專利名稱：一種耐粘扣的石油套管接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種螺紋接頭，特別是一種耐粘扣的石油套管螺紋接頭， 屬于石油套管螺紋連接技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景目前油田使用的石油套管，大多采用API圓螺紋或偏梯形螺紋連接，這種 螺紋的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，容易加工和檢測(cè)，但也同時(shí)存在很多缺點(diǎn)，其最突出 的缺點(diǎn)是容易發(fā)生粘扣，尤其是當(dāng)套管規(guī)格達(dá)到16英寸(406.4mm)以上時(shí)，油 田現(xiàn)場(chǎng)上扣時(shí)非常容易發(fā)生錯(cuò)扣而引起嚴(yán)重粘扣。套管螺紋粘扣會(huì)影響其連接 質(zhì)量，較嚴(yán)重的粘扣還會(huì)造成套管報(bào)廢。API圓螺紋的錐度一般是1:16，螺紋高度是1.801mm，螺距是每英寸 (25.4mm)8牙，其承載面角和導(dǎo)向面角都是30°。該螺紋的導(dǎo)向面比較平緩，利 于對(duì)扣和上扣，但其螺距小(即所謂的細(xì)牙)，容易錯(cuò)扣，錐度平緩(1:16)也容 易錯(cuò)扣，尤其是規(guī)格較大時(shí)更加明顯，為此API規(guī)定當(dāng)規(guī)格達(dá)到16英寸(406.4mm) 以上時(shí)，錐度增大為1:12。盡管如此，這種螺紋形式仍然很容易發(fā)生錯(cuò)扣和粘 扣。同時(shí)這種螺紋的連接效率低，只能達(dá)到管體的60~80%。API偏梯形螺紋的錐度與圓螺紋一樣， 一般是1:16，當(dāng)規(guī)格達(dá)到16英寸以 上時(shí)，增大為1:12。該螺紋高度為1.575mm，螺距是每英寸(25.4mm)5牙，螺距 增大有利于上扣，但其螺紋導(dǎo)向面角是10。，比圓螺紋陡，不利于上扣，其承載 面角是3°，提高了螺紋的連接效率。因?yàn)槠胀ˋPI螺紋容易發(fā)生粘扣，因此嚴(yán)重影響了其推廣使用。為了改善 套管螺紋的上扣性能，防止螺紋粘扣，很多研究人員開展了研究工作。中國(guó)專 利公開號(hào)為CN 1065018C，
公開日為2001年4月25日，發(fā)明專利名稱為油、 套管螺紋接頭，給出了一種可以減緩或防止螺紋粘扣的接頭形式。該專利由管 體和管接箍組成，管體上的螺紋長(zhǎng)度為L(zhǎng)4，管接箍上的螺紋長(zhǎng)度為L(zhǎng)7，螺紋在 直徑方向上的錐度為1:M， M—般取16，其中管體或管接箍的螺紋始端一定長(zhǎng) 度內(nèi)的錐度為l:(M-q)， q=0.1~4.5。同時(shí)，在管體或管接箍的螺紋末端一定長(zhǎng)度 內(nèi)的錐度設(shè)置為l:(M+q)。該接頭由于在螺紋兩端改變了錐度，減緩了螺紋兩端 的應(yīng)力集中程度，使螺紋不容易發(fā)生粘扣。中國(guó)專利公開號(hào)為CN 1182317C，
公開日為2004年12月29日，發(fā)明專利名稱為油、套管螺紋接頭，給出了一種 耐粘扣的油、套管螺紋接頭。該發(fā)明專利由管體和管接箍通過圓螺紋或偏梯形 螺紋連接在一起，螺紋連接的錐度為k16，特點(diǎn)在于外螺紋與API標(biāo)準(zhǔn)螺紋完 全相同，通過改變內(nèi)螺紋的結(jié)構(gòu)尺寸，即改變螺紋兩端的螺距，對(duì)于偏梯形螺 紋來說，第1~2或第1 3圈螺紋的螺距為P +，最后1~2或1 3圈螺紋的螺距為 P大，其余部分螺距為標(biāo)準(zhǔn)值P。對(duì)于圓螺紋則通過再車削的辦法使螺距改變。 這樣可以改善接頭的應(yīng)力分布，使接頭不容易發(fā)生粘扣。
