CN202611617U - 稠油热采井用内外加厚高强度套管接头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，属于油田管柱联接件领域。所述套管接头顺次包括：管端，管端螺纹，管体，其管体壁厚为API标准尺寸，管端外径为API标准尺寸，所述管端至螺纹消失点形成螺纹总长度段，所述螺纹总长度段中包括有完整螺纹长度段和非完整螺纹长度段，所述管端螺纹牙型的沟槽和凸起宽度相等的地方母线为螺纹中径线，所述完整螺纹过渡到非完整螺纹处中径线的直径为螺纹中径值，其特征在于所述管端至管端外径镦粗终点形成管端外径镦粗总长度段，所述管端至管端内径镦粗终点形成管端内径镦粗总长度段。套管端部有效厚度增加，大大提高了套管接头强度及承受轴向拉伸和压缩的能力，降低了套管接头失效的可能性。
Description
技术领域
本实用新型涉及稠油钻探、开发和生产技术领域，特别涉及一种稠油热采井用内外加厚高强度套管接头。
背景技术
稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。通常把地面密度大于0.943g/l、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油。稠油除黏度高外,密度大。稠油的黏度随温度变化，改变显著，如温度增加8～9℃，黏度可减少一半。针对稠油具有特殊的高粘度和高凝固点特性，目前国内外对稠油的开采一般采用热采方式，如蒸气吞吐、驱动、热油循环、火烧油层等，通过热力降低稠油的黏度。由于受到稠油热采高温的影响，造成井下管柱严重损坏。调查显示，热采井高温及温度剧烈变化是套管接头损坏的主要原因，套管接头损坏率达到40%以上。这不仅影响了油田的正常生产，而且会造成巨大的经济损失甚至安全事故。
现有技术的套管接头为直管形状，如图1所示，包括套管的管端1’，管端螺纹2’，管体3’，螺纹消失点4’，由于螺纹锥度的影响，其管端1’壁厚小于管体3’的壁厚t’，管端外径D’与管体3’的外径相等，管端1’的内径与管体内径d’相等，为不变径结构，该套管接头为API标准接头；其管端1’至螺纹消失点4’形成螺纹总长度段L1’，为API标准尺寸，其管体壁厚t’也为API标准尺寸；API是美国石油学会的英文缩写。API的一项重要任务，就是负责石油和天然气工业用设备的标准化工作，以确保该工业界所用设备的安全、可靠和互换性。拥有API标志的石油机械设备不仅被认为是质量可靠而且具有先进水平。根据美国石油学会API Spec 5B套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范，所述螺纹中径线的定义：一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，该母线称为螺纹中径线，图中双点划线为螺纹中径线E’，而螺纹中径值就位于管端1’至螺纹消失点4’的螺纹总长度段L1’中，即，螺纹中径值是指完整螺纹过渡到非完整螺纹的直径a’，螺纹中径值a’为API标准尺寸。
针对现有技术套管接头，发明人发现其至少存在以下问题：由于管体内径d’和管端外径D’均为等径，管体壁厚t’相对较薄，所以稠油开采中的套管接头损坏多发生在套管螺纹接头部位，损坏形式主要是螺纹泄漏、滑脱和断扣，究其原因主要是由于套管在高温下发生蠕变产生大的轴向拉伸和压缩造成的，所以稠油热采井用套管接头要求具有很高的强度。现有提高套管接头强度的办法通常是提高套管钢级和厚度，比如使用P110钢级厚壁套管代替N80钢级API标准套管，这样在一定程度上减少了套管接头失效的发生，但由于套管钢级和壁厚的增加，管材成本大幅提高，严重阻碍了稠油的安全经济高效开采。因此，提升套管接头强度，保证完井管柱安全成为稠油开发必需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术套管接头在高温下发生蠕变承受大的轴向拉伸力和压缩力时造成的螺纹泄漏、滑脱和断扣等失效现象，而导致的影响油田正常生产，甚至安全事故的发生，本实用新型实施例提供了一种稠油热采井用内外加厚高强度套管接头。所述技术方案如下：
