专利名称：一种煤层气井用石油套管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤层气的开发和生产领域，特别涉及一种煤层气井用石油套管。
背景技术：
煤层气又称煤层瓦斯，煤层甲烷，它是成煤过程中经过生物化学热解作用以吸附或游离状态赋存于煤层及固岩的自储式天然气体，属于非常规天然气，它是一种热值高、无污染的新能源。目前，各国都在加大力度对煤层气进行勘探和开发。煤层气埋深较浅，一般300-900m，具有低压、低渗、低产的特点，一般需要采用水力压裂方式增产。虽然煤层气开采工况简单，但需要大面积连片开采，在开采过程中，特别需要用到起固定煤层气井壁或井孔作用的石油套管。现有技术中，石油套管由外螺纹套管和内螺纹接箍装配而成，施工时需要大量的外螺纹套管与内螺纹接箍首尾连接以达到足够的工作长度。目前，煤层气井用石油套管主要使用的是API (American Petroleum Institute,美国石油学会)标准的螺纹齿形为圆弧的石油套管，内螺纹与外螺纹均为圆锥螺纹，其螺纹锥度为1:16，内螺纹与外螺纹的齿顶圆半径约为O. 51mm,齿底圆半径约为O. 43mm,牙型角为60度。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题内螺纹与外螺纹相互配合的齿顶的圆半径和齿底的圆半径差异较大，上扣后的螺纹配合部位存在间隙较大的螺旋形通道，水力压裂压力较大时容易发生泄漏，石油套管的水密封能力和安全可罪性有待提闻。
实用新型内容为了使生产成本不增加的情况下大幅提高石油套管的水密封能力，提高在水力压裂时的安全可靠性，本实用新型实施例提供了一种煤层气井用石油套管。所述技术方案如下本实用新型实施例提供一种煤层气井用石油套管，包括外螺纹套管和内螺纹接箍，外螺纹套管和内螺纹接箍通过圆锥螺纹首尾联接而成，外螺纹的齿顶的圆半径(R3)和内螺纹的齿顶的圆半径(R2 )均大于其相应的API标准值，外螺纹的齿底的圆半径(R4 )和内螺纹的齿底的圆半径(Rl)均大于其相应的API标准值，并使石油套管齿顶的圆半径和齿底的圆半径之差小于同规格齿顶的圆半径API标准值和齿底的圆半径API标准值之差。优选的，外螺纹的齿顶的圆半径与内螺纹的齿顶的圆半径相等，均为O. 56-0. 57mm ;外螺纹的齿底的圆半径与内螺纹的齿底的圆半径相等，均为O. 54-0. 55mm。在上述实施例的基础上，外螺纹和内螺纹的螺纹锥度小于其相应的AP I标准值。优选的，外螺纹和内螺纹的螺纹锥度为1:18-1:23。在上述实施例的基础上，在保证管端壁厚不变的条件下外螺纹套管管端至手紧面长度(L)大于其相应的API标准值。较优选的，在保证管端壁厚不变的条件下外螺纹套管管端至手紧面长度比其相应的API标准值长0-6. 35mm。优选的，在保证管端壁厚不变的条件下使外螺纹套管管端至手紧面长度比其相应的API标准值长3. 175mm。本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是通过增大石油套管齿顶的圆半径和齿底的圆半径，使石油套管齿顶的圆半径和齿底的圆半径之差小于同规格齿顶的圆半径API标准值和齿底的圆半径API标准值之差，从而可以在生产成本不增加的情况下，对石油套管的水密封能力大大提高。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列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是本实用新型实施例提供的外螺纹套管和内螺纹接箍的装配示意图；图2是本实用新型又一实施例提供的外螺纹齿形和内螺纹齿形的示意图。附图中，各标号所代表的名称如下1-外螺纹套管；2_内螺纹接箍；3_中径线；L_外螺纹套管管端至手紧面长度；P-螺距；R1-内螺纹的齿底的圆半径；R2-内螺纹的齿顶的圆半径；R3-外螺纹的齿顶的圆半径；R4-外螺纹的齿底的圆半径。
