專利名稱：寬臺階套管接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油、天然氣鉆井領(lǐng)域，特別涉及一種寬臺階套管接頭。
背景技術(shù)：
套管柱是油氣田勘探開發(fā)中的重要組成部分，對油氣井的開發(fā)有重要作用。套管柱是由一根根的石油套管通過螺紋連接起來的長數(shù)千米的高壓容器，螺紋連接處即為接頭。稠油是一種高黏度重質(zhì)原油，目前主要采用熱力進(jìn)行開采。開采工藝是將高溫高壓水蒸汽注入井下后悶井待稠油變稀后抽出，由于材料受高溫蠕變的影響，套管柱在水蒸汽注入階段受到軸向壓力，而在抽油階段受到軸向拉力。因此稠油開采過程中，要求接頭具有良好的密封性能。然而，目前接頭大多數(shù)采用的是API螺紋連接，API螺紋包括API圓螺紋或者API偏梯形螺紋。API圓螺紋密封性能較好，但抵抗拉伸和壓縮的能力差，而且在受到拉伸和壓縮載荷時圓螺紋接頭的密封性能下降很快；API偏梯形螺紋抵抗拉伸和壓縮的能力強(qiáng)，但密封性能較差，所以API圓螺紋和偏梯形螺紋接頭在稠油開采中的使用受到限制。由此，世界大石油公司或鋼管廠研發(fā)了多種帶主密封面和密封臺肩的特殊螺紋接頭，但此類特殊螺紋接頭價格昂貴，且主密封面的加工精度要求很高，一般精度的數(shù)控車床滿足不了要求，因此生產(chǎn)加工困難。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述API圓螺紋抵抗拉伸和壓縮的能力差，API偏梯形螺紋密封性能差，帶主密封面的特殊螺紋接頭的加工要求高、生產(chǎn)加工困難及成本高的問題,本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種寬臺階套管接頭。技術(shù)方案如下一方面，提供了一種寬臺階套管接頭，其包括第一套管端及第二套管端，第一套管端設(shè)有連接第二套管端的接箍，接箍的內(nèi)壁設(shè)有為API偏梯形螺紋的內(nèi)螺紋，第二套管端包括與接箍連接的連接部，連接部的外周設(shè)有為API偏梯形螺紋的外螺紋；接箍的內(nèi)壁面還凸設(shè)有一個臺肩，臺肩的面向內(nèi)螺紋的第一側(cè)面為臺肩面；第二套管端還包括與連接部連接的管體，其中，連接部的設(shè)有外螺紋處的截面積比管體的截面積大25 40%，連接部的端面為可操作地與臺肩面相互抵頂?shù)牡謸趺妗＿M(jìn)一步地，臺肩的頂面處的內(nèi)徑等于第二套管端的內(nèi)徑。進(jìn)一步地，臺肩面為傾斜面，且臺肩面與垂直于第一套管端的軸線的平面之間的夾角范圍為-O. 5^0. 3° ;抵擋面為傾斜面，且抵擋面與臺肩面平行。進(jìn)一步地，接箍的內(nèi)壁還設(shè)有一個連接內(nèi)螺紋和臺肩面的過渡段。進(jìn)一步地，過渡段沿著第二套管端的軸線方向的長度范圍為2f25mm。進(jìn)一步地，連接部的外周面還依次設(shè)有第一圓錐面、與第一圓錐面連接的第二圓錐面及與第二圓錐面連接的柱面，柱面與外螺紋連接。進(jìn)一步地，第二圓錐面的傾斜角度大于第一圓錐面的傾斜角度。[0012]進(jìn)一步地，抵擋面與連接部的外周面之間為一個過渡圓角連接，且過渡圓角與第一圓錐面連接。進(jìn)一步地，接箍的內(nèi)壁還設(shè)有一信號槽，臺肩還包括與臺肩面相對的第二側(cè)面，信號槽與臺肩的第二側(cè)面交接。進(jìn)一步地，信號槽沿著平行第一套管端的軸線方向的長度范圍為13 16_，且信號槽的底面距離臺肩的頂面之間的距離范圍為2. 5^2. 8mm。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是克服了現(xiàn)有API圓螺紋抵抗拉伸和壓縮的能力差，API偏梯形螺紋密封性能差，帶主密封面的特殊螺紋接頭的加工要求高、生產(chǎn)加工困難及成本高的問題。具體地，本實(shí)用新型的寬臺階套管接頭的第二套管端的連接部加厚，因此具有較寬的抵擋面，且接箍具有凸起的臺肩面，因此，當(dāng)本實(shí)用新型的寬臺階套管接頭受到軸向壓縮時抵擋面和臺肩面完全接觸而且接觸壓力不會過高，當(dāng)本實(shí)用新型的寬臺階套管接頭受到軸向拉伸時抵擋面和臺肩面仍有部分接觸，所以對于高溫高 壓水蒸氣具有好的氣密封性能；再結(jié)合接箍內(nèi)螺紋和第二套管端的外螺紋的API偏梯形螺紋的聯(lián)合作用下對稠油具有很好的密封性能。此外，只需加工API偏梯形螺紋，并對連接部加厚和在接箍內(nèi)設(shè)凸起的臺肩面，加工簡單，生產(chǎn)成本低，在普通數(shù)控車床上就能加工，具有廣泛的應(yīng)用前景。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的寬臺階套管接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中接箍的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖3是圖1中的套管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。 