一种非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201210139737.2

申请日:

2012.04.27

公开号:

CN102654037A

公开日:

2012.09.05

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):E21B 17/08申请公布日:20120905|||著录事项变更IPC(主分类):E21B 17/08变更事项:申请人变更前:内蒙古第一机械制造集团大地石油机械有限责任公司变更后:内蒙古一机集团大地石油机械有限责任公司变更事项:地址变更前:014032 内蒙古自治区包头市2号信箱大地石油机械有限责任公司变更后:014032 内蒙古自治区包头市2号信箱大地石油机械有限责任公司|||著录事项变更IPC(主分类):E21B 17/08变更事项:发明人变更前:潘俊淇 范德全 付静 胡国锋 刘晓亮变更后:潘俊淇 范德全 付静 吕利萍 韩军 黄威 刘晓亮|||实质审查的生效IPC(主分类):E21B 17/08申请日:20120427|||公开

IPC分类号:

E21B17/08

主分类号:

E21B17/08

申请人:

内蒙古第一机械制造集团大地石油机械有限责任公司

发明人:

潘俊淇; 范德全; 付静; 胡国锋; 刘晓亮

地址:

014032 内蒙古自治区包头市2号信箱大地石油机械有限责任公司

优先权:

专利代理机构:

包头市专利事务所 15101

代理人:

张少华

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内容摘要

本发明涉及一种非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构,包括气密封套管端部外螺纹和接箍内螺纹,套管端部外螺纹从螺纹根部到螺纹端部有向套管轴线倾斜的锥度,其外螺纹大端锥度Ow1=62~65mm/m,小端锥度Ow2=60~62mm/m,套管端部外螺纹的其它技术参数为:承载面角度α=15~30°,导向面角度β=30~45°,牙顶圆弧半径Rt=0.41~0.45mm,牙底圆弧半径Rd=0.37~0.41mm,牙高h=1.9~2.2mm,螺距N=每英寸6~8牙;接箍内螺纹为对称设置,且每侧内螺纹均与套管端部外螺纹相匹配,其承载面角度、导向面角度、牙顶圆弧半径、牙底圆弧半径、螺距与外螺纹相同,内螺纹锥度On=65~70mm/m,内螺纹牙高1.9~2.2mm。其优点是:抗粘扣性能好、密封性能好、内屈服强度及连接强度高。

权利要求书

1: 一种非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构, 包括气密封套管端部外螺 纹和接箍内螺纹, 其特征是 : 所述套管端部外螺纹从螺纹根部到螺纹端部有向套管轴线倾 斜的锥度, 其外螺纹大端锥度 Ow1 = 62 ~ 65mm/m, 螺纹小端在前 3 ~ 4 牙位置处变锥, 小端 锥度 Ow2 = 60 ~ 62mm/m, 所述套管端部外螺纹的其它技术参数为 : 承载面角度 α = 15 ~ 30°, 导向面角度 β = 30 ~ 45°, 牙顶圆弧半径 Rt = 0.41 ~ 0.45mm, 牙底圆弧半径 Rd = 0.37 ~ 0.41mm, 牙高 h = 1.9 ~
2: 2mm, 螺距 N =每英寸 6 ~ 8 牙 ; 接箍内螺纹从接箍中心 到两端对称设置, 且每侧内螺纹均与套管端部外螺纹相匹配, 其承载面角度、 导向面角度、 牙顶圆弧半径、 牙底圆弧半径、 螺距与套管端部外螺纹相同, 内螺纹锥度 On = 65 ~ 70mm/m, 内螺纹牙高 1.9 ~ 2.2mm。

