張　靜國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州　　215011

油套管特殊螺紋接頭專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展

張靜
國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州215011

摘要而隨著油氣井鉆探環(huán)境的日益苛刻，API螺紋接頭在連接強(qiáng)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(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。本文從專(zhuān)利文獻(xiàn)的視角對(duì)油套管特殊螺紋接頭技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了全面的統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了與油套管特殊螺紋相關(guān)的國(guó)內(nèi)專(zhuān)利的申請(qǐng)趨勢(shì)、主要申請(qǐng)人，并對(duì)特殊螺紋接頭的技術(shù)發(fā)展作了進(jìn)一步分析。

關(guān)鍵詞特殊螺紋；油套管；發(fā)展現(xiàn)狀

隨著深井、超深井、高溫高壓氣井、熱采井以及腐蝕介質(zhì)井等高難度井的開(kāi)發(fā)，按照API（美國(guó)石油學(xué)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)制造的接頭由于其密封性和連接強(qiáng)度等原因已不能滿足石油工業(yè)需求。特殊螺紋就是針對(duì)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(qiáng)度結(jié)構(gòu)及螺紋牙型。特殊螺紋以其獨(dú)特的機(jī)械結(jié)構(gòu)，良好的密封性，獲得廣泛應(yīng)用。

1 國(guó)內(nèi)特殊螺紋接頭的發(fā)展歷程

本節(jié)主要對(duì)中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)狀況的趨勢(shì)以及專(zhuān)利重要申請(qǐng)人進(jìn)行分析，從中得到相關(guān)的有套管特殊螺紋接頭技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

由圖1可知，關(guān)于特殊螺紋接頭中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)，大致可以分為兩個(gè)時(shí)期，第一時(shí)期為1996-2005年，第二時(shí)期為2006至今。在第一時(shí)期內(nèi)，一方面中國(guó)專(zhuān)利關(guān)于油套管特殊螺紋接頭的數(shù)量較少；另一方面，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)總體比較平緩，上升趨勢(shì)不明顯，且申請(qǐng)量和申請(qǐng)人數(shù)量非常少。因?yàn)檫@個(gè)時(shí)期，中國(guó)國(guó)內(nèi)鉆井水平仍然不高，且制造特殊螺紋的技術(shù)也不能達(dá)到，而國(guó)外公司開(kāi)始注重國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，開(kāi)始在華申請(qǐng)第二時(shí)期內(nèi)，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在2006-2011年之間突飛猛進(jìn)，這段時(shí)間，國(guó)內(nèi)越來(lái)越重視特殊螺紋接頭的研發(fā)，國(guó)內(nèi)的三大公司（天津鋼管集團(tuán)股份有限公司、上海寶山鋼鐵股份有限公司以及無(wú)錫西姆萊斯石油專(zhuān)用管有限公司）在特殊螺紋接頭技術(shù)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)量也在激增，中國(guó)的特殊螺紋接頭開(kāi)始迅速發(fā)展。

從國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)重要申請(qǐng)人方面對(duì)國(guó)外相關(guān)特殊螺紋接頭領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)做進(jìn)一步分析，主要考慮申請(qǐng)人歷年的申請(qǐng)總量，按照申請(qǐng)總量進(jìn)行排名，取前8名申請(qǐng)人進(jìn)行分析。

從圖2中可知，在中國(guó)申請(qǐng)中處于前幾名的仍為外國(guó)公司，例如：瓦盧萊克公司、曼內(nèi)斯曼天然氣公司、住友金屬工業(yè)株式會(huì)社等，說(shuō)明國(guó)外油套管特殊螺紋接頭對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)的重視度較高。同時(shí)，中國(guó)國(guó)內(nèi)企業(yè)在特殊螺紋接頭領(lǐng)域的申請(qǐng)量也有在前列的，說(shuō)明中國(guó)國(guó)內(nèi)油套管特殊螺紋接頭技術(shù)開(kāi)始迅速發(fā)展。1996年由于攀鋼集團(tuán)成都鋼鐵有限責(zé)任公司自主開(kāi)發(fā)了CGT螺紋接頭，是我國(guó)最早的自主研制的特殊螺紋接頭。1998年天津鋼管集團(tuán)股份有限公司在HUNTING系列螺紋接頭基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了TPCQ特殊螺紋接頭，2001年，上海寶山鋼鐵股份有限公司開(kāi)發(fā)了BGT螺紋接頭，2002年，無(wú)錫西姆萊斯石油專(zhuān)用管有限公司開(kāi)發(fā)了WSP-1T、WSP-2T螺紋接頭。

