一種速度管柱整體接頭的制作方法
【專利摘要】一種速度管柱整體接頭，屬于排水采氣管柱【技術(shù)領(lǐng)域】。左接頭有內(nèi)螺扣，右接頭有內(nèi)螺扣，左接頭與右接頭螺扣連接，左接頭的外圓周有錐面，右接頭的外圓周有錐面，螺扣為粗牙梯型錐螺紋。本實用新型對低碳鋼（45#鋼無縫鋼管）的管端進行墩粗加厚及熱處理加工，大幅提高了低碳鋼管柱接頭的連接強度及抗內(nèi)壓強度。設(shè)計的整體接頭結(jié)構(gòu)形式，方便現(xiàn)場下井作業(yè)。同時設(shè)計的螺紋形式對扣容易，上扣速度快，提高了現(xiàn)場下井作業(yè)的速度。采用該接頭，實現(xiàn)了無縫鋼管（45#鋼）作為氣井排水采氣速度管柱的目的，該速度管柱可以取代現(xiàn)用的連續(xù)油管進行氣田大量低壓低產(chǎn)氣井的排水采氣作業(yè)，大幅降低氣田后期開采成本。
【專利說明】一種速度管柱整體接頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種速度管柱整體接頭，屬于排水采氣管柱【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]氣井開發(fā)后期，井底壓力降低，氣井?dāng)y液能力變差，一般在氣井井筒安裝更小尺寸(管徑彡38mm)的生產(chǎn)管柱，提高氣井?dāng)y液能力，恢復(fù)生產(chǎn)。若采用API規(guī)范的J55、N80碳鋼管，其最小規(guī)格油管也可滿足排水采氣工藝的需求，在不同井深下滿足力學(xué)性能要求，但其價格是普通規(guī)格油管的幾倍?，F(xiàn)有的工藝是采用下入CT-70連續(xù)油管(Φ38X3.18)的方式排水采氣，但其管材成本較高。
[0003]為了滿足氣田大量低壓低產(chǎn)氣井的后期生產(chǎn)，開發(fā)一種采用低碳鋼(45#鋼無縫鋼管)作為主體管柱的排水采氣速度管柱，其單井成本比CT-70連續(xù)油管可降低約40%。但低碳鋼強度較低，如何設(shè)計其管體連接方式并保證其連接性能是本實用新型的主要目的。
[0004]目前在石油行業(yè)中油管普遍是采用接箍形式連接，即兩根油管的連接必須通過一個中間的接箍，接箍具有母螺紋，兩根油管的公螺紋與其相連接，最后裝配組成完整的生產(chǎn)管柱。采用此種連接方式，低碳鋼的強度不能滿足氣井井深下的接頭連接強度的要求。
[0005]目前的整體式接頭一般為外平接頭或接近外平的接頭，其外徑與將要裝配的管子的外徑相等或稍大。但缺點是其機械連接性能，如，拉伸、彎曲強度比管子自身的對應(yīng)性能低得多，約在65%?75%的范圍內(nèi)變化。采用此種連接方式用于油管，在作業(yè)生產(chǎn)時則存在著一定的風(fēng)險。部分文獻中公開了如何提高此種接頭的機械性能，如CN1265445A專利中，通過在兩端管子中設(shè)置兩級內(nèi)、外螺紋及兩端的金屬對金屬密封，接頭的一端和中心設(shè)置兩個臺肩。此種設(shè)計可以提高接頭的機械性能，但是在實際下井中，此種接頭螺紋設(shè)計復(fù)雜，對扣難，上扣速度慢。在CN2825920Y專利中，設(shè)計了一種整體接頭式油管，其主要做法是在油管兩端的內(nèi)外螺紋處設(shè)有圓柱面、錐面、球面及反向圓錐臺階面等金屬密封面，并設(shè)計雙臺階結(jié)構(gòu)，此種設(shè)計提高了接頭的密封效果及抗過扭能力，主要滿足油田高抗扭的修井、酸化壓裂等特殊工況需要。但其螺紋設(shè)計復(fù)雜，加工難度大。對于規(guī)模應(yīng)用于低壓低產(chǎn)氣井的速度管柱，其成本過高，限制了應(yīng)用。且所有的文獻中未見報道當(dāng)用于氣井井深時O 3000m)，尤其是采用低碳鋼作為管柱材質(zhì)時，接頭的連接強度是否滿足需求，且保證一定的密封能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種速度管柱整體接頭。
[0007]一種速度管柱整體接頭，具有連接強度高，密封性好，對扣容易，上扣速度快的優(yōu)點，能滿足氣田低壓低產(chǎn)井的排水采氣需要，采用該接頭的低碳鋼速度管柱可以替代連續(xù)油管，實現(xiàn)氣井開采成本的大幅降低。
