專利名稱：一種新型螺紋的油套管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油機械裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及完井及采油井用的套管或油
管，是一種新型螺紋的套管或油管，是采用了非標準偏梯形螺紋和金屬面與金屬面壓緊密 封結(jié)構(gòu)，能滿足高溫、高壓及氣密封連接的需要的新型螺紋的套管或油管。
背景技術(shù)：
國際石油行業(yè)采用的是美國石油協(xié)會制定的"套管、油管和管線管螺紋的加工、測 量和檢驗規(guī)范"，即API標準。API標準規(guī)定油井用的螺紋套管或油管螺紋有兩種， 一種是圓 螺紋套管，一種是偏梯形螺紋套管。螺紋間存在間隙，密封性能較低，采用平面臺階密封不 能解決密封問題。 近40年以來，油氣井的鉆探與開發(fā)受到井深、井壓及井溫等諸多因素不斷增高的 影響，油氣井的開采環(huán)境日益惡劣，開采條件更為苛刻。世界上主要的石油管生產(chǎn)廠或研究 機構(gòu)為滿足油田對高溫、高壓及超深井的勘探、開發(fā)需要，已研制、開發(fā)出了非API標準的 新型螺紋聯(lián)接的油管、套管以供油田開發(fā)使用。非API標準螺紋的油管、套管在歐美國家的 使用量占到油井管柱的60X左右，而我國由于受到多種因素的影B向，使用量還不到20X。 因此，無論從技術(shù)角度出發(fā)，研究和開發(fā)擁有自主專利權(quán)的新型扣油管、套管產(chǎn)品，還是擴 大新型扣油管、套管特殊井況下的使用量，非API標準螺紋油管、套管都存在很大的開發(fā)空 間。進口這種特殊扣油井管的價格昂貴，長期大量依賴進口油套管滿足勘探開發(fā)的特殊需 要將會大大增加成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種新型螺紋的油套管，提高油管或套管螺紋的聯(lián)接 強度，滿足高溫、高壓、超深井管柱下井密封要求；采用獨立的金屬面與金屬面壓緊密封結(jié) 構(gòu)，提高氣密封的可靠性。 本實用新型采用的技術(shù)方案是新型螺紋的油套管，主要由管體、管體兩端的螺紋 和管體兩端的密封面組成，管體兩端有管體內(nèi)螺紋端和管體外螺紋端，其特征在于管體兩
端的螺紋為偏梯形螺紋，偏梯形螺紋是錐螺紋，錐螺紋的錐度為l : 16;在管體內(nèi)螺紋端內(nèi) 螺紋的根部有環(huán)形凹槽，在管體外螺紋端外螺紋的端部有環(huán)形凸起，內(nèi)螺紋根部的環(huán)形凹 槽與外螺紋端部的環(huán)形凸起配合，起密封作用。 所述的內(nèi)螺紋根部的環(huán)形凹槽由主密封凹面和逆向扭矩臺肩凹面組成，主密封凹 面與管體中心線的夾角在20 30°之間；逆向扭矩臺肩凹面與管體中心線垂線的夾角在 20 30°之間。所述的外螺紋端部的環(huán)形凸起由主密封凸面和逆向扭矩臺肩凸面組成，主 密封凸面與管體中心線的夾角在20 30°之間；逆向扭矩臺肩凸面與管體中心線垂線的 夾角在20 30°之間。 比較好的方案是主密封凹面與管體中心線的夾角為30° ;逆向扭矩臺肩凹面與管 體中心線垂線的夾角為20。。主密封凸面與管體中心線的夾角為30。；逆向扭矩臺肩凸面與管體中心線垂線的夾角為20。。 本實用新型的有益效果本實用新型新型螺紋的油套管，通過管體新型螺紋和金 屬密封結(jié)構(gòu)與接箍新型螺紋和金屬密封結(jié)構(gòu)相配合，螺紋的抗粘扣性能優(yōu)于AP工圓螺紋； 螺紋易上卸扣且上卸扣速度得到提高；非API標準偏梯形螺紋實現(xiàn)聯(lián)接功能。采用斜面金 屬對金屬主密封和逆向定位及次密封臺肩，實現(xiàn)聯(lián)接和密封功能分離，逆向定位臺肩控制 上扣扭矩的同時，改善接箍的應(yīng)力狀況。