一种稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，顺次包括：管端，管端螺纹，管体，其管体壁厚为API标准尺寸，管端外径为API标准尺寸，所述管端至螺纹消失点形成螺纹总长度段，所述螺纹总长度段中包括有完整螺纹长度段和非完整螺纹长度段，所述管端螺纹牙型的沟槽和凸起宽度相等的地方母线为螺纹中径线，所述完整螺纹过渡到非完整螺纹处中径线的直径为螺纹中径值，所述管端至管端外径镦粗终点形成管端外径镦粗总长度段，所述管端至管端内径镦粗终点形成管端内径镦粗总长度段。
具体地，所述管端外径镦粗总长度段内管端外加厚后构成镦粗后的管端外径，镦粗后的管端外径大于管体的外径。
具体地，所述管端内径镦粗总长度段内管端内加厚后构成镦粗后的管端内径，镦粗后的管端内径小于管体内径。
具体地，所述镦粗后的螺纹中径值和管端至螺纹消失点形成的螺纹总长度均为API标准尺寸。
进一步地，所述管体壁厚与管端外加厚和管端内加厚相加构成镦粗后的管端壁厚，镦粗后的管端壁厚大于API标准尺寸的管体壁厚。
进一步地，所述管端外径镦粗总长度段内管端外加厚厚度为1.3～1.8mm，所述管端内径镦粗总长度段内管端内加厚厚度为1.5～2mm，镦粗后的管端横截面积比管体横截面积大25～40%。
具体地，所述镦粗后的管端至螺纹消失点的螺纹总长度等于API标准尺寸的管端至螺纹消失点的螺纹总长度，所述镦粗后的管端至管端外径镦粗终点的管端外径镦粗总长度大于API标准尺寸的管端至螺纹消失点的螺纹总长度，所述镦粗后的管端至管端内径镦粗终点的管端内径镦粗总长度大于管端至管端外径镦粗终点的管端外径镦粗总长度。
具体地，所述管端螺纹为API标准偏梯形螺纹牙型，其螺纹中径值等于API标准尺寸的管端外径的螺纹中径值。
进一步地，所述镦粗后的管端外径镦粗长度段比API标准尺寸的管端至螺纹消失点的螺纹总长度段大20～50mm，镦粗后的管端内径镦粗长度段比镦粗后的管端外径镦粗长度段大80～100mm。
进一步地，所述管端外径镦粗终点处的镦粗过渡倒角β1为5～8°，所述管端内径镦粗终点处的过渡倒角β2为2～3°。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
1、通过将套管接头的管端镦粗，使套管螺纹接头部位有效使用厚度增加，大大提高了套管接头强度及承受轴向拉伸和压缩的能力，避免套管接头失效。
2、仅对套管管端作外径加厚和内径加厚镦粗处理，而不改变管端至螺纹消失点的螺纹总长度和管体壁厚，均为API标准尺寸，而且螺纹中径值与API标准相同，这样可以方便的联接API标准接箍。
3、套管接头螺纹采用API标准偏梯形螺纹牙型和尺寸，互换性好。
4、连接强度高，抗热变形好，密封性能可靠，较好的解决了长期以来稠油热采套管接头损坏率较高的难题，降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的API标准套管接头结构示意图的剖视图；
图1中各符号表示含义如下：1’管端，2’管端螺纹，3’管体，4’螺纹消失点，D’管端外径，d’管体内径，E’螺纹中径线，t’管体壁厚，L1’是管端1’至螺纹消失点4’的螺纹总长度段，a’螺纹中径值，L4’是完整螺纹长度段，L5’是非完整螺纹长度段；
图2是本实用新型实施例提供的稠油热采井用内外加厚高强度套管接头结构示意图的剖视图；
