CN103046879A

CN103046879A - 用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构

Info

Publication number: CN103046879A
Application number: CN2013100044772A
Authority: CN
Inventors: 王京; 徐志谦; 张旦天; 李毅; 史彬; 张军; 陈涛; 封姜伟; 梅丽; 吕春莉; 柳玉伟; 闫龙; 王春河; 骆敬辉; 姚迪; 候振宇
Original assignee: Tianjin Pipe Group Corp
Current assignee: Tianjin Pipe Group Corp
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明提供一种用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构,该接头由套管和接箍两部分组成，所述套管部分由负角度外螺纹组成，所述接箍部分在两根套管间连接，两边结构对称，包括内螺纹和止扭矩台肩。本发明的效果是在油田使用中，在保证接头连接强度与管体相同的情况下，上扣提高了3/5，更有利于管串的下放和固井工作的进行。由于扭矩台肩的存在，使接头抗压缩抗弯曲性能达到80%的管体屈服强度。套管和接箍连接的内孔平齐的设计使得油气在传送过程中不会发生紊流现象，减小传输阻力。

Description

用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构

技术领域

本发明涉及一种用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构。

背景技术

油套管管柱采用螺纹将单根油井管连接而成，管柱的螺纹连接部位是薄弱的关键环节。其中位于油气井套管结构最外层的套管是表层套管。当钻井开孔后钻到表土层以下的基岩或钻达一定深度后下入表层套管。一般表层套管的外径为244.48mm～508mm（9.625in～20in），在通用的API标准中，采用的是圆螺纹或偏梯螺纹连接形式。这两种连接形式在保证管柱结构完整性和密封完整性方面都存在一定的问题。圆螺纹套管其螺纹连接强度只为管体强度的60%～80%，偏梯螺纹的连接强度虽接近或达到管体强度但气密封性能不够。另外由于API螺纹接头应力集中现象较严重，油气中含有的硫化氢酸性成分会使普通API螺纹接头发生缓慢的应力腐蚀，导致套管在长期的使用过程中变形破坏。

随着石油工业的发展，尤其是深井、超深井、高压气井、定向井、酸性环境井的开发，对石油套管的使用性能提出了更高的要求，套管管串设计也越来越多样化。某些陆地或者海洋上的恶劣井况需要508mm～622.3mm（20in～24.5in）的超大外径套管常作为表层套管。超出API标准螺纹连接形式的范围，超大外径套管508～622.3mm（20～24.5in）在API标准中没有相应的扣型。由于管子外径很大，如果采用API圆螺纹，易错扣且上扣速度慢，连接强度低，易滑脱；如果采用API偏梯螺纹套管，易粘扣且上扣速度也很慢，接头抗内压强度低于管体内屈服强度。急需设计出专门用于这种超大外径的特殊螺纹套管。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构,有利于在某些恶劣井况，对于表层套管的上扣速度有比较严格的规定，加快上扣速度，增加连接效率，有利于节省时间，降低成本并且具备良好的密封效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构，该接头结构由两根套管与接箍拧接，其中：所述套管包括有公螺纹和在公螺纹端部的公台肩，所述接箍连接在两根套管之间，且两侧的结构对称，每侧包括有母螺纹和母台肩，所述公台肩、母台肩均为直角扭矩台肩；在公螺纹与母螺纹拧接中，公螺纹与母螺纹互相啮合，公台肩、母台肩逐渐接近，公台肩、母台肩之间距离在0mm～10mm时，在公台肩、母台肩处进行固定连接。

本发明的效果是在油田使用中，在保证接头连接强度与管体相同的情况下，上扣提高了3/5，更有利于管串的下放和固井工作的进行。由于扭矩台肩的存在，使接头抗压缩抗弯曲性能达到80%的管体屈服强度。套管和接箍连接的内孔平齐的设计使得油气在传送过程中不会发生紊流现象，减小传输阻力。

附图说明

图1为本发明的套管连接结构的结构示意图；

图2为图1方框H处放大图；

图3为可选焊接位置G示意图；

图4为图1方框K处放大图；

图5为螺纹牙形图。

A、套管B、接箍C、外螺纹D、内螺纹E、止扭矩台肩

F、工厂端管端部和止扭矩台肩的间隙G、可选择的焊接位置

α、导入侧β、承载侧

具体实施方式

结合附图对本发明的用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构加以说明。

本发明的用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构，该接头结构由两根套管与接箍拧接，所述套管包括有公螺纹和在公螺纹端部的公台肩，所述接箍连接在两根套管之间，且两侧的结构对称，每侧包括有母螺纹和母台肩，所述公台肩、母台肩均为直角扭矩台肩。

