1.本发明属于螺纹连接技术领域，尤其涉及油套管螺纹连接接箍结构设计方法。
背景技术：
2.随着油田勘探开发技术的不断进步，勘探开发深度不断加深，油套管设计开次逐渐增多，普通间隙的油套管设计往往不能满足环空间隙需求，造成套管下井摩阻增大，环空间隙降低，固井质量差等问题；为了满足油田设计需求，各个油套管生产厂家开发出了特殊间隙螺纹连接。
3.当前常规的特殊间隙螺纹连接设计，普遍降低了螺纹的连接强度，将螺纹的连接强度由原来的等同管体连接强度设计，普遍降低到60％-80％管体的连接强度；同时造成了不能与正常间隙螺纹连接的互连，对油田现场套管的使用和油套管生产厂家的规范化管理造成了一定的影响。
4.因此，基于这些问题，提供一种能降低接箍外径，同时保证连接强度的油套管螺纹连接接箍结构设计方法，使其满足油田对小接箍的使用需求，具有重要的现实意义。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供
6.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
7.油套管螺纹连接接箍结构设计方法，在获取油套管管体外径、壁厚、钢级、扣型和接箍料钢级后，在不同连接效率下，能通过下式获得油套管螺纹连接接箍外径的最小值dw：
[0008][0009]dw
＞dw[0010]
其中，d为管体名义外径；t为管体名义壁厚；gg为管体钢级；dw为接箍中孔内径；gw为接箍料钢级；k为连接效率；
[0011]
获取，
[0012]
在获取油套管管体外径、壁厚、钢级、扣型和最大接箍外径后，在不同连接效率下，能通过下式获得油套管螺纹连接接箍材料对应钢级的最小值gw：
[0013][0014]
其中，d为管体名义外径；t为管体名义壁厚；gg为管体钢级；dw为接箍中孔内径；dw为油套管螺纹连接最大接箍外径；k为连接效率。
[0015]
油套管螺纹连接接箍材料对应钢级需满足的冲击功性能为(公式1、2对应的接箍料都应该满意以下要求)：当钢级为140ksi时，横向冲击功≥80j，纵向冲击功≥100j；当钢级为155ksi时，横向冲击功≥60j，纵向冲击功≥80j；当钢级为165ksi时，横向冲击功≥
50j，纵向冲击功≥70j；当钢级为170ksi时，横向冲击功≥50j，纵向冲击功≥70j；当钢级为180ksi时，横向冲击功≥40j，纵向冲击功≥60j。
[0016]
所述方法适应于油套管的常规间隙螺纹连接或特殊间隙螺纹连接。
[0017]
所述方法满足1.1倍的安全系数。
[0018]
螺纹连接最佳匹配设计原则为，接箍和管体的螺纹连接强度大于等管体的连接强度，接箍的危险截面积对应的连接强度大于等于管体的连接强度；同时由于螺纹结构特殊性对整体结构强度带来一定的影响，根据多年特殊螺纹全尺寸评价试验的经验，选取1.1的安全系数，来完善该公式。
[0019]
本发明的优点和积极效果是：
[0020]
本发明的方法可以利用接箍料和管体料强度错配的方法，有效提升特殊间隙螺纹连接效率，可以实现常规间隙螺纹连接和特殊间隙螺纹连接的互换互连，即本发明设计的小接箍外径接箍可以替换常规接箍外径接箍，达到同样的性能参数，提高产品易用性，降低油田设计开发难度，同时降低油田用户进行扣型转换的使用和管理成本。
具体实施方式
[0021]
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
[0022]
本发明的油套管螺纹连接接箍结构设计方法，在获取油套管管体外径、壁厚、钢级、扣型和接箍料钢级后，在不同连接效率下，能通过下式(1)、(2)获得油套管螺纹连接接箍外径的最小值dw：
[0023][0024]dw
＞dwꢀꢀ
(2)
[0025]
其中，d为管体名义外径；t为管体名义壁厚；gg为管体钢级；dw为接箍中孔内径；gw为接箍料钢级；k为连接效率；
