一種速度管柱整體接頭的制作方法
【專利摘要】一種速度管柱整體接頭，屬于排水采氣管柱【技術(shù)領(lǐng)域】。左接頭有內(nèi)螺扣，右接頭有內(nèi)螺扣，左接頭與右接頭螺扣連接，左接頭的外圓周有錐面，右接頭的外圓周有錐面，螺扣為粗牙梯型錐螺紋。本實(shí)用新型對(duì)低碳鋼（45#鋼無縫鋼管）的管端進(jìn)行墩粗加厚及熱處理加工，大幅提高了低碳鋼管柱接頭的連接強(qiáng)度及抗內(nèi)壓強(qiáng)度。設(shè)計(jì)的整體接頭結(jié)構(gòu)形式，方便現(xiàn)場下井作業(yè)。同時(shí)設(shè)計(jì)的螺紋形式對(duì)扣容易，上扣速度快，提高了現(xiàn)場下井作業(yè)的速度。采用該接頭，實(shí)現(xiàn)了無縫鋼管（45#鋼）作為氣井排水采氣速度管柱的目的，該速度管柱可以取代現(xiàn)用的連續(xù)油管進(jìn)行氣田大量低壓低產(chǎn)氣井的排水采氣作業(yè)，大幅降低氣田后期開采成本。
【專利說明】一種速度管柱整體接頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種速度管柱整體接頭，屬于排水采氣管柱【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]氣井開發(fā)后期，井底壓力降低，氣井?dāng)y液能力變差，一般在氣井井筒安裝更小尺寸(管徑彡38mm)的生產(chǎn)管柱，提高氣井?dāng)y液能力，恢復(fù)生產(chǎn)。若采用API規(guī)范的J55、N80碳鋼管，其最小規(guī)格油管也可滿足排水采氣工藝的需求，在不同井深下滿足力學(xué)性能要求，但其價(jià)格是普通規(guī)格油管的幾倍?，F(xiàn)有的工藝是采用下入CT-70連續(xù)油管(Φ38X3.18)的方式排水采氣，但其管材成本較高。
[0003]為了滿足氣田大量低壓低產(chǎn)氣井的后期生產(chǎn)，開發(fā)一種采用低碳鋼(45#鋼無縫鋼管)作為主體管柱的排水采氣速度管柱，其單井成本比CT-70連續(xù)油管可降低約40%。但低碳鋼強(qiáng)度較低，如何設(shè)計(jì)其管體連接方式并保證其連接性能是本實(shí)用新型的主要目的。
[0004]目前在石油行業(yè)中油管普遍是采用接箍形式連接，即兩根油管的連接必須通過一個(gè)中間的接箍，接箍具有母螺紋，兩根油管的公螺紋與其相連接，最后裝配組成完整的生產(chǎn)管柱。采用此種連接方式，低碳鋼的強(qiáng)度不能滿足氣井井深下的接頭連接強(qiáng)度的要求。
[0005]目前的整體式接頭一般為外平接頭或接近外平的接頭，其外徑與將要裝配的管子的外徑相等或稍大。但缺點(diǎn)是其機(jī)械連接性能，如，拉伸、彎曲強(qiáng)度比管子自身的對(duì)應(yīng)性能低得多，約在65%?75%的范圍內(nèi)變化。采用此種連接方式用于油管，在作業(yè)生產(chǎn)時(shí)則存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。部分文獻(xiàn)中公開了如何提高此種接頭的機(jī)械性能，如CN1265445A專利中，通過在兩端管子中設(shè)置兩級(jí)內(nèi)、外螺紋及兩端的金屬對(duì)金屬密封，接頭的一端和中心設(shè)置兩個(gè)臺(tái)肩。此種設(shè)計(jì)可以提高接頭的機(jī)械性能，但是在實(shí)際下井中，此種接頭螺紋設(shè)計(jì)復(fù)雜，對(duì)扣難，上扣速度慢。在CN2825920Y專利中，設(shè)計(jì)了一種整體接頭式油管，其主要做法是在油管兩端的內(nèi)外螺紋處設(shè)有圓柱面、錐面、球面及反向圓錐臺(tái)階面等金屬密封面，并設(shè)計(jì)雙臺(tái)階結(jié)構(gòu)，此種設(shè)計(jì)提高了接頭的密封效果及抗過扭能力，主要滿足油田高抗扭的修井、酸化壓裂等特殊工況需要。但其螺紋設(shè)計(jì)復(fù)雜，加工難度大。對(duì)于規(guī)模應(yīng)用于低壓低產(chǎn)氣井的速度管柱，其成本過高，限制了應(yīng)用。且所有的文獻(xiàn)中未見報(bào)道當(dāng)用于氣井井深時(shí)O 3000m)，尤其是采用低碳鋼作為管柱材質(zhì)時(shí)，接頭的連接強(qiáng)度是否滿足需求，且保證一定的密封能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種速度管柱整體接頭。