但上述專利技術(shù)的局限性在于設(shè)計(jì)沒有脫離API螺紋的設(shè)計(jì)思想，雖然 改善了接頭的抗粘扣性能，但接頭容易錯(cuò)扣、難對(duì)扣的缺點(diǎn)沒有改善，螺紋發(fā) 生粘扣的可能性仍然很大。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種耐粘扣的石油套管接頭。該接頭 通過增大螺紋錐度、加大螺紋螺距、增大螺紋導(dǎo)向面角、使螺紋齒頂、齒底平 行于管子軸線等方法，徹底改善螺紋的抗粘扣性能。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，外螺紋件l、 3通過螺紋與接箍2嚙合連接在 一起，其特征是螺紋的錐度為1:6 1:8，螺紋的螺距是每英寸3牙，螺紋的高 度是2.05~2.45mm，螺紋的齒頂、齒底平行于管子的軸線。螺紋的導(dǎo)向面角為25 30°，承載面角是0。。在接箍2上加工有內(nèi)螺紋4， 在外螺紋件l、 3上加工有外螺紋5。接頭擰緊后，內(nèi)螺紋4與外螺紋5嚙合在 一起，形成過盈配合。一般來說，螺紋的螺距越大，螺紋牙越粗，上扣時(shí)就越不容易錯(cuò)扣。API 螺紋的螺距是每英寸8牙或5牙，這種螺紋在管子直徑較大時(shí)，內(nèi)、外螺紋稍 有偏斜就很容易錯(cuò)扣。本發(fā)明針對(duì)這一缺點(diǎn)，將螺距增大為每英寸3牙，使接 頭更容易對(duì)扣。同樣，螺紋的錐度對(duì)上扣性能也有一定影響，通常錐度越大， 越容易對(duì)扣，1:16的錐度是API螺紋普遍采用的，但當(dāng)管子直徑較大時(shí)(大于 或等于16英寸)，API則采用1:12的錐度。本設(shè)計(jì)根據(jù)不同的管徑，采用1:7 到1:8的錐度，使螺紋的上扣性能更好。但是，錐度增大會(huì)降低螺紋的連接強(qiáng)度。 為此本設(shè)計(jì)對(duì)螺紋的形狀，尤其是承載面角度和螺紋高度進(jìn)行了規(guī)定，規(guī)定螺 紋的承載面角為0。 (API螺紋是30。或10。)，這樣套管在受拉伸時(shí)，軸向載荷產(chǎn) 生的徑向分力為零，提高了螺紋的連接效率，同時(shí)將螺紋高度增大到 2.05 2.45mm之間，使螺紋的連接強(qiáng)度加強(qiáng)。螺紋的導(dǎo)向面角與接頭的上扣性能有關(guān)，導(dǎo)向面角越大，越容易上扣，API 圓螺紋的導(dǎo)向面角是30。，偏梯形螺紋的導(dǎo)向面角是10°，本發(fā)明的螺紋形式更 接近于偏梯形，選擇螺紋導(dǎo)向面角25 30°，見附圖2。這樣使接頭的上扣性能 更好。但導(dǎo)向面角增大使接頭的抗壓縮性能下降，考慮到抗壓縮性能同時(shí)還與 錐度有關(guān)，本設(shè)計(jì)的錐度比較大，選擇導(dǎo)向面角25 30。仍然可以使接頭的抗壓 縮性能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了增強(qiáng)接頭的耐粘扣性能，本設(shè)計(jì)采取的另一項(xiàng)措施是使螺紋的齒頂、 齒底平行于管子的軸線而不是螺紋母線。由于油田上扣都是立式，接箍固定在 井臺(tái)的卡瓦座上，管子垂直吊起使外螺紋對(duì)中，如果螺紋齒頂平行于螺紋母線， 則不利于對(duì)扣，設(shè)計(jì)成臺(tái)肩齒形式，則提高了螺紋的對(duì)扣性能。通過上述措施，使本設(shè)計(jì)的接頭形式具有良好的耐粘扣性能，同時(shí)連接性 能不下降，仍能滿足使用要求。本發(fā)明適合于石油套管采用，特別適合于直徑 較大的套管采用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有顯著進(jìn)步，具體表現(xiàn)在l)通過增大螺紋螺距、 螺紋錐度、以及制造成平頂扣的辦法，提高了螺紋的認(rèn)扣性能，同時(shí)上扣速度