螺紋聯(lián)接強度高，上卸扣操作容易，抗粘扣及抗滑扣性能好； 主密封面滿足了高壓、高溫及氣密封需要，改善了 API圓螺紋因螺紋脂失效而產(chǎn) 生密封失效的狀況； 逆向扭矩臺肩提供正面扭矩中止。這種結(jié)構(gòu)允許施加精確的上扣扭矩和減小接箍 應(yīng)力，反向臺肩效應(yīng)給接箍帶來最佳的結(jié)構(gòu)強度； 良好的結(jié)構(gòu)強度包括了增強抗彎曲和抗壓縮的能力?？箟汉涂箯澬阅艿脑鰪娛沟?螺紋聯(lián)接能應(yīng)用于水平井及大斜度井。 新型螺紋聯(lián)接強度達到或高于管體材料的抗拉強度，實現(xiàn)了等強度的設(shè)計，滿足 了更高下井要求； 彈性極限范圍內(nèi)的金屬對金屬密封壓力達到管體內(nèi)屈服強度，保證了密封的可靠 性； 管柱接箍聯(lián)接，接觸面過盈配合，內(nèi)通道流線內(nèi)平，不產(chǎn)生渦流能耗，不影響井下 作業(yè)； 扭矩一圈數(shù)綜合檢測控制臺肩扭矩及螺紋聯(lián)接，使聯(lián)接和密封無干涉達到最佳效 果。

圖1是新型螺紋的油套管內(nèi)螺紋及密封結(jié)構(gòu)剖面示意圖。 圖2是內(nèi)螺紋1的結(jié)構(gòu)剖面放大示意圖。 圖3是新型螺紋的油套管外螺紋及密封結(jié)構(gòu)剖面示意圖。 圖4是外螺紋1. 1結(jié)構(gòu)剖面放大示意圖。 圖中，l-內(nèi)螺紋，2-主密封凹面，3-逆向扭矩臺肩凹面，1. 1-外螺紋，2. 1-主密封 凸面，3. l-逆向扭矩臺肩凸面，4-管體。
具體實施方式實施例1 :以一個新型螺紋的油套管為例，對本實用新型作進一步詳細說明。 參閱圖1。新型螺紋的油套管，由管體4、管體兩端的螺紋和管體兩端的密封面組 成。管體兩端有管體內(nèi)螺紋端和管體外螺紋端，參閱圖2。管體端部的螺紋為非API標準的 偏梯形螺紋，偏梯形螺紋是錐螺紋，錐螺紋的錐度是l : 16。參閱圖l。在管體內(nèi)螺紋端內(nèi) 螺紋l的根部有環(huán)形凹槽。參閱圖3。在管體外螺紋端外螺紋1. 1的端部有環(huán)形凸起。內(nèi) 螺紋端與外螺紋端旋緊后，內(nèi)螺紋1根部的環(huán)形凹槽與外螺紋1. 1端部的環(huán)形凸起配合，起 到密封作用。 參閱圖l。內(nèi)螺紋1根部的環(huán)形凹槽由主密封凹面2和逆向扭矩臺肩凹面3組成。主密封凹面2與管體4中心線的夾角為30° ;逆向扭矩臺肩凹面3與管體4中心線垂線的 夾角為20° 。參閱圖3。外螺紋l. l端部的環(huán)形凸起由主密封凸面2. l和逆向扭矩臺肩凸 面3. 1組成，主密封凸面2. 1與管體4中心線的夾角為30° ;逆向扭矩臺肩凸面3. 1與管 體4中心線垂線的夾角為20° 。 參閱圖3。在管體外螺紋端內(nèi)部有一個穩(wěn)流錐面5，穩(wěn)流錐面5與管體4中心孔內(nèi) 壁的夾角為6。。 新型螺紋的油套管采用的代號是THPSC-1。新型螺紋油套管研制開發(fā)中，完成的 系列油套管新型螺紋結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)有限元全尺寸模擬計算分析達到了新型螺紋聯(lián)接及密封 設(shè)計要求；試制了2%"、 31//、4〃 、5Y/新型扣油管、套管；試制產(chǎn)品綜合檢測符合設(shè)計要 求。 3WTHPSC-1新型螺紋油管在吐哈油田稠油天然氣及蒸汽吞吐生產(chǎn)井中成功試用 20井次，試用新型扣油管830噸，下井油管聯(lián)接性能可靠，氣密封壓力55MPa。 4〃 THPSC-1 新型螺紋油管在塔河油田天然氣生產(chǎn)井中成功試用15井次，試用新型扣油管620噸，下井 油管聯(lián)接性能可靠，氣密封壓力50MPa，完全達到設(shè)計要求和現(xiàn)場使用要求。為進一步制造 和推廣系列新型扣油套管奠定了一定的基礎(chǔ)。