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说明，但不作为对本实用新型的限定。本实用新型实施例提供了一种煤层气井用石油套管。参见图1，石油套管包括外螺纹套管I和内螺纹接箍2，外螺纹套管I和内螺纹接箍2通过圆锥螺纹首尾联接而成。参见图2，外螺纹的齿顶的圆半径R3和内螺纹的齿顶的圆半径R2均大于其相应的API标准值，外螺纹的齿底的圆半径R4和内螺纹的齿底的圆半径Rl均大于其相应的API标准值，使石油套管齿顶的圆半径和齿底的圆半径之差小于同规格齿顶的圆半径API标准值和齿底的圆半径API标准值之差。其中，API标准值是指美国石油学会制定的API标准所规定的数值，这一标准被广泛应用于石油套管。其中API标准值涵盖了各种规格的石油套管的相关尺寸。本实用新型实施例中的API标准值是以齿形为圆弧的石油套管的API标准值为例取值的，并不排除其它规格的石油套管。本实用新型实施例中齿顶的圆半径API标准值为O. 51_，齿底的圆半径API标准值为O. 43mm。其中，石油套管齿顶的圆半径和齿底的圆半径之差小于同规格齿顶的圆半径API标准值和齿底的圆半径API标准值之差，即石油套管的齿顶和齿底配合后，齿顶和齿底之间的间隙小于其相应的API标准值的间隙，当外螺纹套管I和内螺纹接箍2在螺纹联接部位过盈配合后齿顶和齿底之间的间隙基本消失，这对石油套管的水密封能力大大提高。优选的，外螺纹的齿顶的圆半径与内螺纹的齿顶的圆半径相等，均为
O.56-0. 57mm ;外螺纹的齿底的圆半径与内螺纹的齿底的圆半径相等，均为O. 54-0. 55mm。在上述实施例的基础上，参见图1，外螺纹和内螺纹的螺纹锥度可以小于其相应的API标准值，在保证管端壁厚不变的条件下外螺纹套管管端至手紧面长度L大于其相应的API标准值。其中，螺纹锥度API标准值为1:16，外螺纹套管管端至手紧面长度L的API标准值由标准API SPEC 5B针对外螺纹套管外径的大小不同规定了其相应的数值。其中，外螺纹和内螺纹的螺纹锥度小于其相应的API标准值，从图1中可以看出，中径线3与水平方向成的倾角变小，中径线3更加趋近于水平直线，则外螺纹套管与内螺纹接箍的有效装配长度增加。优选的，外螺纹和内螺纹的螺纹锥度为1:18-1:23。另外，在保证管端壁厚不变的条件下外螺纹套管管端至手紧面长度L大于其相应的API标准值，即外螺纹套管和内螺纹接箍配合后的接触面积增大，这在提高内螺纹与外螺纹联接处的水密封能力的同时，联接处的抗扭矩能力也得到增强，提高了石油套管在水力压裂时的安全可靠性。较优选的，在保证管端壁厚不变的条件下外螺纹套管管端至手紧面长度L比其相应的API标准值长0-6. 35mm。优选的，在保证管端壁厚不变的条件下使外螺纹套管管端至手紧面长度L比其相应的API标准值长3. 175mm。下面以齿形为圆弧的石油套管为例，提出一种较优选的具体实施例本实用新型实施例提供了一种煤层气井用石油套管。参见图1，石油套管包括外螺纹套管I和内螺纹接箍2，外螺纹套管I和内螺纹接箍2通过圆锥螺纹首尾联接而成。参见图2，外螺纹的齿顶的圆半径R3和内螺纹的齿顶的圆半径R2均为O. 56mm，夕卜螺纹的齿底的圆半径R4和内螺纹的齿底的圆半径Rl均为O. 54mm，则本实施例的齿顶的圆半径和齿底的圆半径的差值为O. 56-0. 54=0. 02mm，而API标准值的齿顶的圆半径和API标准值的齿底的圆半径的差值为O. 51-0. 43=0. 08mm,由此，本实施例的齿顶的圆半径和齿底的圆半径的差值明显小于API标准的齿顶的圆半径和齿底的圆半径的差值。