專利名稱：用于外徑508～622.3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于外徑508 622. 3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
油套管管柱采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(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中位于油氣井套管結(jié)構(gòu)最外層的套管是表層套管。當(dāng)鉆井開孔后鉆到表土層以下的基巖或鉆達(dá)一定深度后下入表層套管。一般表層套管的外徑為244. 48mm 508mm(9. 625in 20in)，在通用的API標(biāo)準(zhǔn)中，采用的是圓螺紋或偏梯螺紋連接形式。這兩種連接形式在保證管柱結(jié)構(gòu)完整性和密封完整性方面都存在一定的問題。圓螺紋套管其螺紋連接強(qiáng)度只為管體強(qiáng)度的60% 80%，偏梯螺紋的連接強(qiáng)度雖接近或達(dá)到管體強(qiáng)度但氣密封性能不夠。另外由于API螺紋接頭應(yīng)力集中現(xiàn)象較嚴(yán)重，油氣中含有的硫化氫酸性成分會使普通API螺紋接頭發(fā)生緩慢的應(yīng)力腐蝕，導(dǎo)致套管在長期的使用過程中變形破壞。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，尤其是深井、超深井、高壓氣井、定向井、酸性環(huán)境井的開發(fā)，對石油套管的使用性能提出了更高的要求，套管管串設(shè)計也越來越多樣化。某些陸地或者海洋上的惡劣井況需要508mm 622. 3mm (20in 24. 5in)的超大外徑套管常作為表層套管。超出API標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接形式的范圍，超大外徑套管508 622. 3mm (20 24. 5in)在API標(biāo)準(zhǔn)中沒有相應(yīng)的扣型。由于管子外徑很大，如果采用API圓螺紋，易錯扣且上扣速度慢，連接強(qiáng)度低，易滑脫；如果采用API偏梯螺紋套管，易粘扣且上扣速度也很慢，接頭抗內(nèi)壓強(qiáng)度低于管體內(nèi)屈服強(qiáng)度。急需設(shè)計出專門用于這種超大外徑的特殊螺紋套管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于外徑508 622. 3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)，有利于在某些惡劣井況，對于表層套管的上扣速度有比較嚴(yán)格的規(guī)定，加快上扣速度，增加連接效率，有利于節(jié)省時間，降低成本并且具備良好的密封效果。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種用于外徑508 622. 3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)，該接頭結(jié)構(gòu)由兩根套管與接箍擰接，其中所述套管包括有公螺紋和在公螺紋端部的公臺肩，所述接箍連接在兩根套管之間，且兩側(cè)的結(jié)構(gòu)對稱，每側(cè)包括有母螺紋和母臺肩，所述公臺肩、母臺肩均為直角扭矩臺肩；在公螺紋與母螺紋擰接中，公螺紋與母螺紋互相哨合，公臺肩、母臺肩逐漸接近，公臺肩、母臺肩之間距離在Omm IOmm時,在公臺肩、母臺肩處進(jìn)行固定連接。本發(fā)明的效果是在油田使用中，在保證接頭連接強(qiáng)度與管體相同的情況下，上扣提高了 3/5，更有利于管串的下放和固井工作的進(jìn)行。由于扭矩臺肩的存在，使接頭抗壓縮抗彎曲性能達(dá)到80%的管體屈服強(qiáng)度。套管和接箍連接的內(nèi)孔平齊的設(shè)計使得油氣在傳送過程中不會發(fā)生紊流現(xiàn)象，減小傳輸阻力。


圖1為本發(fā)明的套管連接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1方框H處放大圖；圖3為可選焊接位置G示意圖；圖4為圖1方框K處放大圖；圖5為螺紋牙形圖。A、套管B、接箍C、外螺紋D、內(nèi)螺紋E、止扭矩臺肩F、工廠端管端部和止扭矩臺肩的間隙G、可選擇的焊接位置^導(dǎo)入側(cè)@、承載側(cè)
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明的用于外徑508 622. 3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)加以說明。本發(fā)明的用于外徑508 622. 3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)，該接頭結(jié)構(gòu)由兩根套管與接箍擰接，所述套管包括有公螺紋和在公螺紋端部的公臺肩，所述接箍連接在兩根套管之間，且兩側(cè)的結(jié)構(gòu)對稱，每側(cè)包括有母 螺紋和母臺肩，所述公臺肩、母臺肩均為直角扭矩臺肩。在公螺紋與母螺紋擰接中，公螺紋與母螺紋互相嚙合，公臺肩、母臺肩逐漸接近，公臺肩、母臺肩之間距離在Omm IOmm時,在公臺肩、母臺肩處進(jìn)行固定連接。在所述套管的公螺紋消失處和接箍端面處進(jìn)行固定連接，在所述套管的公螺紋消失處和接箍端面處涂抹有冷汗劑層。所述公螺紋、母螺紋的螺紋齒型為采用負(fù)角度螺紋，牙型角為15 28度，其中的導(dǎo)入面為2(Γ30度，承載面為_2'5度，齒型的螺距為每英寸2. 5牙牙，錐度為1:12 1:7 ;公螺紋齒高為2mnT4mm,母螺紋齒高為2mnT4mm。