说明书


一种非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构

    技术领域 本发明涉及一种非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构, 属于机械领 域。非常规气田用气密封套管主要用于完井生产管柱。
     背景技术 中国非常规气田面积大, 均属于低压 ( 储层压力小于 35MPa)、 低渗岩性圈闭气藏, 单井产量低。 有效开发该种气田只有靠多钻井, 套管在建井中所占比例较大。 套管是由管体 和端部螺纹接头构成, 套管间通过接箍连接。管体成本是由材料性能要求决定 ; 螺纹接头、 接箍成本是由螺纹结构形式决定。因此, 选择价格低廉又能实现气密封的螺纹接头和接箍 是降低开发成本的有效措施。
     中国西部低压低渗气田, 采用带台肩和密封面的气密封螺纹接头套管, 接箍毛坯 壁厚及长度、 加工所用刀具及加工工艺均比直接采用螺纹密封需要消耗更多的材料及更多 的加工工序和时间。由于螺纹接头加工成本是 API 螺纹的 1.5 倍以上, 管柱成本无法满足 该种气田经济有效开发。
     采用 API 长圆螺纹接头加特殊螺纹脂 (Catts101) 虽满足低压气密封要求, 但是上 扣后, 就不能再实施卸扣作业且上扣速度较慢。试验验证该特殊螺纹脂用最小扭矩 (API 规 定 ) 上扣后螺纹气密封压力在 26MPa 就会发生泄漏, 严重影响油田的使用并带来安全隐患。
     因此, 需要开发一种能够实现反复上扣、 承受较大弯曲和拉伸载荷的经济型气密 封螺纹接头和接箍。
     发明内容 本发明的目的是提供一种能够满足非常规气田用、 经济有效的气密封套管端部螺 纹及接箍螺纹结构。以降低管柱成本。
     为实现上述目的, 本发明采用的技术方案如下 :
     本发明包括气密封套管端部外螺纹和接箍内螺纹, 所述套管端部外螺纹从螺纹根 部到螺纹端部有向套管轴线倾斜的锥度, 其外螺纹大端锥度 Ow1 = 62 ~ 65mm/m, 螺纹小端 在前 3 ~ 4 牙位置处变锥, 小端锥度 Ow2 = 60 ~ 62mm/m 可形成有效密封啮合, 所述套管端 部外螺纹的其它技术参数为 : 承载面角度 α = 15 ~ 30°用来保证上扣后提高抗拉能力, 导向面角度 β = 30 ~ 45°保证上扣导向稳定, 牙顶圆弧半径 Rt = 0.41 ~ 0.45mm 用来 抗粘扣同时具有辅助密封作用, 牙底圆弧半径 Rd = 0.37 ~ 0.41mm 上扣易对扣且承载面与 导向面接触, 牙高 h = 1.9 ~ 2.2mm 可提高抗拉强度, 螺距 N =每英寸 6 ~ 8 牙, 保证上扣 及拉伸载荷下的强度 ; 接箍内螺纹从接箍中心到两端对称设置, 且每侧内螺纹均与套管端 部外螺纹相匹配, 其承载面角度、 导向面角度、 牙顶圆弧半径、 牙底圆弧半径、 螺距与套管端 部外螺纹相同, 内螺纹锥度 On = 65 ~ 70mm/m 用来形成有效密封啮合, 内螺纹牙高 1.9 ~ 2.2mm。
     本发明的优点 : 牙顶半径大于牙底且半径在确定值的较小范围内 ; 牙高大于现有
     螺纹高度 ; 外螺纹慢锥 ( 螺纹小端在前 3 ~ 4 牙位置处变锥 ), 内螺纹快锥相互配合形成有 效密封 ; 采用大的牙高, 修改牙顶与牙底圆弧半径, 实现承载面与导向面接触, 牙顶不发生 粘扣, 快慢锥配合实现气密封。 与目前传统特殊螺纹接头比较无台肩及独立密封面, 采用螺 纹密封设计思想, 具有加工成本低、 节约材料、 检测方便、 无需特殊螺纹脂上卸扣方便快速 的优点, 完全满足非常规气田经济高效开发的要求。 附图说明
     图 1 为非常规气田用气密封套管连接示意图 ;
     图 2 为非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构示意图 ;
     图 3 为气密封套管端部外螺纹牙形示意图 ;
     图 4 为接箍内螺纹牙形示意图。
     图中 : 1- 套管, 2- 接箍, 3 套管端部外螺纹, 4、 接箍内螺纹。 具体实施方式
     实施例 :
     以 Φ139.7X9.17mm N80Q 套管为例, 套管端部外螺纹及接箍内螺纹参数如下 :
     内螺纹参数
     外螺纹参数试验方法参考 API 5C5( 第三版 ) : 试样数量 5 根。
     试验评价项目包括 : 螺纹的抗粘扣性能、 密封性能、 内屈服强度及连接强度。
     上卸扣试验 : 螺纹经过 3 次上扣, 2 次卸扣, 无粘扣现象。
     气密封性能 : 螺纹经过 VME = 75% ( 材料及壁厚名义值 )、 20° /30m 弯曲狗腿度、 135℃条件、 气体内压 35MPa。静态气密封压力 53MPa。无泄漏发生。内屈服强度 : 抗内压强
     度高于 API 规定同规格 LC( 长圆螺纹 ) 相应规定值 63.4MPa。
     连接强度 : 抗拉伸强度高于 API 规定同规格 LC( 长圆螺纹 ) 相应规定值 1904KN。