也有所提高；2)通過增大螺紋導(dǎo)向面角的方法，使接頭容易對(duì)扣、不易錯(cuò)扣；3) 將螺紋承載面角改為0°，避免了接頭滑脫，提高了接頭的連接效率。因此該接 頭具有良好的耐粘扣性能，同時(shí)連接性能好。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。圖2為螺紋形式示意圖。圖中的6為導(dǎo)向面，7為承載面，8為中徑。
具體實(shí)施方式
本設(shè)計(jì)的第一個(gè)實(shí)施例是用于①508.0xl2.7 mm的套管，鋼級(jí)為N80。外螺 紋件l、 3的外徑是508.0mm，壁厚12.7mm，接箍2的外徑是533.4mm，長(zhǎng)度 不低于270.0mm。螺紋螺距是每英寸3牙，螺紋錐度1:7.5，螺紋高度2.15mm， 螺紋形式為偏梯形，其導(dǎo)向面角30°，承載面角0°，嚙合螺紋長(zhǎng)度123mm。本 接頭抗拉強(qiáng)度12700kN，抗壓縮強(qiáng)度大于抗拉強(qiáng)度，接頭按照規(guī)定的扭矩上扣， 至少可上卸3次而不發(fā)生損壞。本設(shè)計(jì)的第二個(gè)實(shí)施例是用于0)406.4x12.57 mm的套管，鋼級(jí)為PllO。外 螺紋件l、 3的外徑是406.4mm，壁厚12.57mm，接箍2的外徑是431.8mm，長(zhǎng) 度不低于270.0mm。螺紋螺距是每英寸3牙，螺紋錐度1:8，螺紋高度2.15mm， 螺紋形式為偏梯形，其導(dǎo)向面角25°,承載面角0°，嚙合螺紋長(zhǎng)度123mm。本 接頭抗拉強(qiáng)度11700kN，抗壓縮強(qiáng)度大于抗拉強(qiáng)度，接頭按照規(guī)定的扭矩上扣， 至少可上卸3次而不發(fā)生損壞。
權(quán)利要求
1、 一種耐粘扣的石油套管接頭，包括外螺紋件(1、 3)以及通過螺紋與外螺紋件(1、 3)嚙合在一起的接箍(2)，其特征是螺紋的錐度為1:6 1:8，螺紋的螺距是每英寸3牙，螺紋的高度是2.05 2.45mm，螺紋的齒頂、齒底平行于 管子的車由線。
2、 如權(quán)利要求1所述耐粘扣的石油套管接頭，其特征在于螺紋的導(dǎo)向面角為25~30°，承載面角是0°。
3、 如權(quán)利要求1所述耐粘扣的石油套管接頭，其特征在于在接箍(2) 上加工有內(nèi)螺紋(4)，在外螺紋件(1、 3)上加工有外螺紋(5)，接頭擰緊后， 內(nèi)螺紋(4)與外螺紋(5)嚙合在一起，形成過盈配合。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種螺紋接頭，特別是一種耐粘扣的石油套管螺紋接頭。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，外螺紋件1、3通過螺紋與接箍2嚙合連接在一起，其特征是螺紋的錐度為1∶6～1∶8，螺紋的螺距是每英寸3牙，螺紋的高度是2.05～2.45mm，螺紋的齒頂、齒底平行于管子的軸線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使用時(shí)容易對(duì)扣、不易錯(cuò)扣，因而具有良好的耐粘扣性能，同時(shí)上扣速度快，可提高下井工作效率。
文檔編號(hào)E21B17/02GK101144372SQ20071013470
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月15日
發(fā)明者毅 張, 高連新 申請(qǐng)人:無錫西姆萊斯石油專用管制造有限公司