[0007]一種速度管柱整體接頭，具有連接強(qiáng)度高，密封性好，對(duì)扣容易，上扣速度快的優(yōu)點(diǎn)，能滿足氣田低壓低產(chǎn)井的排水采氣需要，采用該接頭的低碳鋼速度管柱可以替代連續(xù)油管，實(shí)現(xiàn)氣井開采成本的大幅降低。
[0008]一種速度管柱整體接頭，左接頭有內(nèi)螺扣，右接頭有內(nèi)螺扣，左接頭與右接頭螺扣連接，左接頭的外圓周有錐面，右接頭的外圓周有錐面，螺扣為粗牙梯型錐螺紋。
[0009]一種速度管柱整體接頭，是在管體兩端以內(nèi)外螺紋形式存在。將原料管(45#鋼無縫鋼管)管端進(jìn)行墩粗加厚處理，即將管材端部加熱至鍛造溫度，然后在專用墩管機(jī)上加工，墩管機(jī)配備有專用模芯，可控制墩粗后管材內(nèi)徑及壁厚達(dá)到要求。對(duì)墩粗后的管端進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，將處理后的管材通過校直、探傷后分別加工內(nèi)外螺紋成型。
[0010]進(jìn)一步，所述的速度管柱接頭其外徑為大于油管本體，接頭與管體存在一個(gè)過渡坡度(約為15°?20° )，接頭的整體通徑與油管本體相同(見圖1)。
[0011]所述的速度管柱接頭，接頭整體經(jīng)過熱處理加工，其力學(xué)性能高于油管本體，提供較高的連接強(qiáng)度和抗內(nèi)壓強(qiáng)度。
[0012]所述的速度管柱接頭，其螺紋為粗牙梯型錐螺紋，并在外螺紋頂端加工一錐面臺(tái)階金屬密封面(見圖2)，提供良好的密封效果。
[0013]一種速度管柱整體接頭的加工方法，含有以下步驟；
[0014]將原料管(45#鋼無縫鋼管)管端進(jìn)行墩粗加厚處理，即將管材端部加熱至鍛造溫度，然后在專用墩管機(jī)上加工，墩管機(jī)配備有專用模芯，可控制墩粗后管材內(nèi)徑及壁厚達(dá)到要求；對(duì)墩粗后的管端進(jìn)行熱處理，將處理后的管材通過校直、探傷后分別加工內(nèi)外螺紋成型，并在外螺紋頂端加工一錐面金屬密封面。
[0015]外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭壁厚大于油管本體，內(nèi)徑與油管本體相同；接頭力學(xué)性能高于管本體，提供較高的連接強(qiáng)度；其螺紋為粗牙梯型錐螺紋，并在外螺紋頂端加工一錐面金屬密封面，提高足夠的密封性；對(duì)扣容易，上扣速度快，提高了現(xiàn)場下井作業(yè)的速度。采用該接頭的低碳鋼速度管柱可取代現(xiàn)用的連續(xù)油管進(jìn)行氣田大量低壓低產(chǎn)氣井的排水采氣作業(yè)，降低氣田開采成本。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:
[0017]( I)對(duì)低碳鋼(45#鋼無縫鋼管)的管端進(jìn)行墩粗加厚及熱處理加工，大幅提高了低碳鋼管柱接頭的連接強(qiáng)度及抗內(nèi)壓強(qiáng)度。
[0018](2)設(shè)計(jì)的整體接頭結(jié)構(gòu)形式，方便現(xiàn)場下井作業(yè)。同時(shí)設(shè)計(jì)的螺紋形式對(duì)扣容易，上扣速度快，提高了現(xiàn)場下井作業(yè)的速度。
[0019](3)采用該接頭，實(shí)現(xiàn)了無縫鋼管(45#鋼)作為氣井排水采氣速度管柱的目的，該速度管柱可以取代現(xiàn)用的連續(xù)油管進(jìn)行氣田大量低壓低產(chǎn)氣井的排水采氣作業(yè)，大幅降低氣田后期開采成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本實(shí)用新型以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0021]圖1為本實(shí)用新型一種整體連接式速度管柱接頭的連接示意圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型的速度管柱接頭的螺紋形貌圖；
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0024]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本實(shí)用新型的宗旨所做的許多修改和變化屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0025]實(shí)施例1:如圖1、圖2所示，
[0026]一種速度管柱整體接頭，特別涉及用于的帶螺紋的整體連接式接頭。
[0027]采用規(guī)格Φ38Χ4πιπι的45#鋼無縫鋼管作為速度管柱。當(dāng)氣井井深為3000m時(shí)，管柱自重為10.05噸(Φ38Χ4ι?πι45#鋼管線質(zhì)量為3.35kg/m)。
