專利名稱：一種特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田完井、采油井用井下套管或油管，是一種新型特殊螺紋的套管或油管，與常規(guī)的API油套管的螺紋結(jié)構(gòu)不同，采用偏梯形螺紋和金屬與金屬的錐面密封結(jié)構(gòu)，能夠滿足高溫、高壓及高氣密封的要求。
背景技術(shù)：
目前，套管或油管通過(guò)螺紋連接下入井中，是井下油氣輸送到地面的通道。常規(guī) API油套管的螺紋分為圓螺紋和偏梯形螺紋，圓螺紋密封性好，但連接強(qiáng)度低；偏梯形螺紋連接強(qiáng)度高，但密封性差。中國(guó)專利公告號(hào)CN202023513U，提供了一種“偏圓螺紋油套管”，包括連接管體的接箍，接箍?jī)?nèi)螺紋和管體的外螺紋設(shè)計(jì)為偏圓螺紋，所述偏圓螺紋的牙型角為60°，牙型偏向設(shè)置，承載面傾角6°，導(dǎo)向面傾角為54°，每英寸7牙。增加了剩余壁厚，比標(biāo)準(zhǔn)圓螺紋連接強(qiáng)度大，又因?yàn)榇朔N牙型偏圓的設(shè)計(jì)，即圓螺紋偏向一邊，使承載面的角度遠(yuǎn)小于導(dǎo)向面角度，故其抗滑脫性能好，此整體結(jié)構(gòu)又是偏圓螺紋，其牙型具有較好的密封性能。中國(guó)專利公告號(hào)CN201818929U，提供了一種“石油天然氣工業(yè)用管螺紋接頭”， 管體的外螺紋和接箍的內(nèi)螺紋為偏梯形螺紋，齒高與螺距的比為0. 25 0. 35，承載面角為-15 3°，導(dǎo)向面角為10 50°，螺紋嚙合后齒頂與齒底之間存在間隙；在螺紋側(cè)面管體與接箍之間的密封部分依次設(shè)置有第一柱面過(guò)渡區(qū)、柱形密封區(qū)、第二柱面過(guò)渡區(qū)、錐形密封區(qū)、錐面過(guò)渡區(qū)，錐面過(guò)渡區(qū)的端部為扭矩臺(tái)肩。提高了螺紋連接的強(qiáng)度。采用柱面和錐面的復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，并通過(guò)柱面過(guò)渡區(qū)將兩個(gè)密封面有效隔離，保證了密封的可靠性。隨著鉆采技術(shù)的提高，油氣井向更深，壓力更高發(fā)展，常規(guī)API油套管的螺紋已滿足不了使用要求，需要一種同時(shí)滿足高的連接強(qiáng)度、高的氣密封壓力的新型特殊螺紋結(jié)構(gòu)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管，改變連接螺紋端的結(jié)構(gòu)， 連接在一起下入井內(nèi)，能滿足高溫、高壓氣井對(duì)油管和套管管柱氣密封性能的要求。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管，包括管體，在管體的兩端分別有內(nèi)螺紋端和外螺紋端，內(nèi)螺紋端的內(nèi)螺紋和外螺紋端的外螺紋采用的是偏梯形螺紋，偏梯形螺紋的錐度為I : 16。其特征在于內(nèi)螺紋端的內(nèi)螺紋根部有兩個(gè)環(huán)形密封面，其中一個(gè)是主密封凹面，主密封凹面與內(nèi)螺紋根部的圓柱形內(nèi)壁的夾角在15 25°之間，另一個(gè)是逆向臺(tái)肩凹面，逆向臺(tái)肩凹面與管體中心線的垂線的夾角銳角在10 20°之間，主密封凹面與逆向臺(tái)肩凹面相交；外螺紋端的外螺紋端部有兩個(gè)環(huán)形密封面，其中一個(gè)是主密封凸面，主密封凸面與外螺紋端部的圓柱形外壁的夾角銳角在15 25°之間，另一個(gè)是逆向臺(tái)肩凸面，逆向臺(tái)肩凸面與管體中心線的垂線的夾角銳角在10 20°之間，主密封凸面與逆向臺(tái)肩凸面相交。