专利名称：一种耐粘扣的石油套管接头的制作方法
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。
技术背景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—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l:(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l:(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 ,j、，最后1~2或1~3圈螺纹 的螺距为P力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l、 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O。。在接箍2上加工有内螺纹4， 在外螺纹件l、 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縮性能下降，考虑到抗压縮性能同时 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l)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。
图l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①508.0xl2.7 mm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，抗压縮强度大于抗拉强度，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O406.4xl2.57mm的套管，钢级为PllO。外 螺纹件l、 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，抗压縮强度大于抗拉强度，接头按照规定的扭矩上扣， 至少可上卸3次而不发生损坏。
权利要求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l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O。。
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。
专利摘要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。
文档编号E21B17/02GK201087703SQ200720043669
公开日2008年7月16日 申请日期2007年10月15日 优先权日2007年10月15日
发明者毅 张, 高连新 申请人:无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司