在公螺纹与母螺纹拧接中，公螺纹与母螺纹互相啮合，公台肩、母台肩逐渐接近，公台肩、母台肩之间距离在0mm～10mm时，在公台肩、母台肩处进行固定连接。在所述套管的公螺纹消失处和接箍端面处进行固定连接，在所述套管的公螺纹消失处和接箍端面处涂抹有冷汗剂层。

所述公螺纹、母螺纹的螺纹齿型为：采用负角度螺纹，牙型角为15~28度，其中的导入面为20~30度，承载面为-2~-5度，齿型的螺距为每英寸2.5牙~3牙，锥度为1:12~1:7；公螺纹齿高为2mm~4mm，母螺纹齿高为2mm~4mm。

本发明的用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构功能是这样实现的：

套管出厂前接箍的一边先与套管管体拧接到位，运输至油田，需要下井时再与另一根套管管体进行拧接下井，形成密闭的套管柱。在工厂拧接接箍的管端叫工厂端，在油田现场拧接的接箍的管端叫现场端。由于套管外径规格大，工厂的拧接系统能提供的最大扭矩低于拧接所需要的扭矩，如果拧接不到位，很可能造成连接强度不够和接头内压屈服强度低。为了解决以上困难，在加工工厂端时，适当的降低工厂端的轴向过盈量，人工手紧通过链钳方式到一定位置后，在接箍中部或者接箍端部进行焊接，或者其中一处位置使用冷汗剂。

所述负角度外螺纹的牙型角为15~28度，其中导入面为20~30度，承载面为-2~-5度，螺纹锥度为1：12~1:7，公螺纹齿高为2mm~4mm，母螺纹齿高为2mm~4mm。台肩部分的结构为：接箍的止扭矩台肩与管体轴线的角度为90度。

如图1所示，该石油套管接头结构包括套管A和接箍B两部分组成，所述套管A部的端部是外螺纹C即公螺纹，所述接箍B部分在两根套管间连接，两边结构对称，包括内螺纹D即母螺纹和止扭矩台肩E。

工厂端如图2所示,工厂端的无轴向过盈量。理论上通过手紧上扣可以达到管端和止扭矩台肩对顶，但是由于套管管体外径过大，存在一定的椭圆度，在未达到套管管端和接箍止扭矩台肩对顶时停止。当上扣停止时，管端距离接箍止扭矩台肩的距离F是0～10mm。之后在该位置进行焊接。采用气保焊的焊接方式，焊接后，采用陶瓷片均匀加热或气焰烤的加热方式，进行局部退火处理。

在套管管端和接箍止扭矩台肩焊接后，可以选择在接箍端部和套管处进行焊接，焊接后，采用陶瓷片均匀加热或气焰烤的加热方式，进行局部退火处理。如图3的G所示，或者在该位置涂抹冷焊剂层。

现场端如图4所示,现场端有5～15mm的轴向过盈量。现场端由于油田现场拧接大钳扭矩足够，可以直接拧接至管端和接箍止扭矩台肩对顶。

牙型结构如图5所示，所述公螺纹牙型角为15~28度，其中导入侧α为20~30度，承载侧β为-2~-5度；其齿型的螺距为每英寸2.5牙~3牙，锥度为1:12~1:7，公螺纹齿高为2mm~4mm，母螺纹齿高为2mm~4mm。所述母螺纹的牙型角、导入面角度、承载面角度、螺距、锥度均与公螺纹一致。

Claims

1.一种用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构，该接头结构由两根套管与接箍拧接，其特征是：所述套管包括有公螺纹和在公螺纹端部的公台肩，所述接箍连接在两根套管之间，且两侧的结构对称，每侧包括有母螺纹和母台肩，所述公台肩、母台肩均为直角扭矩台肩；

在公螺纹与母螺纹拧接中，公螺纹与母螺纹互相啮合，公台肩、母台肩逐渐接近，公台肩、母台肩之间距离在0mm～10mm时，在公台肩、母台肩处进行固定连接。

2.根据权利要求1所述的用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构，其特征是：在所述套管的公螺纹消失处和接箍端面处进行固定连接。

3.根据权利要求1所述的用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构，其特征是：在所述套管的公螺纹消失处和接箍端面处涂抹有冷汗剂层。

4.根据权利要求1所述的用于外径508～622.3mm套管螺纹的接头结构，其特征是：所述公螺纹、母螺纹的螺纹齿型为：采用负角度螺纹，牙型角为15~28度，其中的导入面为20~30度，承载面为-2~-5度，齿型的螺距为每英寸2.5牙~3牙，锥度为1:12~1:7；公螺纹齿高为2mm~4mm，母螺纹齿高为2mm~4mm。