權(quán)利要求一種新型螺紋的油套管，主要由管體(4)、管體兩端的螺紋和管體兩端的密封面組成，管體兩端有管體內(nèi)螺紋端和管體外螺紋端，其特征在于管體兩端的螺紋為偏梯形螺紋，偏梯形螺紋是錐螺紋，錐螺紋的錐度為1∶16；在管體內(nèi)螺紋端內(nèi)螺紋(1)的根部有環(huán)形凹槽，在管體外螺紋端外螺紋(1.1)的端部有環(huán)形凸起，內(nèi)螺紋(1)根部的環(huán)形凹槽與外螺紋(1.1)端部的環(huán)形凸起配合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型螺紋的油套管，其特征是所述的內(nèi)螺紋(1)根部的環(huán)形凹槽由主密封凹面(2)和逆向扭矩臺肩凹面(3)組成，主密封凹面(2)與管體(4)中心 線的夾角在20 30°之間；逆向扭矩臺肩凹面(3)與管體(4)中心線垂線的夾角在20 30°之間；所述的外螺紋(1. 1)端部的環(huán)形凸起由主密封凸面(2. 1)和逆向扭矩臺肩凸面 (3. 1)組成，主密封凸面(2. 1)與管體(4)中心線的夾角在20 30°之間；逆向扭矩臺肩 凸面(3. 1)與管體(4)中心線垂線的夾角在20 30°之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型螺紋的油套管，其特征是主密封凹面(2)與管體(4)中 心線的夾角為30。；逆向扭矩臺肩凹面(3)與管體(4)中心線垂線的夾角為20。，主密封 凸面(2. 1)與管體(4)中心線的夾角為30° ;逆向扭矩臺肩凸面(3. 1)與管體(4)中心線 垂線的夾角為20。。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的新型螺紋的油套管，其特征是在管體外螺紋端內(nèi)部 有一個穩(wěn)流錐面(5)，穩(wěn)流錐面(5)與管體(4)中心孔內(nèi)壁的夾角為6。。
專利摘要新型螺紋的油套管，應(yīng)用于石油完井及采油井。特征是管體端部的螺紋為偏梯形螺紋，偏梯形螺紋是錐螺紋，在內(nèi)螺紋的根部有環(huán)形凹槽，在外螺紋的端部有環(huán)形凸起，內(nèi)螺紋根部的環(huán)形凹槽與外螺紋端部的環(huán)形凸起配合起到密封作用。效果是通過管體新型螺紋和金屬密封結(jié)構(gòu)與接箍新型螺紋和金屬密封結(jié)構(gòu)相配合，螺紋的抗粘扣性能優(yōu)于API圓螺紋；易上卸扣且上卸扣速度得到提高；采用斜面金屬對金屬主密封和逆向定位及次密封臺肩，實現(xiàn)聯(lián)接和密封功能分離，逆向定位臺肩控制上扣扭矩的同時，改善接箍的應(yīng)力狀況。螺紋聯(lián)接強度高，上卸扣操作容易，抗粘扣及抗滑扣性能好。
文檔編號E21B17/00GK201495994SQ200920110240
公開日2010年6月2日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者劉延成, 崔奮, 張德松, 李軍, 楊凱, 王春芳 申請人:吐哈石油勘探開發(fā)指揮部