在上述实施例的基础上，参见图1，石油套管的螺纹锥度为1:23，在保证管端壁厚不变的条件下外螺纹套管管端至手紧面长度L比同规格的API标准值长3. 175mm。本实用新型实施例提供的一种煤层气井用石油套管，通过增大石油套管齿顶的圆半径和齿底的圆半径，使石油套管齿顶的圆半径和齿底的圆半径之差小于同规格齿顶的圆半径API标准值和齿底的圆半径API标准值之差，大幅提高了螺纹接头的水密封能力。通过减小螺纹锥度，在保证管端壁厚不变的条件下增长外螺纹套管管端至手紧面长度L，导致外螺纹套管和内螺纹接箍配合后的接触面积增大，不仅有效地提高了石油套管在水力压裂时的安全可靠性，也使螺纹配合处的的抗扭矩能力得到增强，此外，在对齿顶的圆半径、齿底的圆半径和螺纹锥度作改变的情况下，与其相应的API标准值的石油套管相比生产成本基本无变化，且加工简单方便，因此具有广泛的应用前景。以上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。
权利要求1.一种煤层气井用石油套管，其特征在于，包括外螺纹套管和内螺纹接箍，所述外螺纹套管和所述内螺纹接箍通过圆锥螺纹首尾联接而成，所述外螺纹的齿顶的圆半径(R3)和所述内螺纹的齿顶的圆半径(R2)均大于其相应的API标准值，所述外螺纹的齿底的圆半径(R4)和所述内螺纹的齿底的圆半径(Rl)均大于其相应的API标准值，使所述石油套管齿顶的圆半径和齿底的圆半径之差小于同规格齿顶的圆半径API标准值和齿底的圆半径API标准值之差。
2.如权利要求1所述的一种煤层气井用石油套管，其特征在于，所述外螺纹的齿顶的圆半径与所述内螺纹的齿顶的圆半径相等，均为0.56-0.57mm。
3.如权利要求1所述的一种煤层气井用石油套管，其特征在于，所述外螺纹的齿底的圆半径与所述内螺纹的齿底的圆半径相等，均为0.54-0.55mm。
4.如权利要求1所述的一种煤层气井用石油套管，其特征在于，所述外螺纹和所述内螺纹的螺纹锥度小于其相应的API标准值。
5.如权利要求4所述的一种煤层气井用石油套管，其特征在于，所述外螺纹和所述内螺纹的螺纹锥度为1: 18-1: 23。
6.如权利要求1所述的一种煤层气井用石油套管，其特征在于，在保证管端壁厚不变的条件下外螺纹套管管端至手紧面长度(L)大于其相应的API标准值。
7.如权利要求6所述的一种煤层 气井用石油套管，其特征在于，在保证管端壁厚不变的条件下外螺纹套管管端至手紧面长度比其相应的API标准值长0-6.35mm。
8.如权利要求7所述的一种煤层气井用石油套管，其特征在于，在保证管端壁厚不变的条件下外螺纹套管管端至手紧面长度比其相应的API标准值长3.175mm。
专利摘要本实用新型公开了一种煤层气井用石油套管的技术方案，属于煤层气开发和生产领域。所述方案包括一种煤层气井用石油套管包括外螺纹套管和内螺纹接箍，两者通过圆锥螺纹首尾联接而成，使外螺纹的齿顶的圆半径和内螺纹的齿顶的圆半径均大于其相应的API标准值，外螺纹的齿底的圆半径和内螺纹的齿底的圆半径均大于其相应的API标准值，齿顶的圆半径和齿底的圆半径之差小于同规格其相应的API标准值之差。本实用新型通过对齿顶的圆半径和齿底的圆半径做出改变，具有加工简单方便，与API标准值的石油套管相比在生产成本不增加下大幅度提高了石油套管的水密封能力，提高了石油套管在水力压裂时的安全可靠性，具有广泛的应用前景。
文档编号E21B17/08GK202913976SQ201220338030
公开日2013年5月1日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者潘志勇, 宋生印 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气集团公司管材研究所