[0008]一種速度管柱整體接頭，左接頭有內(nèi)螺扣，右接頭有內(nèi)螺扣，左接頭與右接頭螺扣連接，左接頭的外圓周有錐面，右接頭的外圓周有錐面，螺扣為粗牙梯型錐螺紋。
[0009]一種速度管柱整體接頭，是在管體兩端以內(nèi)外螺紋形式存在。將原料管(45#鋼無縫鋼管)管端進行墩粗加厚處理，即將管材端部加熱至鍛造溫度，然后在專用墩管機上加工，墩管機配備有專用模芯，可控制墩粗后管材內(nèi)徑及壁厚達到要求。對墩粗后的管端進行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，將處理后的管材通過校直、探傷后分別加工內(nèi)外螺紋成型。
[0010]進一步，所述的速度管柱接頭其外徑為大于油管本體，接頭與管體存在一個過渡坡度(約為15°?20° )，接頭的整體通徑與油管本體相同(見圖1)。
[0011]所述的速度管柱接頭，接頭整體經(jīng)過熱處理加工，其力學(xué)性能高于油管本體，提供較高的連接強度和抗內(nèi)壓強度。
[0012]所述的速度管柱接頭，其螺紋為粗牙梯型錐螺紋，并在外螺紋頂端加工一錐面臺階金屬密封面(見圖2)，提供良好的密封效果。
[0013]一種速度管柱整體接頭的加工方法，含有以下步驟；
[0014]將原料管(45#鋼無縫鋼管)管端進行墩粗加厚處理，即將管材端部加熱至鍛造溫度，然后在專用墩管機上加工，墩管機配備有專用模芯，可控制墩粗后管材內(nèi)徑及壁厚達到要求；對墩粗后的管端進行熱處理，將處理后的管材通過校直、探傷后分別加工內(nèi)外螺紋成型，并在外螺紋頂端加工一錐面金屬密封面。
[0015]外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭壁厚大于油管本體，內(nèi)徑與油管本體相同；接頭力學(xué)性能高于管本體，提供較高的連接強度；其螺紋為粗牙梯型錐螺紋，并在外螺紋頂端加工一錐面金屬密封面，提高足夠的密封性；對扣容易，上扣速度快，提高了現(xiàn)場下井作業(yè)的速度。采用該接頭的低碳鋼速度管柱可取代現(xiàn)用的連續(xù)油管進行氣田大量低壓低產(chǎn)氣井的排水采氣作業(yè)，降低氣田開采成本。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]( I)對低碳鋼(45#鋼無縫鋼管)的管端進行墩粗加厚及熱處理加工，大幅提高了低碳鋼管柱接頭的連接強度及抗內(nèi)壓強度。
[0018](2)設(shè)計的整體接頭結(jié)構(gòu)形式，方便現(xiàn)場下井作業(yè)。同時設(shè)計的螺紋形式對扣容易，上扣速度快，提高了現(xiàn)場下井作業(yè)的速度。
[0019](3)采用該接頭，實現(xiàn)了無縫鋼管(45#鋼)作為氣井排水采氣速度管柱的目的，該速度管柱可以取代現(xiàn)用的連續(xù)油管進行氣田大量低壓低產(chǎn)氣井的排水采氣作業(yè)，大幅降低氣田后期開采成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本實用新型以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0021]圖1為本實用新型一種整體連接式速度管柱接頭的連接示意圖；
[0022]圖2為本實用新型的速度管柱接頭的螺紋形貌圖；
[0023]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
【具體實施方式】
[0024]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本實用新型的宗旨所做的許多修改和變化屬于本實用新型的保護范圍。
[0025]實施例1:如圖1、圖2所示，
[0026]一種速度管柱整體接頭，特別涉及用于的帶螺紋的整體連接式接頭。
[0027]采用規(guī)格Φ38Χ4πιπι的45#鋼無縫鋼管作為速度管柱。當(dāng)氣井井深為3000m時，管柱自重為10.05噸(Φ38Χ4ι?πι45#鋼管線質(zhì)量為3.35kg/m)。
