一种直连型高强度速度管柱整体接头及加工方法技术

一种直连型高强度速度管柱整体接头及加工方法，属于排水采气管柱技术领域。左接头有外螺纹，右接头有内螺纹，左接头与右接头直接螺纹连接，接头力学性能高于管本体，提供较高的连接强度；左接头的外圆周有锥面，提供足够的密封性，螺纹为粗牙梯型锥螺纹。本发明专利技术对低碳钢（45#钢无缝钢管）的管端进行墩粗加厚及热处理加工，大幅提高了低碳钢管柱接头的连接强度及抗内压强度。设计的整体接头结构形式，方便现场下井作业。同时设计的螺纹形式对扣容易，上扣速度快，提高了现场下井作业的速度。采用该接头，实现了无缝钢管（45#钢）作为气井排水采气速度管柱的目的，该速度管柱可以取代现用的连续油管进行气田大量低压低产气井的排水采气作业，大幅降低气田后期开采成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直连型高强度速度管柱整体接头及加工方法，属于排水采气管柱

技术介绍
气井开发后期，井底压力降低，气井携液能力变差，一般在气井井筒安装更小尺寸（管径≤38mm）的生产管柱，提高气井携液能力，恢复生产。若采用API规范的J55、N80碳钢管，其最小规格油管也可满足排水采气工艺的需求，在不同井深下满足力学性能要求，但其价格是普通规格油管的几倍。现有的工艺是采用下入CT-70连续油管（Φ38×3.18）的方式排水采气，但其管材成本较高。为了满足气田大量低压低产气井的后期生产，开发一种采用低碳钢（45#钢无缝钢管）作为主体管柱的排水采气速度管柱，其单井成本比CT-70连续油管可降低约40%。但低碳钢强度较低，如何设计其管体连接方式并保证其连接性能是本专利技术的主要目的。目前在石油行业中油管普遍是采用接箍形式连接，即两根油管的连接必须通过一个中间的接箍，接箍具有母螺纹，两根油管的公螺纹与其相连接，最后装配组成完整的生产管柱。采用此种连接方式，低碳钢的强度不能满足气井井深下的接头连接强度的要求。目前的整体式接头一般为外平接头或接近外平的接头，其外径与将要装配的管子的外径相等或稍大。但缺点是其机械连接性能，如，拉伸、弯曲强度比管子自身的对应性能低得多，约在65%～75%的范围内变化。采用此种连接方式用于油管，在作业生产时则存在着一定的风险。部分文献中公开了如何提高此种接头的机械性能，如CN1265445A专利中，通过在两端管子中设置两级内、外螺纹及两端的金属对金属密封，接头的一端和中心设置两个台肩。此种设计可以提高接头的机械性能，但是在实际下井中，此种接头螺纹设计复杂，对扣难，上扣速度慢。在CN2825920Y专利中，设计了一种整体接头式油管，其主要做法是在油管两端的内外螺纹处设有圆柱面、锥面、球面及反向圆锥台阶面等金属密封面，并设计双台阶结构，此种设计提高了接头的密封效果及抗过扭能力，主要满足油田高抗扭的修井、酸化压裂等特殊工况需要。但其螺纹设计复杂，加工难度大。对于规模应用于低压低产气井的速度管柱，其成本过高，限制了应用。且所有的文献中未见报道当用于气井井深时（＞3000m），尤其是采用低碳钢作为管柱材质时，接头的连接强度是否满足需求，且保证一定的密封能力。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种速度管柱整体接头及加工方法。一种直连型高强度速度管柱整体接头，具有连接强度高，密封性好，对扣容易，上扣速度快的优点，能满足气田低压低产井的排水采气需要，采用该接头的低碳钢速度管柱可以替代连续油管，实现气井开采成本的大幅降低。一种直连型高强度速度管柱整体接头，左接头有外螺纹，右接头有内螺纹，左接头与右接头直接螺纹连接，左接头的外圆周有锥面，螺纹为粗牙梯型锥螺纹。左接头的外螺纹接头和右接头的内螺纹接头壁厚大于管体，左接头的内径、右接头的内径与管体相同。左接头、右接头与管体的过渡坡度为15°～20°。一种直连型高强度速度管柱整体接头，该接头是在管体两端以内外螺纹形式存在。将原料管（45#钢无缝钢管）管端进行墩粗加厚处理，即将管材端部加热至锻造温度，然后在专用墩管机上加工，墩管机配备有专用模芯，可控制墩粗后管材内径及壁厚达到要求。