一种特殊连接结构的油套管

技术领域

本发明属于管柱螺纹连接结构，特别是一种特殊连接结构的油套管。

背景技术

API Spec 5B《套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范》中具有圆螺纹的油、套管，具有结构简单、易于加工等优点，但在使用过程中抗滑脱性能差，易于粘扣、泄漏，且螺纹接头强度较低，特别是API EU油管，由于受加厚端长度限制，至多只能加工2次，不能实现多次修复，不利于油田资产降本增效。因此开发经济实用且性能较好的新产品，是当前主要研究的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特殊连接结构的油套管，解决了现有技术中API EU油管存在的抗滑脱性能差的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种特殊连接结构的油套管，包括接箍本体和管体，所述接箍本体上开设有接箍内螺纹，所述管体上开设有管体外螺纹，所述接箍内螺纹和管体外螺纹之间螺纹连接；所述接箍内螺纹和管体外螺纹均为倒钩型特殊螺纹结构。

优选地，所述倒钩型特殊螺纹结构的牙底为圆弧形，其牙顶为偏梯形。

优选地，所述倒钩型特殊螺纹结构的牙底为圆弧形，其牙顶为偏梯形；所述倒钩型特殊螺纹结构的牙型角设定为30°～50°；承载角设定为-10°～0°；导入角设定在30°～60°。

优选地，所述倒钩型特殊螺纹结构的牙底为圆弧形，其牙顶为偏梯形；所述倒钩型特殊螺纹结构的牙型角设定为40°；承载角设定为-8°；导入角设定在48°。

优选地，所述倒钩型特殊螺纹结构的螺纹锥度为1:16。

优选地，所述倒钩型特殊螺纹结构的螺距为3.175mm。

优选地，倒钩型特殊螺纹大径等于管子外径的公称直径。

优选地，所述倒钩型特殊螺纹结构的牙底为圆弧形，其牙顶为偏梯形；所述倒钩型特殊螺纹结构的牙型角设定为40°；承载角设定为-8°；导入角设定在48°；

所述倒钩型特殊螺纹结构的螺纹锥度为1:16；

所述倒钩型特殊螺纹结构的螺距为3.175mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种特殊连接结构的油套管，倒钩型特殊螺纹牙型结构能够实现自锁功能，当接头即使承受较大的拉伸载荷时，不会使得牙型在螺纹导向面的受力为零、导致承载面克服螺纹之间的摩擦力产生相对滑动从而发生滑脱；同时，该螺纹结构合理分配了螺纹结构受力，采用偏梯形螺纹牙顶，圆螺纹牙底，增加了螺纹啮合之间的间隙量，可以更多的存储螺纹脂，而螺纹脂具有流动性，可以使螺纹啮合时减少粘扣的发生。

附图说明

图1是油套管整体啮合图形，该图形按接箍中心平面为轴对称；

图2是倒钩型特殊螺纹牙型示意图；

其中，1为接箍中心平面；2为接箍内螺纹；3为管体外螺纹；4为倒钩型螺纹的导入面；5为倒钩型螺纹的承载面；6为倒钩型螺纹牙底，为小圆弧形；7为倒钩型螺纹牙顶，为偏梯形。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明提供的一种特殊连接结构的油套管，包括接箍和管体，其中，接箍内开设有内螺纹，所述管体上开设有外螺纹，所述接箍内螺纹1和管体外螺纹2均为倒钩型特殊螺纹；所述倒钩型特殊螺纹结构的牙底为圆弧形，其牙顶为偏梯形。

倒钩型特殊螺纹牙型结构能够实现自锁功能，当接头即使承受较大的拉伸载荷时，不会使得牙型在螺纹导向面的受力为零、导致承载面克服螺纹之间的摩擦力产生相对滑动从而发生滑脱；同时，该螺纹结构合理分配了螺纹结构受力，采用偏梯形螺纹牙顶，圆螺纹牙底，增加了螺纹啮合之间的间隙量，可以更多的存储螺纹脂，而螺纹脂具有流动性，可以使螺纹啮合时减少粘扣的发生。

实施例1

本发明提供的一种特殊连接结构的油套管，包括接箍和管体，其中，接箍内开设有内螺纹，所述管体上开设有外螺纹，所述接箍内螺纹1和管体外螺纹2均为倒钩型特殊螺纹；所述倒钩型特殊螺纹结构的牙底为圆弧形，其牙顶为偏梯形。

