油套管特殊螺紋接頭專利技術發展

張　靜國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇蘇州　　215011

油套管特殊螺紋接頭專利技術發展

張靜
國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇蘇州215011

摘要而隨著油氣井鉆探環境的日益苛刻，API螺紋接頭在連接強度和密封性能方面已不能滿足某些油氣井的使用要求，因此特殊螺紋接頭的應用范圍不斷擴大。本文從專利文獻的視角對油套管特殊螺紋接頭技術的發展進行了全面的統計分析，總結了與油套管特殊螺紋相關的國內專利的申請趨勢、主要申請人，并對特殊螺紋接頭的技術發展作了進一步分析。

關鍵詞特殊螺紋；油套管；發展現狀

隨著深井、超深井、高溫高壓氣井、熱采井以及腐蝕介質井等高難度井的開發，按照API（美國石油學會）標準制造的接頭由于其密封性和連接強度等原因已不能滿足石油工業需求。特殊螺紋就是針對API螺紋接頭的不足研制的，特殊螺紋接頭與API接頭不同之處在于采用了全新的密封形式、強度結構及螺紋牙型。特殊螺紋以其獨特的機械結構，良好的密封性，獲得廣泛應用。

1 國內特殊螺紋接頭的發展歷程

本節主要對中國專利申請狀況的趨勢以及專利重要申請人進行分析，從中得到相關的有套管特殊螺紋接頭技術發展趨勢。

由圖1可知，關于特殊螺紋接頭中國專利申請趨勢，大致可以分為兩個時期，第一時期為1996-2005年，第二時期為2006至今。在第一時期內，一方面中國專利關于油套管特殊螺紋接頭的數量較少；另一方面，中國專利申請總體比較平緩，上升趨勢不明顯，且申請量和申請人數量非常少。因為這個時期，中國國內鉆井水平仍然不高，且制造特殊螺紋的技術也不能達到，而國外公司開始注重國內市場，開始在華申請第二時期內，中國專利申請趨勢總體呈現上升趨勢，在2006-2011年之間突飛猛進，這段時間，國內越來越重視特殊螺紋接頭的研發，國內的三大公司（天津鋼管集團股份有限公司、上海寶山鋼鐵股份有限公司以及無錫西姆萊斯石油專用管有限公司）在特殊螺紋接頭技術的突飛猛進的發展，同時國外來華申請量也在激增，中國的特殊螺紋接頭開始迅速發展。

從國內專利申請重要申請人方面對國外相關特殊螺紋接頭領域的專利申請做進一步分析，主要考慮申請人歷年的申請總量，按照申請總量進行排名，取前8名申請人進行分析。

從圖2中可知，在中國申請中處于前幾名的仍為外國公司，例如：瓦盧萊克公司、曼內斯曼天然氣公司、住友金屬工業株式會社等，說明國外油套管特殊螺紋接頭對于中國市場的重視度較高。同時，中國國內企業在特殊螺紋接頭領域的申請量也有在前列的，說明中國國內油套管特殊螺紋接頭技術開始迅速發展。1996年由于攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司自主開發了CGT螺紋接頭，是我國最早的自主研制的特殊螺紋接頭。1998年天津鋼管集團股份有限公司在HUNTING系列螺紋接頭基礎上開發了TPCQ特殊螺紋接頭，2001年，上海寶山鋼鐵股份有限公司開發了BGT螺紋接頭，2002年，無錫西姆萊斯石油專用管有限公司開發了WSP-1T、WSP-2T螺紋接頭。

2 油套管特殊螺紋接頭的演進

特殊螺紋接頭一般組成結構上可分為大塊：螺紋結構、密封結構和扭矩臺肩。起初，特殊螺紋接頭主要采用等螺距螺紋結構以及單級螺紋結構，80年代，出現了雙級以及多級螺紋結構以及變螺距結構，之后又從螺紋的齒高和螺距等方面進行改進，例如HYYDRIL公司專利（WO2012/040275A2），其螺紋結構為帶有進階的兩進階螺紋連接，以此增加螺紋齒面之間產生的過盈，提高接頭的抗脫離性能。密封機構，早期采用的是錐面對錐面結構，之后相繼推出球面對球面、球面對柱面等結構。90年代，密封結構主要采用復合多重密封結構，而進入21世紀，密封結構開始采用球面與柱面、錐面之進行配合，例如2001年法國Vallourec、MANNESMANN以

及SUMITOMO METAL公司共同申請的專利（FR0115870A），其為凸圓弧密封面對錐面相互配合構成，其可使接頭具有較高的徑向剛度和較低的軸向剛度，從而進一步提高其密封性能。扭矩臺肩主要有斜臺肩和直臺肩以及圓弧臺肩，70年代漢廷公司研發了SEAL-LOCK HC系列接頭，其主要采用直角抗扭臺肩，其更適用于彎曲載荷大德苛刻氣井；80年代漢廷公司和日本JFE公司共同研發了FOX系列接頭，其臺肩采用圓弧臺肩，以此提高接頭的抗過扭矩緊螺紋能力；進入21世紀，對于抗扭臺肩的改進更為多變，例如川崎公司研發的一個圓弧與大角度凹凸結構相結合的密封機構，以此提高其抗扭矩和密封性能。

3 結論

由于目前國外特殊螺紋接頭技術已經非常成熟，且具有大量的專利，因此對于國內的申請人來說，想要繞開國外公司的專利壟斷，開辟新的途徑是比較困難的，且中國整個的油套管特殊螺紋接頭發展時期很短，國內與國外在該項技術上的差距是顯而易見的，并且國外公司對于中國市場的重視也在與日俱增，國外公司該領域的在華申請也在逐漸增多，國內申請人在該領域與國外公司抗衡的困難度比較高，且國外經常是幾大公司聯合開發，例如瓦盧萊克公司、曼內斯曼天然氣公司、住友金屬工業株式會社三大公司聯合開發，而國內則多是單個公司進行研發，建議借鑒此經驗，集中研究院所、高校、鋼廠和鋼管生產商的優勢，聯合開發出具有我國自主專利的特殊螺紋，實現特殊螺紋國產化。

參考文獻

[1]蔡曉聞，等，我國油套管特殊螺紋接頭的發展現狀[J].焊管，2008，31（4）：41-344.

[2]王琍.國外特殊螺紋接頭油套管產品開發新進展[J].世界鋼鐵，2007（4）：1-4.

[3]API Spec 5CT 套管和油管規范[S].

中圖分類號G306

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2015）140-0166-01