[0010]比較好的方案是主密封凹面與內(nèi)螺紋根部的圓柱形內(nèi)壁的夾角為20°，逆向臺(tái)肩凹面與管體中心線的垂線的夾角銳角為15° ;主密封凸面與外螺紋端部的圓柱形外壁的夾角銳角為20° ,逆向臺(tái)肩凸面與管體中心線的垂線的夾角銳角為15°。在外螺紋端的中心孔端部有一個(gè)圓錐形的穩(wěn)流面，穩(wěn)流面與管體中心孔內(nèi)壁的夾角銳角為6°，穩(wěn)流面5的長(zhǎng)度與管體中心孔的直徑相同。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管，通過(guò)偏梯形螺紋和專門的大角度錐面與錐面的金屬密封結(jié)構(gòu)相配合，連接強(qiáng)度高和氣密封性能好；上卸扣速度得到了提高；采用大角度錐面-錐面的金屬密封結(jié)構(gòu)和逆向定位及次密封臺(tái)肩，實(shí)現(xiàn)聯(lián)接和密封功能分離，逆向臺(tái)肩控制上扣扭矩，防止螺紋過(guò)扭矩，并起到密封作用。主密封面過(guò)盈配合滿足了高壓、高溫及高的氣密封需要，克服了常規(guī)API螺紋的不足。逆向臺(tái)肩控制上扣扭矩，這種結(jié)構(gòu)能夠精確控制上扣扭矩，減小接箍環(huán)向應(yīng)力。螺紋的連接強(qiáng)度達(dá)到了管體材料的抗拉強(qiáng)度，彈性極限范圍內(nèi)的金屬對(duì)金屬的氣密封壓力達(dá)到了管體的內(nèi)屈服強(qiáng)度，接箍和管體內(nèi)通道內(nèi)平式設(shè)計(jì)，減小了紊流，防止應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生。

圖I是特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管的內(nèi)螺紋端結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖2是特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管的外螺紋端結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖中，I-內(nèi)螺紋，2-主密封凹面，3-逆向臺(tái)肩凹面，I. I-外螺紋，2. I-主密封凸面，
3.I逆向臺(tái)肩，4-管體，5-穩(wěn)流面。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I :以一個(gè)外徑為139. 7111111(51// )的特殊螺紋結(jié)構(gòu)的套管為例，對(duì)本實(shí)用
新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參閱圖I。本實(shí)用新型特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管，包括管體4，管體4長(zhǎng)度10m，管體 I的中心孔直徑為124. 36mm。在管體4的兩端分別有內(nèi)螺紋端和外螺紋端，內(nèi)螺紋端的內(nèi)螺紋I和外螺紋端的外螺紋I. I采用的是偏梯形螺紋，偏梯形螺紋的錐度為I : 16。參閱圖I。內(nèi)螺紋端的內(nèi)螺紋I根部有兩個(gè)環(huán)形密封面，其中一個(gè)是主密封凹面 2，主密封凹面2與內(nèi)螺紋I根部的圓柱形內(nèi)壁的夾角為20°，另一個(gè)是逆向臺(tái)肩凹面3，逆向臺(tái)肩凹面3與管體4中心線的垂線的夾角銳角為15°，主密封凹面2與逆向臺(tái)肩凹面3 相交。參閱圖2。外螺紋端的外螺紋I. I端部有兩個(gè)環(huán)形密封面，其中一個(gè)是主密封凸面
