一種非常規氣田用氣密封套管端部螺紋及接箍螺紋結構的製作方法

2024-02-24 06:32:15

專利名稱：一種非常規氣田用氣密封套管端部螺紋及接箍螺紋結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種非常規氣田用氣密封套管端部螺紋及接箍螺紋結構，屬於機械領域。非常規氣田用氣密封套管主要用於完井生產管柱。
背景技術：
中國非常規氣田面積大，均屬於低壓(儲層壓力小於35MPa)、低滲巖性圈閉氣藏，單井產量低。有效開發該種氣田只有靠多鑽井，套管在建井中所佔比例較大。套管是由管體和端部螺紋接頭構成,套管間通過接箍連接。管體成本是由材料性能要求決定；螺紋接頭、接箍成本是由螺紋結構形式決定。因此，選擇價格低廉又能實現氣密封的螺紋接頭和接箍是降低開發成本的有效措施。 中國西部低壓低滲氣田，採用帶臺肩和密封面的氣密封螺紋接頭套管，接箍毛坯壁厚及長度、加工所用刀具及加工工藝均比直接採用螺紋密封需要消耗更多的材料及更多的加工工序和時間。由於螺紋接頭加工成本是API螺紋的I. 5倍以上，管柱成本無法滿足該種氣田經濟有效開發。採用API長圓螺紋接頭加特殊螺紋脂(CattslOl)雖滿足低壓氣密封要求，但是上扣後，就不能再實施卸扣作業且上扣速度較慢。試驗驗證該特殊螺紋脂用最小扭矩(API規定)上扣後螺紋氣密封壓力在26MPa就會發生洩漏，嚴重影響油田的使用並帶來安全隱患。因此，需要開發一種能夠實現反覆上扣、承受較大彎曲和拉伸載荷的經濟型氣密封螺紋接頭和接箍。

發明內容
本發明的目的是提供一種能夠滿足非常規氣田用、經濟有效的氣密封套管端部螺紋及接箍螺紋結構。以降低管柱成本。為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下本發明包括氣密封套管端部外螺紋和接箍內螺紋，所述套管端部外螺紋從螺紋根部到螺紋端部有向套管軸線傾斜的錐度，其外螺紋大端錐度Ow1 = 62 65mm/m，螺紋小端在前3 4牙位置處變錐,小端錐度Ow2 = 60 62mm/m可形成有效密封嚙合,所述套管端部外螺紋的其它技術參數為承載面角度α = 15 30°用來保證上扣後提高抗拉能力，導向面角度β =30 45°保證上扣導向穩定,牙頂圓弧半徑Rt = O. 41 O. 45mm用來抗粘扣同時具有輔助密封作用，牙底圓弧半徑Rd = O. 37 O. 41mm上扣易對扣且承載面與導向面接觸，牙高h = I. 9 2. 2mm可提高抗拉強度,螺距N =每英寸6 8牙,保證上扣及拉伸載荷下的強度；接箍內螺紋從接箍中心到兩端對稱設置，且每側內螺紋均與套管端部外螺紋相匹配，其承載面角度、導向面角度、牙頂圓弧半徑、牙底圓弧半徑、螺距與套管端部外螺紋相同，內螺紋錐度On = 65 70mm/m用來形成有效密封嚙合，內螺紋牙高I. 9
2.2mmο本發明的優點牙頂半徑大於牙底且半徑在確定值的較小範圍內；牙高大於現有螺紋高度；外螺紋慢錐(螺紋小端在前3 4牙位置處變錐)，內螺紋快錐相互配合形成有效密封；採用大的牙高，修改牙頂與牙底圓弧半徑，實現承載面與導向面接觸，牙頂不發生粘扣，快慢錐配合實現氣密封。與目前傳統特殊螺紋接頭比較無臺肩及獨立密封面，採用螺紋密封設計思想，具有加工成本低、節約材料、檢測方便、無需特殊螺紋脂上卸扣方便快速的優點，完全滿足非常規氣田經濟高效開發的要求。