所述倒钩型特殊螺纹的牙型角为α，牙型角α的数值为30°～50°；所述倒钩型特殊螺纹的承载角β设定在-10°～0°；所述倒钩型特殊螺纹的导入角θ设定在30°～60°。

实施例2

本发明提供的一种特殊连接结构的油套管，包括接箍和管体，其中，接箍内开设有内螺纹，所述管体上开设有外螺纹，所述接箍内螺纹1和管体外螺纹2均为倒钩型特殊螺纹；所述倒钩型特殊螺纹结构的牙底为圆弧形，其牙顶为偏梯形。

所述倒钩型特殊螺纹结构的牙型角设定为40°；承载角设定为-8°；导入角设定在48°。

实施例4

倒钩型特殊螺纹连接结构的油管和套管，其中接箍内螺纹2和管体外螺纹3旋合拧紧，其中接箍内螺纹2和管体外螺纹3设计成倒钩型特殊螺纹连接，所述倒钩型特殊螺纹结构的牙底为圆弧形，其牙顶为偏梯形。

以下选定牙型角α为40°，承载角β为-8°，导入角θ为48°，以该参数说明螺纹齿形计算参数：

螺纹锥度为1:16；螺距为3.175mm(每英寸8牙)；

螺纹原始三角形高度H＝P/(tanθ)＝2.8588mm；

螺纹齿高牙顶宽度为t＝0.25P＝0.7938mm；

R

h

S

其中，P为螺距；t为牙顶宽度；R

倒钩型特殊螺纹大径等于管子外径的公称直径，螺纹配合的其它尺寸可参见《套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范》圆螺纹数值，接箍尺寸取自《套管和油管规范》。

以API油管为例，油管螺纹包括加厚和不加厚两种螺纹，螺纹结构均为圆螺纹，不加厚油管接头连接强度仅有管体的70％-80％，而油田工况较为复杂，对螺纹连接强度要求较高，因此为了保障连接强度，外加厚油管在油田使用较为广泛，不加厚油管目前主要闲置或是降为地面管线，外加厚油管的加厚长度是通过墩粗工艺实现的，加厚部位长度受限，以3 1/2"外加厚油管为例，加厚部位长度只有28cm，理论上只能修扣两次，如管体不发生腐蚀，只能作为不加厚油管使用。总体来说，圆螺纹在油田使用的弊端是修扣次数受限，造成资源闲置。因此必须设计螺纹接头强度满足使用工况的结构，能够实现油管多次修扣，同时在使用过程中，因偏梯形螺纹连接强度较圆螺纹连接强度好，同时考虑圆螺纹易发生脱扣的问题，因此发明设计了该螺纹结构，牙型采用倒钩型，防止脱扣，牙顶采用偏梯形螺纹，提高连接强度，牙底采用圆螺纹，减少牙型结构的应力集中。

本发明取得的技术效果：

本发明涉及的倒钩型特殊螺纹采用负承载角螺纹能大大提高螺纹的抗拉伸性能、挤压及复合加载强度，牙顶设计为偏梯形，保证了螺纹强度，牙底设计为小圆弧形，可以有效的防止配合时螺纹应力集中，该牙型设计结合了圆螺纹和偏梯形螺纹的优点，可有效的防止脱扣，使螺纹应力状态得到有效的改善，能有效的防止粘扣事故的发生，改善上卸扣性能，有利于现场操作，具体有以下优点：

1.接头抗拉伸性能得以提高，经过试验，该结构接头强度大于管体；

2.相对于API EU螺纹，无需通过接头外加厚实现螺纹接头强度的提升，因此无需受加厚部位长度的限制，可实现多次修复加工；

3.现场操作方便，不易发生粘扣；

4.牙型承载角采用负角度设计，大大降低了脱扣的概率，且提升了螺纹复合加载性能；

5.牙顶为偏梯形、牙底为小圆弧形合理设计，相比API圆螺纹应力分布均匀，无明显应力集中现象，能有效避免粘扣事故的发生。

6.上扣过程中无需人工引扣即可快速上扣，可大大提高管柱入井效率。