參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種寬臺階套管接頭，其包括相互套接的第一套管端(未標(biāo)號)和第二套管端2。其中，第一套管端設(shè)有用于連接第二套管端2的接箍I。請結(jié)合參照圖2，接箍I的內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋11、連接內(nèi)螺紋11的柱面過渡面13、由柱面過渡面13凸出延伸的臺肩15及一個信號槽17。內(nèi)螺紋11為API偏梯形螺紋。臺肩15的面向柱面過渡面13的第一側(cè)面為臺肩面14，優(yōu)選地，臺肩面14和柱面過渡面13之間通過圓角141連接。優(yōu)選地，臺肩面14為傾斜面，且與垂直于第一套管端的軸線的平面之間的夾角范圍為-O. 5、. 3°。信號槽17連接臺肩15的與臺肩面14相對的第二側(cè)面，該信號槽17在套管柱作電磁檢測時用于準(zhǔn)確定位。信號槽17沿著平行第一套管端的軸線方向的長度(即是信號槽17的寬度)范圍為13 16mm，且信號槽17的底面距離臺肩15的頂面(即是信號槽17的深度)之間的距離范圍為2. 5^2. 8mm。優(yōu)選地，臺肩15的頂面處的內(nèi)徑等于第二套管端2的內(nèi)徑。顯然地，在其它實(shí)施方式中，接箍I也可以是單獨(dú)的一個連接相鄰兩個套管的連接零件，當(dāng)接箍I是一個單獨(dú)的連接零件時，接箍I的每一端的內(nèi)壁分別設(shè)有上述的內(nèi)螺紋
11、柱面過渡面13、臺肩15。請結(jié)合參照圖3，第二套管端2包括與接箍I連接的連接部27及管體28。連接部27的端面為與接箍I的臺肩面14平行、且可相互抵頂?shù)牡謸趺?1，且該抵擋面21與連接部27的外周面之間為過渡圓角22連接。連接部27的外周面設(shè)有外螺紋25，且該外螺紋25為API偏梯形螺紋。連接部27的抵擋面21與外螺紋25之間的區(qū)域?yàn)檫^渡段3，且該過渡段3沿著所述第二套管端2的軸線方向的長度范圍為25mm，這樣，較長的過渡段3使得本實(shí)用新型的石油管套接頭在承受拉伸和壓縮時抵擋面21的接觸壓力更均勻。優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中，該過渡段3包括與過渡圓角22連接的第一圓錐面23、與第一圓錐面23連接的第二圓錐面24及與第二圓錐面24連接的柱面29 ;其中，第二圓錐面24的傾斜角度大于第一圓錐面23的傾斜角度，在本實(shí)施方式中，抵擋面21與柱面29和外螺紋25的交接處(最近的外螺紋25)的距離為2f25mm之間。優(yōu)選地，抵擋面21為傾斜面，且與臺肩面14平行。優(yōu)選地，連接部27進(jìn)行了外加厚處理，且此時，連接部27的設(shè)有外螺紋25處的截面積比管體28的截面積大25 40%，以增強(qiáng)了本實(shí)用新型的石油管套接頭的抵抗變形的能力，并同時也能增大了抵擋面21的面積。請?jiān)俅螀⒄請D1，當(dāng)需要將第二套管端2和第一套管端連接時，第二套管端2的連接部27安裝在第一套管端的接箍I內(nèi)。此時，接箍I內(nèi)螺紋11和第二套管端2的外螺紋25螺紋連接，且接箍I的臺肩面14與第二套管端2的抵擋面21相互抵頂。由于臺肩15的頂面處的內(nèi)徑等于第二套管端2的內(nèi)徑，因此，當(dāng)?shù)謸趺?1與臺肩面14相互抵頂時，臺肩15的頂面與第二套管端2的內(nèi)部平齊，這樣避免了由于幾何差異可能導(dǎo)致的應(yīng)力集中和應(yīng)力腐蝕。本實(shí)用新型的寬臺階套管接頭的第二套管端2的連接部27加厚，因此具有較寬的抵擋面21，且接箍I具有凸起的臺肩面14，因此，當(dāng)本實(shí)用新型的寬臺階套管接頭受到軸向壓縮時抵擋面21和臺肩面14完全接觸而且接觸壓力不會過高，當(dāng)本實(shí)用新型的寬臺階套管接頭受到軸向拉伸時抵擋面21和臺肩面14仍有部分接觸，所以對于高溫高壓水蒸氣具有很好的氣密封性能；再結(jié)合接箍I內(nèi)螺紋11和第二套管端2的外螺紋25的API偏梯形螺紋的聯(lián)合作用下對稠油具有好的密封性能。此外，只需加工API偏梯形螺紋，并對連接部27加厚和在接箍I內(nèi)設(shè)凸起的臺肩面14，加工簡單，生產(chǎn)成本低，在普通數(shù)控車床上就能加工，具有廣泛的應(yīng)用前景。