直连型套管螺纹接头的制作方法

本发明涉及石油工业领域，特别采用下潜式加工方法种用于完井作业的直连型套管螺纹接头。

背景技术：

随着极端条件下油气田开发越来越多，对油套管螺纹接头的要求也越来越高，油田地质条件复杂，油气埋藏深，地层压力高，勘探开发的难度大。许多井在钻达目的层前要钻穿多套压力及岩性不同的地层，经常遇到井漏、井喷、缩颈等情况的发生，此时往往需要下入套管封固，增加套管层次，而套管层次的增加会导致下部井眼过小，给后期施工带来困难，有可能钻不到目的层造成井眼报废。

在复杂地质环境下，常规的井身结构设计方法已经不能满足勘探开发的需要，随着技术的发展，非常规井身结构设计方法逐渐得到推广应用。

本发明所涉及的直连型套管接头是针对于大位移水平井和定向井等复杂井中使用的，主要用于满足用户对于井况特殊间隙的需求。该特殊扣接头的设计主要是根据用户的特殊要求而设计，如：连接效率和抗挤毁性能等。

中国专利号为cn201818246公开一种直连型油、套管螺纹接头,可以克服现有技术中密封性能差、抗扭矩性能差和上扣不易控制等缺陷,以达到高密封性、高抗扭矩性和方便上、卸扣的优点。

中国专利号为cn204225791公开了一种直连型特殊螺纹结构油套管，具有梯形螺纹和内、外密封面结构，可有效的在废旧井的二次开发过程中起到良好的固井、修井、抗扭和射孔的作用，而且简单、合理，使用安全方便，双密封结构可以有效的起到良好的密封效果。

中国专利号为cn201254957公开了一种无接箍直连型套管，具有梯形螺纹和扭矩台肩。该直连型套管设计合理，结构简单，易于加工制造，下井施工操作方便。

中国专利号为cn201826764公开了的直连型油套管接头，具有螺纹、内密封面、内外台肩组成，两个抗扭台肩，能提高接头的抗扭能力，内密封面的锥面过盈配合不仅密封效果好，同时也减轻了连接螺纹承担的扭矩，减少连接螺纹的损伤，连接效率高，不粘扣，延长套管的使用寿命，降低了生产成本。

但是以上专利都没有明确如何确定扭矩台肩的厚度，以解决直连型接头密封性能和抗压缩效率低的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，对于api标准螺纹连接形式直连型套管，套管在复杂井况中容易发生断裂、滑脱、泄漏等形式的失效，给油田带来巨大的损失。api标准螺纹的直连型套管，管体的连接强度和压缩性能都不大于套管管体名义连接强度和压缩性能的一半，因此，提供一种采用下潜式螺纹加工方法使公母端台肩加厚从而提高管体的密封性和抗压缩性能的直连型套管螺纹接头结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种直连型套管螺纹接头，包括对称设置的母端和公端，所述母端和公端在螺纹两端分别设有台肩,和密封面，螺纹起/退刀槽a设置在密封面与螺纹之间，且螺纹齿底高度低于所述密封面。

所述台肩包括公母端外台肩和公母端内台肩，厚度分别满足h＝(25％～40％)t，式中t：套管名义壁厚，h：台肩厚度。

所述公母端螺纹在拧接过程中，公母端内台肩先发生接触，产生一定的轴向过盈后，公母端外台肩开始发生接触。

所述螺纹上扣损失长度的公称长度是ls。

母端上扣损失为负公差(0，-a)；公端上扣损失为正公差(+a，0)，其中0<a≤0.5。

所述公、母螺纹为倒钩形螺纹。

齿型的螺距为每英寸4～6牙，锥度为1:10～1:16，公螺纹齿高为0.8～1.5mm，母螺纹齿高为0.8～1.7mm。

本发明的有益效果是：该直连型套管螺纹接头采用下潜式的设计加工方法，在满足h＝(25％～40％)t的要求时，其密封面处壁厚增加，能够提高密封性能的稳定性，同时能够提高管体的抗压缩性能。