图2中各符号表示含义如下：1管端，2管端螺纹，3管体，4螺纹消失点，5管端外径镦粗终点，6管端内径镦粗终点，D管体外径，d管体内径，D1镦粗后的管端外径，d1镦粗后的管端内径，E螺纹中径线，t管体壁厚，t1镦粗后的管端壁厚，Δt1管端外加厚，Δt2管端内加厚，L1是管端1至螺纹消失点4的螺纹总长度段，L2是管端外径镦粗长度段，L3是管端内径镦粗长度段，L4是完整螺纹长度段，L5是非完整螺纹长度段，a螺纹中径值，β1是管端外径镦粗过渡倒角，β2是管端内径镦粗过渡倒角。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
参见图2所示，本实用新型实施例提供了一种稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，顺次包括：管端1，管端螺纹2，管体3，螺纹消失点4，管端外径镦粗终点5，管端内径镦粗终点6，所述管端1至螺纹消失点4形成螺纹总长度段L1，所述管端1至管端外径镦粗终点5形成管端外径镦粗总长度段L2，所述管端1至管端内径镦粗终点6形成管端内径镦粗总长度段L3；本实用新型提供的稠油热采井用高强度套管接头不改变现有技术套管管端外径D’和管体壁厚t’的API标准尺寸，仅对管端1作外加厚和内加厚镦粗处理，所述外加厚镦粗处理是指将所述管端1至管端外径镦粗终点5形成管端外径镦粗总长度段L2作管端外加厚Δt1处理，构成镦粗后的管端外径D1；所述内加厚镦粗处理是指将所述管端1至管端内径镦粗终点6形成管端内径镦粗总长度段L3作管端内加厚Δt2处理，构成镦粗后的管端内径d1；所述管端外径镦粗终点5与管体外径D衔接处设置有管端外径镦粗过渡倒角β1，所述管端内径镦粗终点6与API标准尺寸的管体内径d衔接处设置有管端内径镦粗过渡倒角β2；由于套管接头易发生损坏的管端1螺纹部位有效厚度增加，大大提高了套管接头承受轴向拉伸和压缩的能力，避免了管端1螺纹泄漏、滑脱和断扣等失效现象。
所述管端1至螺纹消失点4形成的螺纹总长度段L1中包括有完整螺纹长度段L4和非完整螺纹长度段L5，由完整螺纹长度段L4过渡到非完整螺纹长度段L5的地点为螺纹中径值a，所述管端螺纹2牙型的沟槽和凸起宽度相等的地方母线为螺纹中径线E，所述螺纹中径值a和管端1至螺纹消失点4形成的螺纹总长度段L1均为API标准尺寸，这样可以方便的使用API标准接箍。
具体地，作为优选，所述管端外径D1和管体壁厚t为API标准尺寸，镦粗后的管端外径D1大于管体3的外径，镦粗后的管端内径d1小于管体内径d；所述管体壁厚t与管端外径镦粗总长度段L2的管端外加厚Δt1和管端内径镦粗总长度段L3的管端内加厚Δt2相加构成镦粗后的管端壁厚t1，镦粗后的管端壁厚t1大于API标准尺寸的管体壁厚t。
进一步地，所述镦粗后的管端壁厚t1＝t+Δt1+Δt2，式中t为API标准尺寸管体壁厚，管端外加厚Δt1厚度为1.3～1.8mm，管端内加厚Δt2厚度为1.5～2mm，镦粗后的管端1横截面积比管体3横截面积大25～40%。
具体地，作为优选，所述管端1至螺纹消失点4的螺纹总长度段L1等于API标准尺寸的管端1’至螺纹消失点4’的螺纹总长度段L1’，所述管端1至管端外径镦粗终点5的管端外径镦粗总长度段L2大于API标准尺寸的管端1’至螺纹消失点4’的螺纹总长度段L1’，所述管端1至管端内径镦粗终点6的管端内径镦粗总长度段L3大于管端1至管端外径镦粗终点5的管端外径镦粗总长度段L2；镦粗后的管端螺纹2中径值a等于API标准尺寸的管端螺纹2’的螺纹中径值a’。
进一步地，所述镦粗后的管端外径镦粗长度段L2比API标准尺寸的管端1至螺纹消失点4的螺纹总长度段L1大20～50mm，镦粗后的管端内径镦粗长度段L3比镦粗后的管端外径镦粗长度段L2大80～100mm。
进一步地，所述管端外径镦粗终点5与管体外径D衔接处设置有过渡倒角β1，β1为5～8°，所述管端内径镦粗终点6与API标准尺寸的管体内径d衔接处设置有过渡倒角β2，β2为2～3°。
