一種直連型高強度速度管柱整體接頭及加工方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種直連型高強度速度管柱整體接頭及加工方法，屬于排水采氣管柱
技術領域。
【背景技術】
[0002] 氣井開發后期，井底壓力降低，氣井攜液能力變差，一般在氣井井筒安裝更小尺寸 (管徑彡38mm)的生產管柱，提高氣井攜液能力，恢復生產。若采用API規范的J55、N80碳 鋼管，其最小規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性能要求，但 其價格是普通規格油管的幾倍。現有的工藝是采用下入CT-70連續油管（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氣井的后期生產，開發一種采用低碳鋼（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連續油管可降低約40%。但 低碳鋼強度較低，如何設計其管體連接方式并保證其連接性能是本發明的主要目的。
[0004] 目前在石油行業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 管柱。采用此種連接方式，低碳鋼的強度不能滿足氣井井深下的接頭連接強度的要求。
[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。但缺點是其機械連接性能，如，拉伸、彎曲強度比管子自身的對應性能 低得多，約在65%~75%的范圍內變化。采用此種連接方式用于油管，在作業生產時則存在 著一定的風險。部分文獻中公開了如何提高此種接頭的機械性能，如CN1265445A專利中， 通過在兩端管子中設置兩級內、外螺紋及兩端的金屬對金屬密封，接頭的一端和中心設置 兩個臺肩。此種設計可以提高接頭的機械性能，但是在實際下井中，此種接頭螺紋設計復 雜，對扣難，上扣速度慢。在CN2825920Y專利中，設計了一種整體接頭式油管，其主要做法 是在油管兩端的內外螺紋處設有圓柱面、錐面、球面及反向圓錐臺階面等金屬密封面，并設 計雙臺階結構，此種設計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。但其螺紋設計復雜，加工難度大。對于規模應用于低壓低產 氣井的速度管柱，其成本過高，限制了應用。且所有的文獻中未見報道當用于氣井井深時 (> 3000m)，尤其是采用低碳鋼作為管柱材質時，接頭的連接強度是否滿足需求，且保證一 定的密封能力。
【發明內容】
[0006] 為了克服現有技術的不足，本發明提供一種速度管柱整體接頭及加工方法。
[0007] -種直連型高強度速度管柱整體接頭，具有連接強度高，密封性好，對扣容易，上 扣速度快的優點，能滿足氣田低壓低產井的排水采氣需要，采用該接頭的低碳鋼速度管柱 可以替代連續油管，實現氣井開采成本的大幅降低。
[0008] -種直連型高強度速度管柱整體接頭，左接頭有外螺紋，右接頭有內螺紋，左接頭 與右接頭直接螺紋連接，左接頭的外圓周有錐面，螺紋為粗牙梯型錐螺紋。
[0009] 左接頭的外螺紋接頭和右接頭的內螺紋接頭壁厚大于管體，左接頭的內徑、右接 頭的內徑與管體相同。
[0010] 左接頭、右接頭與管體的過渡坡度為15°~20°。
[0011] 一種直連型高強度速度管柱整體接頭，該接頭是在管體兩端以內外螺紋形式存 在。將原料管（45#鋼無縫鋼管)管端進行墩粗加厚處理，即將管材端部加熱至鍛造溫度，然 后在專用墩管機上加工，墩管機配備有專用模芯，可控制墩粗后管材內徑及壁厚達到要求。 對墩粗后的管端進行適當的熱處理，將處理后的管材通過校直、探傷后分別加工內外螺紋 成型。
[0012] 進一步，所述的速度管柱接頭其外徑大于油管本體，接頭與管體存在一個過渡坡 度(約為15°~20° )，接頭的整體通徑與油管本體相同(見圖1)。
[0013] 所述的速度管柱接頭，接頭整體經過熱處理加工，其力學性能高于油管本體，提供 較高的連接強度和抗內壓強度。
[0014] 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 階金屬密封面(見圖2)，提供良好的密封效果。
[0015] 一種速度管柱整體接頭的加工方法，含有以下步驟；
[0016] 將原料管（45#鋼無縫鋼管）管端進行墩粗加厚處理，即將管材端部加熱至鍛造溫 度，然后在專用墩管機上加工，墩管機配備有專用模芯，可控制墩粗后管材內徑及壁厚達到 要求；對墩粗后的管端進行熱處理，將處理后的管材通過校直、探傷后分別加工內外螺紋成 型，并在外螺紋頂端加工一錐面金屬密封面。