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種寬臺階套管接頭，其包括第一套管端及第二套管端(2)，所述第一套管端設(shè)有連接所述第二套管端(2)的接箍(I )，所述接箍(I)的內(nèi)壁設(shè)有為API偏梯形螺紋的內(nèi)螺紋(11)，所述第二套管端(2)包括與所述接箍(I)連接的連接部(27)，所述連接部(27)的外周設(shè)有為API偏梯形螺紋的外螺紋(25)； 其特征在于，所述接箍(I)的內(nèi)壁面還凸設(shè)有一個臺肩(15)，所述臺肩(15)的面向所述內(nèi)螺紋(11)的第一側(cè)面為臺肩面(14)； 所述第二套管端(2)還包括與所述連接部(27)連接的管體(28)，其中，所述連接部(27)的設(shè)有所述外螺紋(25)處的截面積比所述管體(28)的截面積大25 40%，所述連接部(27)的端面為可操作地與所述臺肩面(14)相互抵頂?shù)牡謸趺?21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬臺階套管接頭，其特征在于，所述臺肩(15)的頂面處的內(nèi)徑等于所述第二套管端(2)的內(nèi)徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬臺階套管接頭，其特征在于，所述臺肩面(14)為傾斜面，且所述臺肩面(14)與垂直于所述第一套管端的軸線的平面之間的夾角范圍為-O. 5^0. 3° ;所述抵擋面(21)為傾斜面，且所述抵擋面(21)與所述臺肩面(14)平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬臺階套管接頭，其特征在于，所述接箍(I)的內(nèi)壁還設(shè)有一個連接所述內(nèi)螺紋(11)和所述臺肩面(14 )的過渡段(3 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬臺階套管接頭，其特征在于，所述過渡段(3)沿著所述第二套管端(2)的軸線方向的長度范圍為2f 25mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬臺階套管接頭，其特征在于，所述連接部(27)的外周面還依次設(shè)有第一圓錐面(23)、與所述第一圓錐面(23)連接的第二圓錐面(24)及與所述第二圓錐面(24 )連接的柱面(29 )，所述柱面(29 )與所述外螺紋(25 )連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬臺階套管接頭，其特征在于，所述第二圓錐面(24)的傾斜角度大于所述第一圓錐面(23)的傾斜角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬臺階套管接頭，其特征在于，所述抵擋面(21)與所述連接部(27)的外周面之間為一個過渡圓角(22)連接，且所述過渡圓角(22)與所述第一圓錐面(23)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬臺階套管接頭，其特征在于，所述接箍(I)的內(nèi)壁還設(shè)有一信號槽(17)，所述臺肩(15)還包括與所述臺肩面(14)相對的第二側(cè)面，所述信號槽(17)與所述臺肩(15)的第二側(cè)面交接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的寬臺階套管接頭，其特征在于，所述信號槽(17)沿著平行所述第一套管端的軸線方向的長度范圍為13 16mm，且所述信號槽(17)的底面距離所述臺肩(15)的頂面之間的距離范圍為2. 5^2. 8mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種寬臺階套管接頭，屬于石油、天然氣鉆井領(lǐng)域。該寬臺階套管接頭包括第一套管端及第二套管端，第一套管端設(shè)有接箍，接箍設(shè)有內(nèi)螺紋和凸肩，第二套管端包括連接部和管體，連接部設(shè)有外螺紋；臺肩的面向內(nèi)螺紋的第一側(cè)面為臺肩面；其中，連接部的設(shè)有外螺紋處的截面積比管體的截面積大25～40%，連接部的端面為可操作地與臺肩面相互抵頂?shù)牡謸趺?。本?shí)用新型的寬臺階套管接頭的連接部加厚，因此具有較寬的抵擋面，且接箍具有凸起的臺肩面，保證了抵擋面和臺肩面的接觸面積，具有好的密封性能；此外，只需加工API偏梯形螺紋，并對連接部加厚和在接箍內(nèi)設(shè)凸起的臺肩面，加工簡單，生產(chǎn)成本低，在普通數(shù)控車床上就能加工。
文檔編號E21B17/08GK202832262SQ20122037847
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者潘志勇, 韓禮紅, 謝斌, 王建軍, 王航, 宋生印, 秦長毅, 馮耀榮, 田志華 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所, 中國石油天然氣股份有限公司