最後當油管 公端A和油管母端B的內、外止扭矩臺肩接觸時，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，為油管公端A和油管母端B之間提供準確的擰接定位。而且由於扭矩臺 肩的厚度較後，所以過扭矩能力很強。過扭矩能力能達到最佳扭矩的2. 5倍以上。此時油 管公端A和油管母端B能保證連接強度超過管體強度，並且在周期性震動載荷下，接頭不易鬆動，而且容易擰接到位，減少作業時間 。
權利要求
一種作業油管螺紋連接結構，其特徵是該結構是一種直連型螺紋接頭，包括有一個管端部墩粗後帶有外螺紋的油管和管端墩粗帶有內螺紋的油管旋合擰接而成；所述油管的外螺紋和內螺紋均為梯形錐螺紋，所述內、外螺紋上均設有直扭矩臺肩所構成的主密封結構，內、外螺紋軸向過盈量為2.5～10mm。
2.根據權利要求1所述的作業油管螺紋連接結構，其特徵是所述墩粗後的油管管 端部的外徑大於該油管外徑4 15mm，墩粗部分和油管管子部分的過渡圓弧半徑為20 50mm。
3.根據權利要求1所述的作業油管螺紋連接結構，其特徵是所述梯形錐螺紋齒型的 公端螺紋尾部設置有2 IOmm長的圓柱直口退刀區，梯形錐螺紋齒型的螺距為每英寸五牙 或者每英寸六牙，公端螺紋齒高為1. 27 1. 575mm,母端螺紋齒高為1. 32 1. 778mm,錐度 為 1 16。
4.根據權利要求3所述的作業油管螺紋連接結構，其特徵是在所述公、母端螺紋長度 的兩端設有上卸扣定位的扭矩臺肩，公端螺紋退刀處是外扭矩臺肩，母螺紋退刀處是內扭 矩臺肩。
5.根據權利要求4所述的作業油管螺紋連接結構，其特徵是所述內、外扭矩臺肩與螺 紋軸線的角度均為70 90度。
全文摘要
本發明提供一種作業油管螺紋連接結構，該結構是一種直連型螺紋接頭，包括有一個管端部墩粗後帶有外螺紋的油管和管端墩粗帶有內螺紋的油管旋合擰接而成；油管的外螺紋和內螺紋均為梯形錐螺紋，內、外螺紋上均設有直扭矩臺肩所構成的主密封結構，內、外螺紋軸向過盈量為2.5～10mm。本發明的效果是該結構通過油管管端墩粗，增加完整螺紋的長度，使該扣型油管連接結構連接強度得以提高，達到管體強度的100％，保證了該作業油管在多次上卸扣過程中局部接觸應力不會太大，不會發生粘扣現象，提高接頭的抗鬆動能力。該結構具有10次以上上卸扣不粘扣和抗鬆動能力，用於超深、超高壓和高溫油氣井的測試、酸化、鑽探、井下作業、生產管柱完井工作和在特殊情況作為小鑽杆使用。
文檔編號F16L15/06GK101871325SQ20101022233
公開日2010年10月27日 申請日期2010年7月9日 優先權日2010年7月9日
發明者史彬, 呂春莉, 吳稀勇, 屈強, 張軍, 徐志謙, 李毅, 柳玉偉, 梅麗, 王京, 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