[0028]若選用普通接頭，螺紋形式仍為粗牙梯型錐螺紋。此時的接頭連接強度可按下式計算:
[0029]
P滑=孑[(D — 2t}2 — d2]os
[0030]D為外徑(38mm) ；d為內(nèi)徑(30mm) ；t為絲扣深,2.2mm ; σ s為45#碳鋼的最小屈服強度，353MPa。此時的接頭連接強度為63.5KN,即當(dāng)井深3000m，該接頭強度不能承受管柱自重，無法滿足要求。
[0031]同樣的材質(zhì)及規(guī)格，選用本實用新型的接頭，其外徑為Φ50_，接頭與管體的過渡坡度為15°?20°，接頭的整體通徑為Φ30mm。螺紋為粗牙梯型錐螺紋，螺紋牙高2.7mm，螺距6mm，在外螺紋頂端加工一錐面臺階金屬密封面，錐面長度6mm，軸線方向5mm。
[0032]對接頭進行了實物抗拉強度測試和抗內(nèi)壓強度試驗，其強度遠(yuǎn)大于管柱自重，且密封效果良好，滿足氣井排水采氣要求。試驗結(jié)果為(下表中T1、T2為平行試樣):
[0033]1、拉伸至失效試驗
[0034]

最大拉伸載荷
試樣編號


(KN )
Tl3 5 6.6 6
Τ 23 5 4.5 2
[0035]2、抗內(nèi)壓強度(靜水壓試驗)
[0036]
試樣3 O M P a5 O M P a6 5 M P a
TI未泄露未泄露未泄露
P未泄露未泄露未泄露
[0037]—種速度管柱整體接頭，將45#鋼無縫鋼管管端進行墩粗加厚處理，即將管材端部進行高頻加熱，然后在專用墩管機上加工，墩管機配備有專用模芯，可控制墩粗后管材內(nèi)徑及壁厚達到要求。對墩粗后的管端進行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，將處理后的管材通過校直、探傷后分別加工內(nèi)外螺紋成型；
[0038]接頭材質(zhì)與管體相同，但經(jīng)過熱處理加工，其力學(xué)性能高于管體，提高了接頭的抗滑扣能力(連接強度)。
[0039]外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭壁厚大于管體，內(nèi)徑與管體相同。
[0040]接頭與管體的過渡坡度為15°?20°。
[0041]螺紋為粗牙梯型錐螺紋，并在外螺紋頂端加工一錐面金屬密封面。
[0042]一種速度管柱整體接頭，左接頭I有內(nèi)螺扣，右接頭2有內(nèi)螺扣，左接頭I與右接頭2螺扣連接，左接頭I的外圓周有錐面3，右接頭2的外圓周有錐面，螺扣4為粗牙梯型錐螺紋。
[0043]一種速度管柱整體接頭，是將45#鋼無縫鋼管兩管端在高頻加熱爐內(nèi)加熱后在專用墩管機上墩粗加厚處理，然后在兩端分別加工內(nèi)外螺紋成型。外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭壁厚大于油管本體，內(nèi)徑與油管本體相同；接頭力學(xué)性能高于管本體，提供較高的連接強度；其螺紋為粗牙梯型錐螺紋，并在外螺紋頂端加工一錐面金屬密封面，提高足夠的密封性；對扣容易，上扣速度快，提高了現(xiàn)場下井作業(yè)的速度。采用該接頭的低碳鋼速度管柱可取代現(xiàn)用的連續(xù)油管進行氣田大量低壓低產(chǎn)氣井的排水采氣作業(yè)，降低氣田開采成本。
[0044]如上所述，對本實用新型的實施例進行了詳細(xì)地說明，但是只要實質(zhì)上沒有脫離本實用新型的發(fā)明點及效果可以有很多的變形，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種速度管柱整體接頭，其特征在于左接頭有內(nèi)螺扣，右接頭有內(nèi)螺扣，左接頭與右接頭螺扣連接，左接頭的外圓周有錐面，右接頭的外圓周有錐面，螺扣為粗牙梯型錐螺紋。
【文檔編號】E21B17/02GK203948040SQ201320800097
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】朱方輝, 張明祿, 朱天壽, 楊全安, 李明星, 奚運濤, 付彩利, 劉偉, 楊會麗 申請人:中國石油天然氣股份有限公司