本發(fā)明的用于外徑508 622. 3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)功能是這樣實現(xiàn)的套管出廠前接箍的一邊先與套管管體擰接到位，運(yùn)輸至油田，需要下井時再與另一根套管管體進(jìn)行擰接下井，形成密閉的套管柱。在工廠擰接接箍的管端叫工廠端，在油田現(xiàn)場擰接的接箍的管端叫現(xiàn)場端。由于套管外徑規(guī)格大，工廠的擰接系統(tǒng)能提供的最大扭矩低于擰接所需要的扭矩，如果擰接不到位，很可能造成連接強(qiáng)度不夠和接頭內(nèi)壓屈服強(qiáng)度低。為了解決以上困難，在加工工廠端時，適當(dāng)?shù)慕档凸S端的軸向過盈量，人工手緊通過鏈鉗方式到一定位置后，在接箍中部或者接箍端部進(jìn)行焊接，或者其中一處位置使用冷汗劑。所述負(fù)角度外螺紋的牙型角為15 28度，其中導(dǎo)入面為2(Γ30度，承載面為_2 _5度，螺紋錐度為1:12 1:7，公螺紋齒高為2mnT4mm，母螺紋齒高為2mnT4mm。臺肩部分的結(jié)構(gòu)為接箍的止扭矩臺肩與管體軸線的角度為90度。如圖1所示，該石油套管接頭結(jié)構(gòu)包括套管A和接箍B兩部分組成，所述套管A部的端部是外螺紋C即公螺紋，所述接箍B部分在兩根套管間連接，兩邊結(jié)構(gòu)對稱，包括內(nèi)螺紋D即母螺紋和止扭矩臺肩E。工廠端如圖2所示，工廠端的無軸向過盈量。理論上通過手緊上扣可以達(dá)到管端和止扭矩臺肩對頂，但是由于套管管體外徑過大，存在一定的橢圓度，在未達(dá)到套管管端和接箍止扭矩臺肩對頂時停止。當(dāng)上扣停止時，管端距離接箍止扭矩臺肩的距離F是O IOmm0之后在該位置進(jìn)行焊接。采用氣保焊的焊接方式，焊接后，采用陶瓷片均勻加熱或氣焰烤的加熱方式，進(jìn)行局部退火處理。在套管管端和接箍止扭矩臺肩焊接后，可以選擇在接箍端部和套管處進(jìn)行焊接，焊接后，采用陶瓷片均勻加熱或氣焰烤的加熱方式，進(jìn)行局部退火處理。如圖3的G所示，或者在該位置涂抹冷焊劑層?，F(xiàn)場端如圖4所示，現(xiàn)場端有5 15mm的軸向過盈量?，F(xiàn)場端由于油田現(xiàn)場擰接大鉗扭矩足夠，可以直接 擰接至管端和接箍止扭矩臺肩對頂。牙型結(jié)構(gòu)如圖5所示，所述公螺紋牙型角為15 28度，其中導(dǎo)入側(cè)α為2(Γ30度，承載側(cè)β為_2'5度；其齒型的螺距為每英寸2.5牙牙，錐度為1:12 1:7，公螺紋齒高為2mnT4mm，母螺紋齒高為2mnT4mm。所述母螺紋的牙型角、導(dǎo)入面角度、承載面角度、螺距、錐度均與公螺紋一致。
權(quán)利要求
1.一種用于外徑508 622. 3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)，該接頭結(jié)構(gòu)由兩根套管與接箍擰接，其特征是所述套管包括有公螺紋和在公螺紋端部的公臺肩，所述接箍連接在兩根套管之間，且兩側(cè)的結(jié)構(gòu)對稱，每側(cè)包括有母螺紋和母臺肩，所述公臺肩、母臺肩均為直角扭矩臺肩； 在公螺紋與母螺紋擰接中，公螺紋與母螺紋互相嚙合，公臺肩、母臺肩逐漸接近，公臺肩、母臺肩之間距離在Omm IOmm時,在公臺肩、母臺肩處進(jìn)行固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于外徑508 622.3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)，其特征是在所述套管的公螺紋消失處和接箍端面處進(jìn)行固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于外徑508 622.3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)，其特征是在所述套管的公螺紋消失處和接箍端面處涂抹有冷汗劑層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于外徑508 622.3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu)，其特征是 所述公螺紋、母螺紋的螺紋齒型為采用負(fù)角度螺紋，牙型角為15 28度，其中的導(dǎo)入面為2(Γ30度，承載面為_2'5度，齒型的螺距為每英寸2. 5牙牙，錐度為1:12 1:7 ;公螺紋齒高為母螺紋齒高為
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于外徑508～622.3mm套管螺紋的接頭結(jié)構(gòu),該接頭由套管和接箍兩部分組成，所述套管部分由負(fù)角度外螺紋組成，所述接箍部分在兩根套管間連接，兩邊結(jié)構(gòu)對稱，包括內(nèi)螺紋和止扭矩臺肩。本發(fā)明的效果是在油田使用中，在保證接頭連接強(qiáng)度與管體相同的情況下，上扣提高了3/5，更有利于管串的下放和固井工作的進(jìn)行。由于扭矩臺肩的存在，使接頭抗壓縮抗彎曲性能達(dá)到80%的管體屈服強(qiáng)度。套管和接箍連接的內(nèi)孔平齊的設(shè)計使得油氣在傳送過程中不會發(fā)生紊流現(xiàn)象，減小傳輸阻力。
文檔編號E21B17/08GK103046879SQ20131000447
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者王京, 徐志謙, 張旦天, 李毅, 史彬, 張軍, 陳濤, 封姜偉, 梅麗, 呂春莉, 柳玉偉, 閆龍, 王春河, 駱敬輝, 姚迪, 候振宇 申請人:天津鋼管集團(tuán)股份有限公司