CN201087703Y - 一种耐粘扣的石油套管接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是一种螺纹接头，特别是一种耐粘扣的石油套管螺纹接头。按照本实用新型提供的技术方案，外螺纹件1、3通过螺纹与接箍2啮合连接在一起，其特征是：螺纹的锥度为1∶6～1∶8，螺纹的螺距是每英寸3牙，螺纹的高度是2.05～2.45mm，螺纹的齿顶、齿底平行于管子的轴线。与现有技术相比，本实用新型使用时容易对扣、不易错扣，因而具有良好的耐粘扣性能，同时上扣速度快，可提高下井工作效率。

Description

一种耐粘扣的石油套管接头

技术领域

本实用新型涉及的是一种螺纹接头，特别是一种耐粘扣的石油套管螺纹接头，属于石油套管螺纹连接技术领域。

背景技术

目前油田使用的石油套管，大多采用API圆螺纹或偏梯形螺纹连接，这种螺纹的优点是技术成熟，容易加工和检测，但也同时存在很多缺点，其最突出的缺点是容易发生粘扣，尤其是当套管规格达到16英寸(406.4mm)以上时，油田现场上扣时非常容易发生错扣而引起严重粘扣。套管螺纹粘扣会影响其连接质量，较严重的粘扣还会造成套管报废。

API圆螺纹的锥度一般是1∶16，螺纹高度是1.801mm，螺距是每英寸(25.4mm)8牙，其承载面角和导向面角都是30°。该螺纹的导向面比较平缓，利于对扣和上扣，但其螺距小(即所谓的细牙)，容易错扣，锥度平缓(1∶16)也容易错扣，尤其是规格较大时更加明显，为此API规定当规格达到16英寸(406.4mm)以上时，锥度增大为1∶12。尽管如此，这种螺纹形式仍然很容易发生错扣和粘扣。同时这种螺纹的连接效率低，只能达到管体的60～80％。

API偏梯形螺纹的锥度与圆螺纹一样，一般是1∶16，当规格达到16英寸以上时，增大为1∶12。该螺纹高度为1.575mm，螺距是每英寸(25.4mm)5牙，螺距增大有利于上扣，但其螺纹导向面角是10°，比圆螺纹陡，不利于上扣，其承载面角是3°，提高了螺纹的连接效率。

因为普通API螺纹容易发生粘扣，因此严重影响了其推广使用。为了改善套管螺纹的上扣性能，防止螺纹粘扣，很多研究人员开展了研究工作。中国专利公开号为CN 1065018C，公开日为2001年4月25日，实用新型专利名称为油、套管螺纹接头，给出了一种可以减缓或防止螺纹粘扣的接头形式。该专利由管体和管接箍组成，管体上的螺纹长度为L₄，管接箍上的螺纹长度为L₇，螺纹在直径方向上的锥度为1∶M，M一般取16，其中管体或管接箍的螺纹始端一定长度内的锥度为1∶(M-q)，q＝0.1～4.5。同时，在管体或管接箍的螺纹末端一定长度内的锥度设置为1∶(M+q)。该接头由于在螺纹两端改变了锥度，减缓了螺纹两端的应力集中程度，使螺纹不容易发生粘扣。中国专利公开号为CN 1182317C，公开日为2004年12月29日，实用新型专利名称为油、套管螺纹接头，给出了一种耐粘扣的油、套管螺纹接头。该实用新型专利由管体和管接箍通过圆螺纹或偏梯形螺纹连接在一起，螺纹连接的锥度为1∶16，特点在于外螺纹与API标准螺纹完全相同，通过改变内螺纹的结构尺寸，即改变螺纹两端的螺距，对于偏梯形螺纹来说，第1～2或第1～3圈螺纹的螺距为P_小，最后1～2或1～3圈螺纹的螺距为P_大，其余部分螺距为标准值P。对于圆螺纹则通过再车削的办法使螺距改变。这样可以改善接头的应力分布，使接头不容易发生粘扣。

但上述专利技术的局限性在于：设计没有脱离API螺纹的设计思想，虽然改善了接头的抗粘扣性能，但接头容易错扣、难对扣的缺点没有改善，螺纹发生粘扣的可能性仍然很大。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种耐粘扣的石油套管接头。该接头通过增大螺纹锥度、加大螺纹螺距、增大螺纹导向面角、使螺纹齿顶、齿底平行于管子轴线等方法，彻底改善螺纹的抗粘扣性能。

按照本实用新型提供的技术方案，外螺纹件1、3通过螺纹与接箍2啮合连接在一起，其特征是：螺纹的锥度为1∶6～1∶8，螺纹的螺距是每英寸3牙，螺纹的高度是2.05～2.45mm，螺纹的齿顶、齿底平行于管子的轴线。

螺纹的导向面角为25～30°，承载面角是0°。在接箍2上加工有内螺纹4，在外螺纹件1、3上加工有外螺纹5。接头拧紧后，内螺纹4与外螺纹5啮合在一起，形成过盈配合。