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1、10申请公布号CN102654037A43申请公布日20120905CN102654037ACN102654037A21申请号201210139737222申请日20120427E21B17/0820060171申请人内蒙古第一机械制造集团大地石油机械有限责任公司地址014032内蒙古自治区包头市2号信箱大地石油机械有限责任公司72发明人潘俊淇范德全付静胡国锋刘晓亮74专利代理机构包头市专利事务所15101代理人张少华54发明名称一种非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构57摘要本发明涉及一种非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构,包括气密封套管端部外螺纹和接箍内螺纹,套管端部外螺。

2、纹从螺纹根部到螺纹端部有向套管轴线倾斜的锥度,其外螺纹大端锥度OW16265MM/M,小端锥度OW26062MM/M,套管端部外螺纹的其它技术参数为承载面角度1530,导向面角度3045,牙顶圆弧半径RT041045MM,牙底圆弧半径RD037041MM,牙高H1922MM,螺距N每英寸68牙;接箍内螺纹为对称设置,且每侧内螺纹均与套管端部外螺纹相匹配,其承载面角度、导向面角度、牙顶圆弧半径、牙底圆弧半径、螺距与外螺纹相同,内螺纹锥度ON6570MM/M,内螺纹牙高1922MM。其优点是抗粘扣性能好、密封性能好、内屈服强度及连接强度高。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民。

3、共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页1/1页21一种非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构,包括气密封套管端部外螺纹和接箍内螺纹,其特征是所述套管端部外螺纹从螺纹根部到螺纹端部有向套管轴线倾斜的锥度,其外螺纹大端锥度OW16265MM/M,螺纹小端在前34牙位置处变锥,小端锥度OW26062MM/M,所述套管端部外螺纹的其它技术参数为承载面角度1530,导向面角度3045,牙顶圆弧半径RT041045MM,牙底圆弧半径RD037041MM,牙高H1922MM,螺距N每英寸68牙;接箍内螺纹从接箍中心到两端对称设置,且每侧内螺纹均与套管端部外螺纹相匹配,其承。

4、载面角度、导向面角度、牙顶圆弧半径、牙底圆弧半径、螺距与套管端部外螺纹相同,内螺纹锥度ON6570MM/M,内螺纹牙高1922MM。权利要求书CN102654037A1/3页3一种非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构技术领域0001本发明涉及一种非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构,属于机械领域。非常规气田用气密封套管主要用于完井生产管柱。背景技术0002中国非常规气田面积大,均属于低压储层压力小于35MPA、低渗岩性圈闭气藏,单井产量低。有效开发该种气田只有靠多钻井,套管在建井中所占比例较大。套管是由管体和端部螺纹接头构成,套管间通过接箍连接。管体成本是由材料性能要求决定;螺。