此外，本实用新型高强度套管接头的管端螺纹2采用API标准偏梯形螺纹牙型和尺寸，加工简单，生产成本低，互换性好，在稠油钻探、开采中具有广泛的应用前景。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，顺次包括：管端，管端螺纹，管体，其管体壁厚为API标准尺寸，管端外径为API标准尺寸，所述管端至螺纹消失点形成螺纹总长度段，所述螺纹总长度段中包括有完整螺纹长度段和非完整螺纹长度段，所述管端螺纹牙型的沟槽和凸起宽度相等的地方母线为螺纹中径线，所述完整螺纹过渡到非完整螺纹处中径线的直径为螺纹中径值，其特征在于所述管端至管端外径镦粗终点形成管端外径镦粗总长度段，所述管端至管端内径镦粗终点形成管端内径镦粗总长度段。
2.根据权利要求1所述的稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，其特征在于，所述管端外径镦粗总长度段内管端外加厚后构成镦粗后的管端外径，镦粗后的管端外径大于管体的外径。
3.根据权利要求1所述的稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，其特征在于，所述管端内径镦粗总长度段内管端内加厚后构成镦粗后的管端内径，镦粗后的管端内径小于管体内径。
4.根据权利要求1所述的稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，其特征在于，所述镦粗后的螺纹中径值和管端至螺纹消失点形成的螺纹总长度均为API标准尺寸。
5.根据权利要求1或2或3所述的稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，其特征在于，所述管体壁厚与管端外加厚和管端内加厚相加构成镦粗后的管端壁厚，镦粗后的管端壁厚大于API标准尺寸的管体壁厚。
6.根据权利要求1或2或3所述的稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，其特征在于，所述管端外径镦粗总长度段内管端外加厚厚度为1.3～1.8mm，所述管端内径镦粗总长度段内管端内加厚厚度为1.5～2mm，镦粗后的管端横截面积比管体横截面积大25～40%。
7.根据权利要求1所述的稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，其特征在于，所述镦粗后的管端至螺纹消失点的螺纹总长度等于API标准尺寸的管端至螺纹消失点的螺纹总长度，所述镦粗后的管端至管端外径镦粗终点的管端外径镦粗总长度大于API标准尺寸的管端至螺纹消失点的螺纹总长度，所述镦粗后的管端至管端内径镦粗终点的管端内径镦粗总长度大于管端至管端外径镦粗终点的管端外径镦粗总长度。
8.根据权利要求1所述的稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，其特征在于，所述管端螺纹为API标准偏梯形螺纹牙型，其螺纹中径值等于API标准尺寸的管端外径的螺纹中径值。
9.根据权利要求1所述的稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，其特征在于，所述镦粗后的管端外径镦粗长度段比API标准尺寸的管端至螺纹消失点的螺纹总长度段大20～50mm，镦粗后的管端内径镦粗长度段比镦粗后的管端外径镦粗长度段大80～100mm。
10.根据权利要求1所述的稠油热采井用内外加厚高强度套管接头，其特征在于，所述管端外径镦粗终点处的镦粗过渡倒角β1为5～8°，所述管端内径镦粗终点处的过渡倒角β2为2～3°。
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