[0017] 外螺紋接頭和內螺紋接頭壁厚大于油管本體，內徑與油管本體相同；接頭力學性 能高于管本體，提供較高的連接強度；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，提供足夠的密封性；對扣容易，上扣速度快，提高了現場下井作業的速度。采 用該接頭的低碳鋼速度管柱可取代現用的連續油管進行氣田大量低壓低產氣井的排水采 氣作業，降低氣田開采成本。
[0018] 本發明的有益效果：
[0019] ( 1)對低碳鋼（45#鋼無縫鋼管）的管端進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度及抗內壓強度。
[0020] (2)設計的整體接頭結構形式，方便現場下井作業。同時設計的螺紋形式對扣容 易，上扣速度快，提高了現場下井作業的速度。
[0021] (3)采用該接頭，實現了無縫鋼管（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用的連續油管進行氣田大量低壓低產氣井的排水采氣作業，大幅降低 氣田后期開采成本。
【附圖說明】
[0022] 當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以 及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解， 構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發 明的不當限定，如圖其中：
[0023] 圖1為本發明一種直連型高強度速度管柱整體接頭的連接示意圖；
[0024] 圖2為本發明的直連型高強度速度管柱接頭的螺紋形貌圖；
[0025] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
【具體實施方式】
[0026] 顯然，本領域技術人員基于本發明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發明的保 護范圍。
[0027] 實施例1 :
[0028] 采用規格Φ38Χ4πιπι的45#鋼無縫鋼管作為速度管柱。當氣井井深為3000m時， 管柱自重為10. 05噸（Φ38Χ4ι?πι45#鋼管線質量為3. 35kg/m)。
【主權項】
1. 一種直連型高強度速度管柱整體接頭，其特征在于左接頭有外螺紋，右接頭有內螺 紋，左接頭與右接頭直接螺紋連接，左接頭的外圓周有錐面，螺紋為粗牙梯型錐螺紋。
2. 如權利要求1所述的一種直連型高強度速度管柱整體接頭，其特征在于左接頭的外 螺紋接頭和右接頭的內螺紋接頭壁厚大于管體，左接頭的內徑、右接頭的內徑與管體相同。
3. 如權利要求1所述的一種直連型高強度速度管柱整體接頭，其特征是，左接頭、右接 頭與管體的過渡坡度為15°~20°。
4. 根據權利要求1、2或者3所述的一種直連型高強度速度管柱整體接頭的加工方法， 其特征在于將原料管（45#鋼無縫鋼管）管端進行墩粗加厚處理，即將管材端部加熱至鍛造 溫度，然后在專用墩管機上加工，墩管機配備有專用模芯，可控制墩粗后管材內徑及壁厚達 到要求；對墩粗后的管端進行熱處理，將處理后的管材通過校直、探傷后分別加工內外螺紋 成型，并在外螺紋頂端加工一錐面金屬密封面。
【專利摘要】一種直連型高強度速度管柱整體接頭及加工方法，屬于排水采氣管柱技術領域。左接頭有外螺紋，右接頭有內螺紋，左接頭與右接頭直接螺紋連接，接頭力學性能高于管本體，提供較高的連接強度；左接頭的外圓周有錐面，提供足夠的密封性，螺紋為粗牙梯型錐螺紋。本發明對低碳鋼（45#鋼無縫鋼管）的管端進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度及抗內壓強度。設計的整體接頭結構形式，方便現場下井作業。同時設計的螺紋形式對扣容易，上扣速度快，提高了現場下井作業的速度。采用該接頭，實現了無縫鋼管（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用的連續油管進行氣田大量低壓低產氣井的排水采氣作業，大幅降低氣田后期開采成本。
【IPC分類】E21B17-02, B21K1-16
【公開號】CN104695873
【申請號】CN201310655902
【發明人】朱方輝, 張明祿, 朱天壽, 楊全安, 李明星, 奚運濤, 付彩利, 劉偉, 楊會麗
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月6日