專利名稱：用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋，用做石油油管接頭外螺紋和套管內(nèi)螺紋，螺紋表面的抗粘性能得以提高，屬于石油工業(yè)器材技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油油管和套管在石油行業(yè)被稱為油套管，是鉆井、完井和采油的重要基礎(chǔ)構(gòu)件。 在油管接頭處有外螺紋，套管具有內(nèi)螺紋，均為API標(biāo)準(zhǔn)螺紋，由套管通過(guò)螺紋連接油管， 并且需要多次拆裝。然而，在油套管的拆裝過(guò)程中會(huì)因螺紋粘扣而損傷螺紋。所謂粘扣是一種發(fā)生在相互接觸的光滑金屬表面間的冷焊現(xiàn)象。在套管連接油管時(shí)，油管外螺紋與套管內(nèi)螺紋緊密接觸，接觸壓力很高，發(fā)生冷焊。在拆卸油套管時(shí)，內(nèi)、外螺紋相對(duì)滑動(dòng)，在高接觸壓力、高溫和高速加載等因素的作用下，在油套管螺紋金屬表面發(fā)生彈性變形、塑性變形、擠壓剝落、犁溝和嵌入等損傷，進(jìn)而導(dǎo)致螺紋失效。油套管螺紋失效將縮短油氣井的壽命，引發(fā)泄露，不僅使油、氣減產(chǎn)，而且導(dǎo)致儲(chǔ)層嚴(yán)重破壞，使注采井網(wǎng)層布局越來(lái)越不合理，影響正常的勘探和開(kāi)發(fā)。另外，更換油套管的費(fèi)用也十分巨大。為了解決因油套管螺紋因冷焊、拆卸而損傷的技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)采用對(duì)螺紋磷化、鍍銅等表面處理技術(shù)來(lái)防止螺紋失效現(xiàn)象的發(fā)生。不過(guò)這些處理技術(shù)都屬于金屬表面化學(xué)處理，工藝不穩(wěn)定，如磷化層厚度不均勻，所引發(fā)的油套管螺紋局部損傷同樣會(huì)造成螺紋失效，另外，金屬表面化學(xué)處理還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。通過(guò)對(duì)某些生物如蜣螂、海生貝類、穿山甲、竹材等的研究發(fā)現(xiàn)，生物體表具有的減阻脫附和耐磨的功能與其體表的非光滑形態(tài)有密切關(guān)系，磨料顆粒在摩擦過(guò)程中在生物非光滑體表發(fā)生滾動(dòng)，對(duì)體表的損傷大大減輕，生物的非光滑體表經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年進(jìn)化逐漸形成，使之與生存環(huán)境相適應(yīng)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，仿生非光滑表面在摩擦過(guò)程中具有儲(chǔ)油潤(rùn)滑與應(yīng)力緩釋的性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了均勻提高油套管螺紋表面的抗粘性能，避免在油套管連接狀態(tài)下發(fā)生明顯的冷焊現(xiàn)象，所采取的技術(shù)措施環(huán)保，我們發(fā)明了一種用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋。本發(fā)明之用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋是一種API標(biāo)準(zhǔn)螺紋，其特征在于，在螺紋表面均勻分布有仿生凹坑，坑口徑向尺寸、坑深尺寸均為微米數(shù)量級(jí)。本發(fā)明其技術(shù)效果在于，由于在油套管螺紋表面均勻分布有仿生凹坑，使得螺紋表面呈非光滑形態(tài)，獲得生物體表所具有的減阻脫附和耐磨的功能，還具有儲(chǔ)油潤(rùn)滑與應(yīng)力緩釋的性能，油套管螺紋表面的抗粘性能因此而提高，能夠有效避免在油套管連接狀態(tài)下發(fā)生明顯的冷焊現(xiàn)象，而且，能夠采用激光加工技術(shù)在金屬螺紋表面加工該仿生凹坑，相比金屬表面化學(xué)處理，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。本發(fā)明之具有仿生凹坑表面的螺紋其使用壽命較現(xiàn)有API標(biāo)準(zhǔn)螺紋提高1 2倍，能夠節(jié)約器材成本30 40%。


圖1是本發(fā)明之用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋局部放大立體示意圖。圖2 是本發(fā)明之用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋局部放大剖視示意圖，該圖兼作為摘要附圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明之用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋是一種API標(biāo)準(zhǔn)螺紋。在螺紋表面均勻分布有仿生凹坑，見(jiàn)圖1所示。坑口徑向尺寸、坑深尺寸均為微米數(shù)量級(jí)，坑口徑向尺寸d為50 300微米，坑深尺寸h為25 300微米，凹坑分布密度為每一百平方毫米螺紋表面分布有50 5000個(gè)，見(jiàn)圖2所示。例如，坑口徑向尺寸d = 100微米，坑深尺寸h = 50微米，凹坑分布密度為1000個(gè)/100平方毫米。本發(fā)明之用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋的制造方法如下，將管材按API標(biāo)準(zhǔn)加工出螺紋，采用高能量密度和高重復(fù)頻率的激光，在輔助氣體的配合下，由計(jì)算機(jī)按照坑口徑向尺寸d、坑深尺寸h以及凹坑分布密度要求，控制數(shù)控機(jī)床加工凹坑。
權(quán)利要求
1.一種用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋，是一種API標(biāo)準(zhǔn)螺紋，其特征在于，在螺紋表面均勻分布有仿生凹坑，坑口徑向尺寸、坑深尺寸均為微米數(shù)量級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有仿生凹坑表面的螺紋，其特征在于，坑口徑向尺寸d為 50 300微米，坑深尺寸h為25 300微米，凹坑分布密度為每一百平方毫米螺紋表面分布有50 5000個(gè)。
全文摘要
一種用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋，用做石油油管接頭外螺紋和套管內(nèi)螺紋，螺紋表面的抗粘性能得以提高，屬于石油工業(yè)器材技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有油套管螺紋表面光滑，裝配后存在冷焊現(xiàn)象，會(huì)因拆解損傷螺紋。采用磷化、鍍銅等金屬表面化學(xué)處理方法處理螺紋表面，工藝不穩(wěn)定，如磷化層厚度不均勻，還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。本發(fā)明之用于油套管具有仿生凹坑表面的螺紋是一種API標(biāo)準(zhǔn)螺紋，其特征在于，在螺紋表面均勻分布有仿生凹坑，坑口徑向尺寸、坑深尺寸均為微米數(shù)量級(jí)。本發(fā)明之具有仿生凹坑表面的螺紋其使用壽命較現(xiàn)有API標(biāo)準(zhǔn)螺紋提高1～2倍，能夠節(jié)約器材成本30～40％。
文檔編號(hào)E21B17/00GK102392608SQ201110300168
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者侯玉秀, 劉建河, 張心明, 彭龍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)