一種用于高溫高壓超深井的直連型氣密封套管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣井用套管，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)高溫高壓超深油氣井安全開采的特殊螺紋氣密封套管。
技術(shù)背景
[0002]隨著國內(nèi)外油氣田開采力度的不斷加大，非API油套管以其連接強(qiáng)度高、密封性能好、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，在油氣田中使用得越來越廣泛。當(dāng)前國內(nèi)出現(xiàn)了不少深井、超深井、高溫高壓并含有腐蝕性氣體的油氣井，傳統(tǒng)的API接頭和部分特殊螺紋接頭的氣密封性和耐腐蝕性很難滿足要求，目前在高溫高壓井中使用的部分套管已經(jīng)發(fā)生了粘扣和氣體泄漏的現(xiàn)象。針對這樣惡劣工況的需要，要求使用的油井管在超深油氣井中具有更高的氣密封性能、連接強(qiáng)度和耐腐蝕性能。另外在在井眼相對較小，并且井內(nèi)壁表面不光滑的情況下，帶接箍的套管產(chǎn)品下井時(shí)相對困難，常常發(fā)生入井不到位、遇阻等現(xiàn)象。針對當(dāng)前油氣井趨向的小井眼鉆井、小井眼固井以及套損井內(nèi)下套管等工況，需要一種無節(jié)箍套管。因此，開發(fā)出一種無節(jié)箍直連型氣密封套管以滿足上述工況具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決高溫高壓油氣井螺紋接頭容易出現(xiàn)粘扣，密封失效、扭矩臺(tái)肩剪切失效，接頭抗應(yīng)力腐蝕性能差、螺紋連接強(qiáng)度差，應(yīng)力分布不均等技術(shù)問題；同時(shí)為了減少上扣時(shí)間，節(jié)約鉆井成本，本發(fā)明提出了一種高溫高壓超深井直連型氣密封套管。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0005]—種高溫高壓超深井直連型氣密封套管，包括管體部分和接頭部分。接頭部分包括螺紋連接部分，主密封部分和輔助密封部分。新穎之處在于:所述管體部分不擴(kuò)徑、僅接頭部分采用鐓鍛加粗，使接頭外徑相對于管體外徑增加約5%;所述主密封包括第一級主密封和第二級主密封。第一級主密封靠近扭矩臺(tái)肩1，為圓弧面/錐面密封結(jié)構(gòu)，第二級主密封靠近扭矩臺(tái)肩3，為球面/柱面密封結(jié)構(gòu);所述輔助密封由扭矩臺(tái)肩構(gòu)成，扭矩臺(tái)肩包括第一扭矩臺(tái)肩I和第二扭矩臺(tái)肩3。第一主密封和第一扭矩臺(tái)肩間有變形釋放空間，第二扭矩臺(tái)肩和第一主密封間有減壓槽，第二主密封和螺紋起始段間有退刀槽;所述接頭螺紋采用倒鉤型螺紋，靠近第二密封面的螺紋采用變螺距結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用變齒高結(jié)構(gòu)。
[0006]上述第一扭矩臺(tái)肩為-15°扭矩臺(tái)肩，第二扭矩臺(tái)肩為90°扭矩臺(tái)肩。
[0007]上述變形釋放空間是由兩段過渡圓弧及第一主密封部分圍成的一個(gè)密閉空間。夕卜圓弧面和第一扭矩臺(tái)肩的過渡圓弧半徑為1.2mm，內(nèi)錐面和第一扭矩臺(tái)肩的過渡圓弧半徑為0.6mmο
[0008]上述第二級主密封的球面曲率半徑為40mm?80mm。
[0009]上述倒鉤型螺紋承載面角度為-4°?-8°，導(dǎo)向面角度為15°?20°，外螺紋磷化處理，內(nèi)螺紋鍍銅處理。
[0010]本發(fā)明所具有的的有益效果:
[0011]1、本發(fā)明采用兩級主密封和兩級輔助密封結(jié)構(gòu)，-15°扭矩臺(tái)肩具有較強(qiáng)的抗過扭能力，同時(shí)對軸向載荷不敏感，在軸向載荷較大地情況下仍能保持較高的密封性能。直角臺(tái)肩同時(shí)保證在壓縮載荷下的密封性能，保護(hù)-15°扭矩臺(tái)肩在壓縮載荷下不造成剪切失效。雙扭矩臺(tái)肩組合結(jié)構(gòu)可優(yōu)化螺紋應(yīng)力分布，降低螺紋接觸應(yīng)力，防止螺紋粘扣，同時(shí)能增強(qiáng)接頭的抗疲勞性能。球面/柱面密封結(jié)構(gòu)和圓弧/錐面密封結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可保證在復(fù)合載荷作用下的良好密封性能。各級密封結(jié)構(gòu)間均有一定的過渡空間，可以起到變形緩沖的作用。給各級密封結(jié)構(gòu)提供變形釋放空間，是為了降低應(yīng)力集中，防止密封結(jié)構(gòu)產(chǎn)生屈服失效。