[0028]若選用普通接頭，螺紋形式仍為粗牙梯型錐螺紋。此時(shí)的接頭連接強(qiáng)度可按下式計(jì)算:
[0029]
P滑=孑[(D — 2t}2 — d2]os
[0030]D為外徑(38mm) ；d為內(nèi)徑(30mm) ；t為絲扣深,2.2mm ; σ s為45#碳鋼的最小屈服強(qiáng)度，353MPa。此時(shí)的接頭連接強(qiáng)度為63.5KN,即當(dāng)井深3000m，該接頭強(qiáng)度不能承受管柱自重，無法滿足要求。
[0031]同樣的材質(zhì)及規(guī)格，選用本實(shí)用新型的接頭，其外徑為Φ50_，接頭與管體的過渡坡度為15°?20°，接頭的整體通徑為Φ30mm。螺紋為粗牙梯型錐螺紋，螺紋牙高2.7mm，螺距6mm，在外螺紋頂端加工一錐面臺(tái)階金屬密封面，錐面長度6mm，軸線方向5mm。
[0032]對(duì)接頭進(jìn)行了實(shí)物抗拉強(qiáng)度測試和抗內(nèi)壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)大于管柱自重，且密封效果良好，滿足氣井排水采氣要求。試驗(yàn)結(jié)果為(下表中T1、T2為平行試樣):
[0033]1、拉伸至失效試驗(yàn)
[0034]

最大拉伸載荷
試樣編號(hào)


(KN )
Tl3 5 6.6 6
Τ 23 5 4.5 2
[0035]2、抗內(nèi)壓強(qiáng)度(靜水壓試驗(yàn))
[0036]
試樣3 O M P a5 O M P a6 5 M P a
TI未泄露未泄露未泄露
P未泄露未泄露未泄露
[0037]—種速度管柱整體接頭，將45#鋼無縫鋼管管端進(jìn)行墩粗加厚處理，即將管材端部進(jìn)行高頻加熱，然后在專用墩管機(jī)上加工，墩管機(jī)配備有專用模芯，可控制墩粗后管材內(nèi)徑及壁厚達(dá)到要求。對(duì)墩粗后的管端進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，將處理后的管材通過校直、探傷后分別加工內(nèi)外螺紋成型；
[0038]接頭材質(zhì)與管體相同，但經(jīng)過熱處理加工，其力學(xué)性能高于管體，提高了接頭的抗滑扣能力(連接強(qiáng)度)。
[0039]外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭壁厚大于管體，內(nèi)徑與管體相同。
[0040]接頭與管體的過渡坡度為15°?20°。
[0041]螺紋為粗牙梯型錐螺紋，并在外螺紋頂端加工一錐面金屬密封面。
[0042]一種速度管柱整體接頭，左接頭I有內(nèi)螺扣，右接頭2有內(nèi)螺扣，左接頭I與右接頭2螺扣連接，左接頭I的外圓周有錐面3，右接頭2的外圓周有錐面，螺扣4為粗牙梯型錐螺紋。
[0043]一種速度管柱整體接頭，是將45#鋼無縫鋼管兩管端在高頻加熱爐內(nèi)加熱后在專用墩管機(jī)上墩粗加厚處理，然后在兩端分別加工內(nèi)外螺紋成型。外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭壁厚大于油管本體，內(nèi)徑與油管本體相同；接頭力學(xué)性能高于管本體，提供較高的連接強(qiáng)度；其螺紋為粗牙梯型錐螺紋，并在外螺紋頂端加工一錐面金屬密封面，提高足夠的密封性；對(duì)扣容易，上扣速度快，提高了現(xiàn)場下井作業(yè)的速度。采用該接頭的低碳鋼速度管柱可取代現(xiàn)用的連續(xù)油管進(jìn)行氣田大量低壓低產(chǎn)氣井的排水采氣作業(yè)，降低氣田開采成本。
[0044]如上所述，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒有脫離本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種速度管柱整體接頭，其特征在于左接頭有內(nèi)螺扣，右接頭有內(nèi)螺扣，左接頭與右接頭螺扣連接，左接頭的外圓周有錐面，右接頭的外圓周有錐面，螺扣為粗牙梯型錐螺紋。
【文檔編號(hào)】E21B17/02GK203948040SQ201320800097
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】朱方輝, 張明祿, 朱天壽, 楊全安, 李明星, 奚運(yùn)濤, 付彩利, 劉偉, 楊會(huì)麗 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司