[发明专利]偏梯形特殊扣螺纹石油套管螺纹过盈量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油套管的加工方法，特别是涉及一种偏梯形特殊扣螺纹石油套管螺纹过盈量控制方法。

背景技术

石油套管是通过螺纹连接起来，形成长达数千米的管柱，接头部位是整个管柱中最薄弱的环节。石油套管螺纹是一种石油行业专用螺纹，主要用于石油油管连接以及与石油油管连接的各种配件上，是一种不需要任何密封填料，只需涂以合适的螺纹密封脂就能达到密封的管螺纹。其内螺纹和外螺纹互相结合时具有定心和导向作用好，装配与拆卸方便的特点，能承受较大的轴向力，互换性好，寿命长，可以多次重复使用。在石油工业中用量大、用途广。

随着石油钻探技术的进步，石油套管的服役条件更加苛刻。目前，石油套管螺纹分为两类：一类是美国石油学会(API)螺纹，即按照API标准生产和检验的螺纹：另一类是非API螺纹，也称为特殊螺纹。这是因为API螺纹自身设计的缺陷，使用这种螺纹的石油套管容易发生失效事故，尤其是对于一些条件苛刻的油气井，如超深井、高压气井、热采井等，普通API螺纹则根本无法满足使用要求；特殊螺纹是为克服API螺纹的缺点而设计的新型螺纹形式。这种螺纹突破了API螺纹在结构设计方面的框架，具有连接强度高、密封性能好等优点。

随着超深井、高压气井、热采井等的开发，生产企业根据实际使用需要对石油套管的特殊扣螺纹进行改进以满足更高的使用需要。特殊螺纹接头在使用过程中突出的问题在于：①密封性能不可靠，由于密封结构及公差选择不当，螺纹上扣不到位，在使用过程中接头易发生泄漏；②粘扣，由于螺纹过盈量的选择不当，导致螺纹粘扣或主密封面粘结。目前，开发新的石油套管螺纹的主要方法是根据常规经验，确定石油套管螺纹的过盈量及加工公差，然后制作试样，将试样在设备上加工后进行测试，如果测试结果满足要求，则确定过盈量和加工公差。如果不能满足要求，则需要重新修改过盈量或加工公差，重复做试样—加工—测试的过程，周期长，试样耗量大，成本高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够减少试验次数，降低试验成本的偏梯形特殊扣螺纹石油套管螺纹过盈量控制方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种偏梯形特殊扣螺纹石油套管螺纹过盈量控制方法包括下述步骤：

（1）根据常规经验确定偏梯形特殊扣螺纹石油套管螺纹过盈量及加工公差，过盈量及加工公差之和记为δ；

（2）确定作用于所述石油套管螺纹的最大螺纹拧紧扭矩：

用T₁表示螺纹扭矩，通过公式（1）计算；用T₂表示密封面扭矩，通过公式（2）计算；用T₃表示圆锥扭矩，通过公式（3）计算；用T₄表示台肩扭矩，通过公式（4）计算；

T₄=20%×（T₁+T₂+T₃）（4）

现场钻井作业时，控制所述石油套管螺纹的最大螺纹拧紧扭矩范围为Ts=（0.9-1.1）×（T₁+T₂+T₃+T₄）。

公式中：

d₂为螺纹的平均中径，即在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径；

为螺纹升角，在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角；

为螺纹当量摩擦角，是摩擦系数的逆正切角度；

Q₁为作用于石油套管轴向的力，取决于石油套管的自重；

Q₂为克服螺纹过盈量及加工公差产生的轴向压力，