附图说明

图1是本发明套管母端结构示意图；

图2是本发明套管公端结构示意图；

图3是本发明公母端拧接后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，一种直连型套管螺纹接头，包括对称设置的母端1和公端6，母端和公端在螺纹两端分别设有台肩h和密封面，母端1包括母内台肩2、母内密封面3、母外台肩4、母外密封面5，公端6包括公内台肩7、公内密封面8、公外台肩9、公外密封面10，公外台肩厚度h1，母外台肩厚度h2，螺纹与密封面之间设有起/退刀槽a，采用下潜式加工方法，使密封面的高度高于螺纹起刀点，该结构采用下潜式加工方法，螺纹成型刀最后一遍车丝时，齿底高度低于密封面，螺纹刀接近密封面时，提前25°退刀，满足h1＝(25％～40％)t，h2＝(25％～40％)t。台肩厚度满足h＝(25％～40％)t，式中t：套管名义壁厚，h：台肩厚度。公母端螺纹在拧接过程中，公母端内台肩先发生接触，产生一定的轴向过盈后，公母端外台肩开始发生接触，使管体的密封性和抗压缩性能提高。

公、母螺纹为倒钩形螺纹，齿型是：齿型的螺距为每英寸4～6牙，锥度为1:10～1:16，公螺纹齿高为0.8～1.5mm，母螺纹齿高为0.8～1.7mm。

直连型套管螺纹接头的上扣损失长度的公称长度是ls，对于母端1而言，上扣损失为负公差(0，-a)；对于公端6而言，上扣损失为正公差(+a，0)，其中0<a≤0.5。

本发明的应用于直连型套管螺纹接头结构功能是这样实现的：

以套管设计规格193.68*12.7mm规格为例：

如图1和图2所示，所述的钩型齿螺纹角度承载侧角度为-10°，导入侧角度为20°，公螺纹齿高hp＝0.80mm，母螺纹齿高hb＝0.85mm，螺距为4.233mm，螺纹锥度1：12，密封面沿管体轴线方向锥度为1：10。公母内台肩与轴线夹角为90°，公母外台肩角度与轴线方向为75°。公外台肩厚度h1为3.8mm，母外台肩厚度h2为3.8mm，管体名义壁厚t为10.54mm，满足h1＝(25％～40％)t和h2＝(25％～40％)t的公式要求。上扣损失长度ls＝120mm，a＝0.15mm。

如图3所示，油套管名义壁厚为t，h1为公外台肩厚度，h2为母外台肩厚度。在螺纹拧接的过程中，需要施加足够大的拧接力矩，使公母内外台肩相互顶紧并产生一定量的过盈。这个是保证该接头气密封性的一个必要条件。在较复杂井况下，需要满足用户的抗挤毁和气密封要求，该扣型内外台肩面能承担较大过载扭矩，避免由于过扭造成螺纹粘扣及密封面损伤现象，内外双密封面能够有效的保证内外压的渗透，保证交变载荷下的气密封性能。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种直连型套管螺纹接头，包括对称设置的母端和公端，所述母端和公端在螺纹两端分别设有台肩和密封面，螺纹起/退刀槽A设置在密封面与螺纹之间，且螺纹齿底高度低于所述密封面。台肩厚度分别满足h＝(25％～40％)T，公母端螺纹在拧接过程中，公母端内台肩先发生接触，产生一定的轴向过盈后，公母端外台肩开始发生接触。本发明的有益效果是：该直连型套管螺纹接头采用下潜式的设计加工方法，在满足h＝(25％～40％)T的要求时，其密封面处壁厚增加，能够提高密封性能的稳定性，同时能够提高管体的抗压缩性能。

技术研发人员：史彬;孙宇;董清;闫龙;梅丽;陈涛;张军;柳玉伟;吕春莉;骆敬辉;郭强;陈玉鹏;侯振宇;黄永智;谢冠男
受保护的技术使用者：天津钢管集团股份有限公司
技术研发日：2017.10.09
技术公布日：2018.01.09