圖I為非常規氣田用氣密封套管連接示意圖；圖2為非常規氣田用氣密封套管端部螺紋及接箍螺紋結構示意圖；
圖3為氣密封套管端部外螺紋牙形示意圖；圖4為接箍內螺紋牙形示意圖。圖中1-套管，2-接箍，3套管端部外螺紋，4、接箍內螺紋。
具體實施例方式實施例以Φ 139. 7X9. 17mm N80Q套管為例，套管端部外螺紋及接箍內螺紋參數如下內螺紋參數
檢測項目導向面和承牙頂和牙底圓
序 \錐度螺紋牙型
α\載面角度螺距mm_弧半徑(mm)
號mm / m 尚度mm
產品編號 \ (° )_____
1IA30/283.175671.94 0.41/0.38
2IB30/283.175671.95 0·41/0.38外螺紋參數
導向面和承■f頂
序測項目 m 螺紋牙型同抓坐P \載面角度螺距iran _mm m__圓弧工
號產品編號'\高度mm/ λ
Γ )大端小端
11#30/283.175 63.0 61.0 1.92 0.41/0.38
22#30/283. 175 63.0 61.0 1.92 O· 41/0.38試驗方法參考API 5C5 (第三版)試樣數量5根。試驗評價項目包括螺紋的抗粘扣性能、密封性能、內屈服強度及連接強度。上卸扣試驗螺紋經過3次上扣，2次卸扣，無粘扣現象。氣密封性能螺紋經過VME = 75% (材料及壁厚名義值)、20° /30m彎曲狗腿度、135°C條件、氣體內壓35MPa。靜態氣密封壓力53MPa。無洩漏發生。內屈服強度抗內壓強度高於API規定同規格LC (長圓螺紋)相應規定值63. 4MPa。連接強度抗拉伸強度 高於API規定同規格LC (長圓螺紋)相應規定值1904KN。
權利要求
1.一種非常規氣田用氣密封套管端部螺紋及接箍螺紋結構，包括氣密封套管端部外螺紋和 接箍內螺紋，其特徵是所述套管端部外螺紋從螺紋根部到螺紋端部有向套管軸線傾斜的錐度，其外螺紋大端錐度Ow1 = 62 65mm/m，螺紋小端在前3 4牙位置處變錐，小端錐度Ow2 = 60 62mm/m，所述套管端部外螺紋的其它技術參數為承載面角度α = 15 30°，導向面角度β =30 45° ,牙頂圓弧半徑Rt = O. 41 O. 45mm,牙底圓弧半徑Rd =O. 37 O. 41mm,牙高h = I. 9 2. 2mm,螺距N =每英寸6 8牙；接箍內螺紋從接箍中心到兩端對稱設置，且每側內螺紋均與套管端部外螺紋相匹配，其承載面角度、導向面角度、牙頂圓弧半徑、牙底圓弧半徑、螺距與套管端部外螺紋相同，內螺紋錐度On = 65 70mm/m，內螺紋牙高I. 9 2. 2mm。
全文摘要
本發明涉及一種非常規氣田用氣密封套管端部螺紋及接箍螺紋結構，包括氣密封套管端部外螺紋和接箍內螺紋，套管端部外螺紋從螺紋根部到螺紋端部有向套管軸線傾斜的錐度，其外螺紋大端錐度Ow1＝62～65mm/m，小端錐度Ow2＝60～62mm/m，套管端部外螺紋的其它技術參數為承載面角度α＝15～30°，導向面角度β＝30～45°，牙頂圓弧半徑Rt＝0.41～0.45mm，牙底圓弧半徑Rd＝0.37～0.41mm，牙高h＝1.9～2.2mm，螺距N＝每英寸6～8牙；接箍內螺紋為對稱設置，且每側內螺紋均與套管端部外螺紋相匹配，其承載面角度、導向面角度、牙頂圓弧半徑、牙底圓弧半徑、螺距與外螺紋相同，內螺紋錐度On＝65～70mm/m，內螺紋牙高1.9～2.2mm。其優點是抗粘扣性能好、密封性能好、內屈服強度及連接強度高。
文檔編號E21B17/08GK102654037SQ20121013973
公開日2012年9月5日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者付靜, 劉曉亮, 潘俊淇, 胡國鋒, 範德全 申請人:內蒙古第一機械製造集團大地石油機械有限責任公司