一种速度管柱整体接头的制作方法
【专利摘要】一种速度管柱整体接头，属于排水采气管柱【技术领域】。左接头有内螺扣，右接头有内螺扣，左接头与右接头螺扣连接，左接头的外圆周有锥面，右接头的外圆周有锥面，螺扣为粗牙梯型锥螺纹。本实用新型对低碳钢（45#钢无缝钢管）的管端进行墩粗加厚及热处理加工，大幅提高了低碳钢管柱接头的连接强度及抗内压强度。设计的整体接头结构形式，方便现场下井作业。同时设计的螺纹形式对扣容易，上扣速度快，提高了现场下井作业的速度。采用该接头，实现了无缝钢管（45#钢）作为气井排水采气速度管柱的目的，该速度管柱可以取代现用的连续油管进行气田大量低压低产气井的排水采气作业，大幅降低气田后期开采成本。
【专利说明】一种速度管柱整体接头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种速度管柱整体接头，属于排水采气管柱【技术领域】。
【背景技术】
[0002]气井开发后期，井底压力降低，气井携液能力变差，一般在气井井筒安装更小尺寸(管径彡38mm)的生产管柱，提高气井携液能力，恢复生产。若采用API规范的J55、N80碳钢管，其最小规格油管也可满足排水采气工艺的需求，在不同井深下满足力学性能要求，但其价格是普通规格油管的几倍。现有的工艺是采用下入CT-70连续油管(Φ38X3.18)的方式排水采气，但其管材成本较高。
[0003]为了满足气田大量低压低产气井的后期生产，开发一种采用低碳钢(45#钢无缝钢管)作为主体管柱的排水采气速度管柱，其单井成本比CT-70连续油管可降低约40%。但低碳钢强度较低，如何设计其管体连接方式并保证其连接性能是本实用新型的主要目的。
[0004]目前在石油行业中油管普遍是采用接箍形式连接，即两根油管的连接必须通过一个中间的接箍，接箍具有母螺纹，两根油管的公螺纹与其相连接，最后装配组成完整的生产管柱。采用此种连接方式，低碳钢的强度不能满足气井井深下的接头连接强度的要求。
[0005]目前的整体式接头一般为外平接头或接近外平的接头，其外径与将要装配的管子的外径相等或稍大。但缺点是其机械连接性能，如，拉伸、弯曲强度比管子自身的对应性能低得多，约在65%?75%的范围内变化。采用此种连接方式用于油管，在作业生产时则存在着一定的风险。部分文献中公开了如何提高此种接头的机械性能，如CN1265445A专利中，通过在两端管子中设置两级内、外螺纹及两端的金属对金属密封，接头的一端和中心设置两个台肩。此种设计可以提高接头的机械性能，但是在实际下井中，此种接头螺纹设计复杂，对扣难，上扣速度慢。在CN2825920Y专利中，设计了一种整体接头式油管，其主要做法是在油管两端的内外螺纹处设有圆柱面、锥面、球面及反向圆锥台阶面等金属密封面，并设计双台阶结构，此种设计提高了接头的密封效果及抗过扭能力，主要满足油田高抗扭的修井、酸化压裂等特殊工况需要。但其螺纹设计复杂，加工难度大。对于规模应用于低压低产气井的速度管柱，其成本过高，限制了应用。且所有的文献中未见报道当用于气井井深时O 3000m)，尤其是采用低碳钢作为管柱材质时，接头的连接强度是否满足需求，且保证一定的密封能力。
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种速度管柱整体接头。
[0007]一种速度管柱整体接头，具有连接强度高，密封性好，对扣容易，上扣速度快的优点，能满足气田低压低产井的排水采气需要，采用该接头的低碳钢速度管柱可以替代连续油管，实现气井开采成本的大幅降低。
[0008]一种速度管柱整体接头，左接头有内螺扣，右接头有内螺扣，左接头与右接头螺扣连接，左接头的外圆周有锥面，右接头的外圆周有锥面，螺扣为粗牙梯型锥螺纹。
[0009]一种速度管柱整体接头，是在管体两端以内外螺纹形式存在。将原料管(45#钢无缝钢管)管端进行墩粗加厚处理，即将管材端部加热至锻造温度，然后在专用墩管机上加工，墩管机配备有专用模芯，可控制墩粗后管材内径及壁厚达到要求。对墩粗后的管端进行适当的热处理，将处理后的管材通过校直、探伤后分别加工内外螺纹成型。
[0010]进一步，所述的速度管柱接头其外径为大于油管本体，接头与管体存在一个过渡坡度(约为15°?20° )，接头的整体通径与油管本体相同(见图1)。
[0011]所述的速度管柱接头，接头整体经过热处理加工，其力学性能高于油管本体，提供较高的连接强度和抗内压强度。
[0012]所述的速度管柱接头，其螺纹为粗牙梯型锥螺纹，并在外螺纹顶端加工一锥面台阶金属密封面(见图2)，提供良好的密封效果。
[0013]一种速度管柱整体接头的加工方法，含有以下步骤；
[0014]将原料管(45#钢无缝钢管)管端进行墩粗加厚处理，即将管材端部加热至锻造温度，然后在专用墩管机上加工，墩管机配备有专用模芯，可控制墩粗后管材内径及壁厚达到要求；对墩粗后的管端进行热处理，将处理后的管材通过校直、探伤后分别加工内外螺纹成型，并在外螺纹顶端加工一锥面金属密封面。