一般来说，螺纹的螺距越大，螺纹牙越粗，上扣时就越不容易错扣。API螺纹的螺距是每英寸8牙或5牙，这种螺纹在管子直径较大时，内、外螺纹稍有偏斜就很容易错扣。本实用新型针对这一缺点，将螺距增大为每英寸3牙，使接头更容易对扣。同样，螺纹的锥度对上扣性能也有一定影响，通常锥度越大，越容易对扣，1∶16的锥度是API螺纹普遍采用的，但当管子直径较大时(大于或等于16英寸)，API则采用1∶12的锥度。本设计根据不同的管径，采用1∶7到1∶8的锥度，使螺纹的上扣性能更好。但是，锥度增大会降低螺纹的连接强度。为此本设计对螺纹的形状，尤其是承载面角度和螺纹高度进行了规定，规定螺纹的承载面角为0°(API螺纹是30°或10°)，这样套管在受拉伸时，轴向载荷产生的径向分力为零，提高了螺纹的连接效率，同时将螺纹高度增大到2.05～2.45mm之间，使螺纹的连接强度加强。

螺纹的导向面角与接头的上扣性能有关，导向面角越大，越容易上扣，API圆螺纹的导向面角是30°，偏梯形螺纹的导向面角是10°，本实用新型的螺纹形式更接近于偏梯形，选择螺纹导向面角25～30°，见附图2。这样使接头的上扣性能更好。但导向面角增大使接头的抗压缩性能下降，考虑到抗压缩性能同时还与锥度有关，本设计的锥度比较大，选择导向面角25～30°仍然可以使接头的抗压缩性能满足相关标准的要求。

为了增强接头的耐粘扣性能，本设计采取的另一项措施是使螺纹的齿顶、齿底平行于管子的轴线而不是螺纹母线。由于油田上扣都是立式，接箍固定在井台的卡瓦座上，管子垂直吊起使外螺纹对中，如果螺纹齿顶平行于螺纹母线，则不利于对扣，设计成台肩齿形式，则提高了螺纹的对扣性能。

通过上述措施，使本设计的接头形式具有良好的耐粘扣性能，同时连接性能不下降，仍能满足使用要求。本实用新型适合于石油套管采用，特别适合于直径较大的套管采用。

与现有技术相比，本实用新型有显著进步，具体表现在：1)通过增大螺纹螺距、螺纹锥度、以及制造成平顶扣的办法，提高了螺纹的认扣性能，同时上扣速度也有所提高；2)通过增大螺纹导向面角的方法，使接头容易对扣、不易错扣；3)将螺纹承载面角改为0°，避免了接头滑脱，提高了接头的连接效率。因此该接头具有良好的耐粘扣性能，同时连接性能好。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为螺纹形式示意图。

图中的6为导向面，7为承载面，8为中径。

具体实施方式

本设计的第一个实施例是用于Φ508.0×12.7mm的套管，钢级为N80。外螺纹件1、3的外径是508.0mm，壁厚12.7mm，接箍2的外径是533.4mm，长度不低于270.0mm。螺纹螺距是每英寸3牙，螺纹锥度1∶7.5，螺纹高度2.15mm，螺纹形式为偏梯形，其导向面角30°，承载面角0°，啮合螺纹长度123mm。本接头抗拉强度12700kN，抗压缩强度大于抗拉强度，接头按照规定的扭矩上扣，至少可上卸3次而不发生损坏。

本设计的第二个实施例是用于Φ406.4×12.57mm的套管，钢级为P110。外螺纹件1、3的外径是406.4mm，壁厚12.57mm，接箍2的外径是431.8mm，长度不低于270.0mm。螺纹螺距是每英寸3牙，螺纹锥度1∶8，螺纹高度2.15mm，螺纹形式为偏梯形，其导向面角25°，承载面角0°，啮合螺纹长度123mm。本接头抗拉强度11700kN，抗压缩强度大于抗拉强度，接头按照规定的扭矩上扣，至少可上卸3次而不发生损坏。

Claims (3)

1.一种耐粘扣的石油套管接头，包括外螺纹件(1、3)以及通过螺纹与外螺纹件(1、3)啮合在一起的接箍(2)，其特征是：螺纹的锥度为1∶6～1∶8，螺纹的螺距是每英寸3牙，螺纹的高度是2.05～2.45mm，螺纹的齿顶、齿底平行于管子的轴线。

2.如权利要求1所述耐粘扣的石油套管接头，其特征在于：螺纹的导向面角为25～30°，承载面角是0°。

3.如权利要求1所述耐粘扣的石油套管接头，其特征在于：在接箍(2)上加工有内螺纹(4)，在外螺纹件(1、3)上加工有外螺纹(5)，接头拧紧后，内螺纹(4)与外螺纹(5)啮合在一起，形成过盈配合。