5、纹接头、接箍成本是由螺纹结构形式决定。因此,选择价格低廉又能实现气密封的螺纹接头和接箍是降低开发成本的有效措施。0003中国西部低压低渗气田,采用带台肩和密封面的气密封螺纹接头套管,接箍毛坯壁厚及长度、加工所用刀具及加工工艺均比直接采用螺纹密封需要消耗更多的材料及更多的加工工序和时间。由于螺纹接头加工成本是API螺纹的15倍以上,管柱成本无法满足该种气田经济有效开发。0004采用API长圆螺纹接头加特殊螺纹脂CATTS101虽满足低压气密封要求,但是上扣后,就不能再实施卸扣作业且上扣速度较慢。试验验证该特殊螺纹脂用最小扭矩API规定上扣后螺纹气密封压力在26MPA就会发生泄漏,严重影响油田的使。

6、用并带来安全隐患。0005因此,需要开发一种能够实现反复上扣、承受较大弯曲和拉伸载荷的经济型气密封螺纹接头和接箍。发明内容0006本发明的目的是提供一种能够满足非常规气田用、经济有效的气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构。以降低管柱成本。0007为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下0008本发明包括气密封套管端部外螺纹和接箍内螺纹,所述套管端部外螺纹从螺纹根部到螺纹端部有向套管轴线倾斜的锥度,其外螺纹大端锥度OW16265MM/M,螺纹小端在前34牙位置处变锥,小端锥度OW26062MM/M可形成有效密封啮合,所述套管端部外螺纹的其它技术参数为承载面角度1530用来保证上扣后提高抗拉能力,导向。

7、面角度3045保证上扣导向稳定,牙顶圆弧半径RT041045MM用来抗粘扣同时具有辅助密封作用,牙底圆弧半径RD037041MM上扣易对扣且承载面与导向面接触,牙高H1922MM可提高抗拉强度,螺距N每英寸68牙,保证上扣及拉伸载荷下的强度;接箍内螺纹从接箍中心到两端对称设置,且每侧内螺纹均与套管端部外螺纹相匹配,其承载面角度、导向面角度、牙顶圆弧半径、牙底圆弧半径、螺距与套管端部外螺纹相同,内螺纹锥度ON6570MM/M用来形成有效密封啮合,内螺纹牙高1922MM。0009本发明的优点牙顶半径大于牙底且半径在确定值的较小范围内;牙高大于现有说明书CN102654037A2/3页4螺纹高度;外。

8、螺纹慢锥螺纹小端在前34牙位置处变锥,内螺纹快锥相互配合形成有效密封;采用大的牙高,修改牙顶与牙底圆弧半径,实现承载面与导向面接触,牙顶不发生粘扣,快慢锥配合实现气密封。与目前传统特殊螺纹接头比较无台肩及独立密封面,采用螺纹密封设计思想,具有加工成本低、节约材料、检测方便、无需特殊螺纹脂上卸扣方便快速的优点,完全满足非常规气田经济高效开发的要求。附图说明0010图1为非常规气田用气密封套管连接示意图;0011图2为非常规气田用气密封套管端部螺纹及接箍螺纹结构示意图;0012图3为气密封套管端部外螺纹牙形示意图;0013图4为接箍内螺纹牙形示意图。0014图中1套管,2接箍,3套管端部外螺纹,4。

9、、接箍内螺纹。具体实施方式0015实施例0016以1397X917MMN80Q套管为例,套管端部外螺纹及接箍内螺纹参数如下0017内螺纹参数00180019外螺纹参数00200021试验方法参考API5C5第三版试样数量5根。0022试验评价项目包括螺纹的抗粘扣性能、密封性能、内屈服强度及连接强度。0023上卸扣试验螺纹经过3次上扣,2次卸扣,无粘扣现象。0024气密封性能螺纹经过VME75材料及壁厚名义值、20/30M弯曲狗腿度、135条件、气体内压35MPA。静态气密封压力53MPA。无泄漏发生。内屈服强度抗内压强说明书CN102654037A3/3页5度高于API规定同规格LC长圆螺纹相应规定值634MPA。0025连接强度抗拉伸强度高于API规定同规格LC长圆螺纹相应规定值1904KN。说明书CN102654037A1/1页6图1图2图3图4说明书附图CN102654037A。

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