[0026]
上述的计算方法，为了保证产品的安全性，消除螺纹齿形结构应力集中对整体寿命的影响，同时结合设计开发经验，给出了1.1倍的安全系数，在应用本发明设计开发过程中不需要进一步增加安全系数；
[0027]
获取，
[0028]
在获取油套管管体外径、壁厚、钢级、扣型和最大接箍外径后，在不同连接效率下，能通过下式获得油套管螺纹连接接箍材料对应钢级的最小值gw：
[0029][0030]
其中，d为管体名义外径；t为管体名义壁厚；gg为管体钢级；dw为接箍中孔内径；dw为油套管螺纹连接最大接箍外径；k为连接效率。
[0031]
上述的获得油套管螺纹连接接箍材料对应钢级的最小值的方法，为了保证产品的安全性，消除螺纹齿形结构应力集中对整体寿命的影响，同时结合设计开发经验，给出了1.1倍的安全系数，在应用本发明设计开发过程中不需要进一步增加安全系数；
[0032]
需要说明的是，当需要通公式(3)获得油套管螺纹连接接箍材料对应钢级的最小值，满足公式(1)中的接箍材料对应钢级，则油套管螺纹连接接箍材料对应钢级需满足的冲击功性能为：当钢级为140ksi时，横向冲击功≥80j，纵向冲击功≥100j；当钢级为155ksi时，横向冲击功≥60j，纵向冲击功≥80j；当钢级为165ksi时，横向冲击功≥50j，纵向冲击功≥70j；当钢级为170ksi时，横向冲击功≥50j，纵向冲击功≥70j；当钢级为180ksi时，横向冲击功≥40j，纵向冲击功≥60j；需要说明的是，接箍料性能提升，可以通过对接箍料材质进行优化改进，并通过锻造结合相关淬火工艺，对材料性能进行改进提升；接箍料性能提升主要包括材料屈服强度的提升，其次要对材料的韧性进行评估，需要满足钢级材料对冲击功性能要求。
[0033]
需要说明的是，上述的获取油套管螺纹连接接箍外径的最小值或者获得油套管螺纹连接接箍材料对应钢级的最小值的方法适应于油套管的常规间隙螺纹连接或特殊间隙螺纹连接。
[0034]
此外，不同钢级之间的匹配需要开展针对互联后的评估，例如抗腐蚀评价、抗疲劳性能评价等，同时采用强度错配的螺纹连接对应的上扣扭矩需要重新评估。
[0035]
实施例1
[0036]
选定的套管管体外径d=139.7mm、壁厚t＝12.7mm、钢级gg＝110ksi、扣型tp-g2和接箍料钢级gw＝140ksi，该规格tp-g2对应的接箍中孔内径dw＝137.5mm，要求设计对应连接效率k＝100％，开展接箍外径的优化计算，代入计算公式得到如下计算结果：
[0037][0038][0039]dw
＝156.5mm
[0040]
通过使用本发明提供的计算方法，计算得到采用强度错配的方法对应的接箍外径dw＝156.5mm，而采用等强度设计原设计的原有接箍外径dw＝161.3mm，通过本方法设计接箍外径可以降低4.8mm，为油田的套管下井和固井提供更大的操作空间。
[0041]
实施例2
[0042]
选定的套管管体外径d＝244.48mm、壁厚t＝11.99mm、钢级gg＝110ksi、扣型tp-g2和接箍允许最大外径dw＝260mm，该规格tp-g2对应的接箍中孔内径dw＝242.2mm，要求设计对应连接效率k＝90％，开展接箍材料对应钢级计算，代入计算公式得到如下计算结果：
[0043][0044][0045]gw
＝135.84ksi
[0046]
通过本发明的计算方法得到gw＝135.84ksi，因此建议接箍料材质采用140ksi，对
应接箍料横向冲击功建议大于等于80j，纵向冲击功建议大于等于100j；原有等强度设计接箍外径dw＝265mm，通过本发明提供的方法，接箍外径减小了5mm。
[0047]
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。