对墩粗后的管端进行适当的热处理，将处理后的管材通过校直、探伤后分别加工内外螺纹成型。进一步，所述的速度管柱接头其外径大于油管本体，接头与管体存在一个过渡坡度（约为15°～20°），接头的整体通径与油管本体相同（见图1）。所述的速度管柱接头，接头整体经过热处理加工，其力学性能高于油管本体，提供较高的连接强度和抗内压强度。所述的速度管柱接头，其螺纹为粗牙梯型锥螺纹，并在外螺纹顶端加工一锥面台阶金属密封面（见图2），提供良好的密封效果。一种速度管柱整体接头的加工方法,含有以下步骤；将原料管（45#钢无缝钢管）管端进行墩粗加厚处理，即将管材端部加热至锻造温度，然后在专用墩管机上加工，墩管机配备有专用模芯，可控制墩粗后管材内径及壁厚达到要求；对墩粗后的管端进行热处理，将处理后的管材通过校直、探伤后分别加工内外螺纹成型，并在外螺纹顶端加工一锥面金属密封面。外螺纹接头和内螺纹接头壁厚大于油管本体，内径与油管本体相同；接头力学性能高于管本体，提供较高的连接强度；其螺纹为粗牙梯型锥螺纹，并在外螺纹顶端加工一锥面金属密封面，提供足够的密封性；对扣容易，上扣速度快，提高了现场下井作业的速度。采用该接头的低碳钢速度管柱可取代现用的连续油管进行气田大量低压低产气井的排水采气作业，降低气田开采成本。本专利技术的有益效果：（1）对低碳钢（45#钢无缝钢管）的管端进行墩粗加厚及热处理加工，大幅提高了低碳钢管柱接头的连接强度及抗内压强度。（2）设计的整体接头结构形式，方便现场下井作业。同时设计的螺纹形式对扣容易，上扣速度快，提高了现场下井作业的速度。（3）采用该接头，实现了无缝钢管（45#钢）作为气井排水采气速度管柱的目的，该速度管柱可以取代现用的连续油管进行气田大量低压低产气井的排水采气作业，大幅降低气田后期开采成本。附图说明当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定，如图其中：图1为本专利技术一种直连型高强度速度管柱整体接头的连接示意图；图2为本专利技术的直连型高强度速度管柱接头的螺纹形貌图；下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。具体实施方式显然，本领域技术人员基于本专利技术的宗旨所做的许多修改和变化属于本专利技术的保护范围。实施例1：采用规格Φ38×4mm的45#钢无缝钢管作为速度管柱。当气井井深为3000m时，管柱自重为10.05吨（Φ38×4mm45#钢管线质量为3.35kg/m）。若选用普通接头，螺纹形式仍为粗牙梯型锥螺纹。此时的接头连接强度可按下式计算：D为外径（38mm）；d为内径（30mm）；t为丝扣深，2.2mm；σs为45#碳钢的最小屈服强度，353MPa。此时的接头连接强度为63.5KN（约为6.48吨），即当井深3000m，该接头强度不能承受管柱自重，无法满足要求。同样的材质及规格，选用本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直连型高强度速度管柱整体接头，其特征在于左接头有外螺纹，右接头有内螺纹，左接头与右接头直接螺纹连接，左接头的外圆周有锥面，螺纹为粗牙梯型锥螺纹。

【技术特征摘要】
1.一种直连型高强度速度管柱整体接头，其特征在于左接头有外螺
纹，右接头有内螺纹，左接头与右接头直接螺纹连接，左接头的外圆周有
锥面，螺纹为粗牙梯型锥螺纹。
2.如权利要求1所述的一种直连型高强度速度管柱整体接头，其特
征在于左接头的外螺纹接头和右接头的内螺纹接头壁厚大于管体，左接头
的内径、右接头的内径与管体相同。
3.如权利要求1所述的一种直连型高强度速度管柱整体接头，其特
征是，左接头、右接头与管...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱方辉，张明禄，朱天寿，杨全安，李明星，奚运涛，付彩利，刘伟，杨会丽，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11