[0012]2、本發(fā)明套管可滿足高溫，高壓及含腐蝕性介質(zhì)的苛刻工況，同時(shí)在復(fù)合載荷下具有較強(qiáng)的連接強(qiáng)度、密封性能和抗疲勞失效能力，具有抗粘扣、抗脫扣、抗過扭矩的優(yōu)良性能。管體接頭處加厚5%，既保證了連接效率(連接效率高達(dá)90%以上)，同時(shí)相對于API加厚型接頭，保證了更大的環(huán)隙空間，更方便下井操作。具有100%抗軸向載荷和抗內(nèi)、外壓能力，另外具有較強(qiáng)的抗壓縮性能和抗彎矩能力，在井身結(jié)構(gòu)具有一定的狗腿度時(shí)，也能保證安全施工。
[0013]3、本發(fā)明可用于高溫、高壓油氣井，含腐蝕性氣體氣井，深井、超深井，定向井，水平井，小井眼井等。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明套管的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明套管接頭連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明密封段結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4為本發(fā)明螺紋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記為:1.第一扭矩臺(tái)肩，2.第一主密封，3.第二扭矩臺(tái)肩，4.第二主密封，5.變形釋放空間，6.減壓槽，7.退刀槽，1.大螺距區(qū)域，I1.正常螺距區(qū)域，II1.小螺距區(qū)域，201.第一主密封圓弧面，202.第一主密封錐面，401.第二主密封柱面，402.第二主密封球面，501.第一主密封圓弧和第一扭矩臺(tái)肩間的過渡圓弧，502.第一主密封錐面和第一扭矩臺(tái)肩間的過渡圓弧，801.大螺距區(qū)域的外螺紋，802.大螺距區(qū)域的內(nèi)螺紋，803.正常螺距區(qū)域的外螺紋，804.正常螺距區(qū)域的內(nèi)螺紋，805.小螺距區(qū)域的外螺紋，806.小螺距區(qū)域的內(nèi)螺紋。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明套管是由管體部分A和接頭部分B組成，接頭部分由兩級輔助密封(-15°角扭矩臺(tái)肩1、直角扭矩臺(tái)肩3)、兩級主密封(圓弧面/錐面密封結(jié)構(gòu)2、球面/柱面密封結(jié)構(gòu)4)、變形釋放空間5、減壓槽6、退刀槽7、螺紋連接段等等組成。第一主密封圓弧在公扣上，第二主密封球面在母扣上，過渡圓弧501半徑為1.2mm;過渡圓弧502半徑為0.6mm;第二主密封球面半徑為40mm?80mm;第一主密封錐面錐度為1:8?1:10;螺紋導(dǎo)向面角度為15°?20° ；螺紋承載面角度為-4°?-6° ; I區(qū)外螺紋的齒高為1.575mm; I區(qū)內(nèi)螺紋齒高為1.675mm; I區(qū)內(nèi)螺紋齒距為7牙/in，外螺紋齒距為7.2牙/in; II區(qū)外螺紋齒高1.775mm; II區(qū)內(nèi)螺紋齒高1.875mm; II區(qū)內(nèi)外螺紋齒距均為7牙/in。III區(qū)外螺紋齒高為1.575mm; III區(qū)內(nèi)螺紋齒高1.675mm; III區(qū)內(nèi)螺紋齒距為7牙/in，外螺紋齒距為6.75牙/in。
[0020]如圖1所示，本直連型套管，一端加工有外螺紋，另一端加工有內(nèi)螺紋，通過直接將外螺紋和內(nèi)螺紋擰結(jié)，形成井下的套管柱，從而滿足油田工作需求，并且該套管在連接時(shí)由于不采用結(jié)箍，大大降低了下井操作時(shí)間和螺紋失效事故的發(fā)生。
[0021]套管接頭部分內(nèi)徑?jīng)]有采用加厚處理，避免在內(nèi)徑變化處產(chǎn)生壓力波動(dòng)對管體造成沖擊應(yīng)力。內(nèi)外螺紋旋合后，管體內(nèi)徑齊平，能有效減少氣體紊流現(xiàn)象，提高了接頭的抗腐蝕能力