[0015]外螺纹接头和内螺纹接头壁厚大于油管本体，内径与油管本体相同；接头力学性能高于管本体，提供较高的连接强度；其螺纹为粗牙梯型锥螺纹，并在外螺纹顶端加工一锥面金属密封面，提高足够的密封性；对扣容易，上扣速度快，提高了现场下井作业的速度。采用该接头的低碳钢速度管柱可取代现用的连续油管进行气田大量低压低产气井的排水采气作业，降低气田开采成本。
[0016]本实用新型的有益效果:
[0017]( I)对低碳钢(45#钢无缝钢管)的管端进行墩粗加厚及热处理加工，大幅提高了低碳钢管柱接头的连接强度及抗内压强度。
[0018](2)设计的整体接头结构形式，方便现场下井作业。同时设计的螺纹形式对扣容易，上扣速度快，提高了现场下井作业的速度。
[0019](3)采用该接头，实现了无缝钢管(45#钢)作为气井排水采气速度管柱的目的，该速度管柱可以取代现用的连续油管进行气田大量低压低产气井的排水采气作业，大幅降低气田后期开采成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，如图其中:
[0021]图1为本实用新型一种整体连接式速度管柱接头的连接示意图；
[0022]图2为本实用新型的速度管柱接头的螺纹形貌图；
[0023]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
【具体实施方式】
[0024]显然，本领域技术人员基于本实用新型的宗旨所做的许多修改和变化属于本实用新型的保护范围。
[0025]实施例1:如图1、图2所示，
[0026]一种速度管柱整体接头，特别涉及用于的带螺纹的整体连接式接头。
[0027]采用规格Φ38Χ4πιπι的45#钢无缝钢管作为速度管柱。当气井井深为3000m时，管柱自重为10.05吨(Φ38Χ4ι?πι45#钢管线质量为3.35kg/m)。
[0028]若选用普通接头，螺纹形式仍为粗牙梯型锥螺纹。此时的接头连接强度可按下式计算:
[0029]
P滑=孑[(D — 2t}2 — d2]os
[0030]D为外径(38mm) ；d为内径(30mm) ；t为丝扣深,2.2mm ; σ s为45#碳钢的最小屈服强度，353MPa。此时的接头连接强度为63.5KN,即当井深3000m，该接头强度不能承受管柱自重，无法满足要求。
[0031]同样的材质及规格，选用本实用新型的接头，其外径为Φ50_，接头与管体的过渡坡度为15°?20°，接头的整体通径为Φ30mm。螺纹为粗牙梯型锥螺纹，螺纹牙高2.7mm，螺距6mm，在外螺纹顶端加工一锥面台阶金属密封面，锥面长度6mm，轴线方向5mm。
[0032]对接头进行了实物抗拉强度测试和抗内压强度试验，其强度远大于管柱自重，且密封效果良好，满足气井排水采气要求。试验结果为(下表中T1、T2为平行试样):
[0033]1、拉伸至失效试验
[0034]
最大拉伸载荷
试样编号
(KN )
Tl3 5 6.6 6
Τ 23 5 4.5 2
[0035]2、抗内压强度(静水压试验)
[0036]
试样3 O M P a5 O M P a6 5 M P a
TI未泄露未泄露未泄露
P未泄露未泄露未泄露
[0037]—种速度管柱整体接头，将45#钢无缝钢管管端进行墩粗加厚处理，即将管材端部进行高频加热，然后在专用墩管机上加工，墩管机配备有专用模芯，可控制墩粗后管材内径及壁厚达到要求。对墩粗后的管端进行适当的热处理，将处理后的管材通过校直、探伤后分别加工内外螺纹成型；
[0038]接头材质与管体相同，但经过热处理加工，其力学性能高于管体，提高了接头的抗滑扣能力(连接强度)。
[0039]外螺纹接头和内螺纹接头壁厚大于管体，内径与管体相同。
[0040]接头与管体的过渡坡度为15°?20°。
[0041]螺纹为粗牙梯型锥螺纹，并在外螺纹顶端加工一锥面金属密封面。
[0042]一种速度管柱整体接头，左接头I有内螺扣，右接头2有内螺扣，左接头I与右接头2螺扣连接，左接头I的外圆周有锥面3，右接头2的外圆周有锥面，螺扣4为粗牙梯型锥螺纹。
[0043]一种速度管柱整体接头，是将45#钢无缝钢管两管端在高频加热炉内加热后在专用墩管机上墩粗加厚处理，然后在两端分别加工内外螺纹成型。外螺纹接头和内螺纹接头壁厚大于油管本体，内径与油管本体相同；接头力学性能高于管本体，提供较高的连接强度；其螺纹为粗牙梯型锥螺纹，并在外螺纹顶端加工一锥面金属密封面，提高足够的密封性；对扣容易，上扣速度快，提高了现场下井作业的速度。采用该接头的低碳钢速度管柱可取代现用的连续油管进行气田大量低压低产气井的排水采气作业，降低气田开采成本。
[0044]如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种速度管柱整体接头，其特征在于左接头有内螺扣，右接头有内螺扣，左接头与右接头螺扣连接，左接头的外圆周有锥面，右接头的外圆周有锥面，螺扣为粗牙梯型锥螺纹。
【文档编号】E21B17/02GK203948040SQ201320800097
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】朱方辉, 张明禄, 朱天寿, 杨全安, 李明星, 奚运涛, 付彩利, 刘伟, 杨会丽 申请人:中国石油天然气股份有限公司