2.1，主密封凸面2. I與外螺紋I. I端部的圓柱形外壁的夾角銳角為20°，另一個(gè)是逆向臺(tái)肩凸面3. 1，逆向臺(tái)肩凸面3. I與管體4中心線的垂線的夾角銳角為15°，主密封凸面2. I 與逆向臺(tái)肩凸面3. I相交。參閱圖2。在外螺紋端的中心孔端部有一個(gè)圓錐形的穩(wěn)流面5，穩(wěn)流面5與管體4 中心孔內(nèi)壁的夾角銳角為6°，穩(wěn)流面5的長(zhǎng)度與管體4中心孔的直徑相同。
權(quán)利要求1.一種特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管，包括管體(4)，在管體(4)的兩端分別有內(nèi)螺紋端和外螺紋端，內(nèi)螺紋端的內(nèi)螺紋(I)和外螺紋端的外螺紋(I. D采用的是偏梯形螺紋，偏梯形螺紋的錐度為I : 16 ;其特征在于內(nèi)螺紋端的內(nèi)螺紋(I)根部有兩個(gè)環(huán)形密封面，其中一個(gè)是主密封凹面(2)，主密封凹面⑵與內(nèi)螺紋⑴根部的圓柱形內(nèi)壁的夾角在15 25°之間，另一個(gè)是逆向臺(tái)肩凹面(3)，逆向臺(tái)肩凹面(3)與管體⑷中心線的垂線的夾角銳角在10 20°之間，主密封凹面 ⑵與逆向臺(tái)肩凹面⑶相交；外螺紋端的外螺紋(I. D端部有兩個(gè)環(huán)形密封面，其中一個(gè)是主密封凸面(2. 1)，主密封凸面(2. I)與外螺紋(I. I)端部的圓柱形外壁的夾角銳角在15 25°之間，另一個(gè)是逆向臺(tái)肩凸面(3. I)，逆向臺(tái)肩凸面(3. I)與管體(4)中心線的垂線的夾角銳角在10 20° 之間，主密封凸面(2. I)與逆向臺(tái)肩凸面(3. I)相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管，其特征是主密封凹面(2)與內(nèi)螺紋(I)根部的圓柱形內(nèi)壁的夾角為20°，逆向臺(tái)肩凹面(3)與管體(4)中心線的垂線的夾角銳角為15° ;主密封凸面(2. I)與外螺紋(I. I)端部的圓柱形外壁的夾角銳角為20°， 逆向臺(tái)肩凸面(3. I)與管體(4)中心線的垂線的夾角銳角為15°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管，其特征是在外螺紋端的中心孔端部有一個(gè)圓錐形的穩(wěn)流面(5)，穩(wěn)流面(5)與管體(4)中心孔內(nèi)壁的夾角銳角為6°， 穩(wěn)流面(5)的長(zhǎng)度與管體(4)中心孔的直徑相同。
專利摘要一種特殊螺紋結(jié)構(gòu)的油套管，應(yīng)用于油田完井、采油井井下。在管體的兩端分別有內(nèi)螺紋端和外螺紋端，內(nèi)螺紋端的內(nèi)螺紋和外螺紋端的外螺紋采用的是偏梯形螺紋，偏梯形螺紋的錐度為1∶16；內(nèi)螺紋端的內(nèi)螺紋根部有兩個(gè)環(huán)形密封面，一個(gè)是主密封凹面，另一個(gè)是逆向臺(tái)肩凹面；外螺紋端的外螺紋端部有兩個(gè)環(huán)形密封面，一個(gè)是主密封凸面，另一個(gè)是逆向臺(tái)肩凸面。效果是通過(guò)偏梯形螺紋和專門的大角度錐面與錐面的金屬密封結(jié)構(gòu)相配合，連接強(qiáng)度高和氣密封性能好；上卸扣速度得到了提高；采用大角度錐面-錐面的金屬密封結(jié)構(gòu)和逆向定位及次密封臺(tái)肩，實(shí)現(xiàn)聯(lián)接和密封功能分離，逆向臺(tái)肩控制上扣扭矩，防止螺紋過(guò)扭矩，并起到密封作用。
文檔編號(hào)E21B17/08GK202348148SQ20112045292
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者孟凡闊, 張德松, 李乙朝, 楊凱, 王國(guó)正, 王斌林, 趙楊民 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 吐哈石油勘探開發(fā)指揮部