[发明专利]一种直连型高强度速度管柱整体接头及加工方法

说明书

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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发明的主要目的。

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。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明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。