2 油套管特殊螺紋接頭的演進(jìn)

特殊螺紋接頭一般組成結(jié)構(gòu)上可分為大塊：螺紋結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)和扭矩臺(tái)肩。起初，特殊螺紋接頭主要采用等螺距螺紋結(jié)構(gòu)以及單級(jí)螺紋結(jié)構(gòu)，80年代，出現(xiàn)了雙級(jí)以及多級(jí)螺紋結(jié)構(gòu)以及變螺距結(jié)構(gòu)，之后又從螺紋的齒高和螺距等方面進(jìn)行改進(jìn)，例如HYYDRIL公司專(zhuān)利（WO2012/040275A2），其螺紋結(jié)構(gòu)為帶有進(jìn)階的兩進(jìn)階螺紋連接，以此增加螺紋齒面之間產(chǎn)生的過(guò)盈，提高接頭的抗脫離性能。密封機(jī)構(gòu)，早期采用的是錐面對(duì)錐面結(jié)構(gòu)，之后相繼推出球面對(duì)球面、球面對(duì)柱面等結(jié)構(gòu)。90年代，密封結(jié)構(gòu)主要采用復(fù)合多重密封結(jié)構(gòu)，而進(jìn)入21世紀(jì)，密封結(jié)構(gòu)開(kāi)始采用球面與柱面、錐面之進(jìn)行配合，例如2001年法國(guó)Vallourec、MANNESMANN以

及SUMITOMO METAL公司共同申請(qǐng)的專(zhuān)利（FR0115870A），其為凸圓弧密封面對(duì)錐面相互配合構(gòu)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(jìn)一步提高其密封性能。扭矩臺(tái)肩主要有斜臺(tái)肩和直臺(tái)肩以及圓弧臺(tái)肩，70年代漢廷公司研發(fā)了SEAL-LOCK HC系列接頭，其主要采用直角抗扭臺(tái)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(fā)了FOX系列接頭，其臺(tái)肩采用圓弧臺(tái)肩，以此提高接頭的抗過(guò)扭矩緊螺紋能力；進(jìn)入21世紀(jì)，對(duì)于抗扭臺(tái)肩的改進(jìn)更為多變，例如川崎公司研發(fā)的一個(gè)圓弧與大角度凹凸結(jié)構(gòu)相結(jié)合的密封機(jī)構(gòu)，以此提高其抗扭矩和密封性能。

3 結(jié)論

由于目前國(guó)外特殊螺紋接頭技術(shù)已經(jīng)非常成熟，且具有大量的專(zhuān)利，因此對(duì)于國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)人來(lái)說(shuō)，想要繞開(kāi)國(guó)外公司的專(zhuān)利壟斷，開(kāi)辟新的途徑是比較困難的，且中國(guó)整個(gè)的油套管特殊螺紋接頭發(fā)展時(shí)期很短，國(guó)內(nèi)與國(guó)外在該項(xiàng)技術(shù)上的差距是顯而易見(jiàn)的，并且國(guó)外公司對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)的重視也在與日俱增，國(guó)外公司該領(lǐng)域的在華申請(qǐng)也在逐漸增多，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在該領(lǐng)域與國(guó)外公司抗衡的困難度比較高，且國(guó)外經(jīng)常是幾大公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)，例如瓦盧萊克公司、曼內(nèi)斯曼天然氣公司、住友金屬工業(yè)株式會(huì)社三大公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)，而國(guó)內(nèi)則多是單個(gè)公司進(jìn)行研發(fā)，建議借鑒此經(jīng)驗(yàn)，集中研究院所、高校、鋼廠和鋼管生產(chǎn)商的優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合開(kāi)發(fā)出具有我國(guó)自主專(zhuān)利的特殊螺紋，實(shí)現(xiàn)特殊螺紋國(guó)產(chǎn)化。

參考文獻(xiàn)

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[3]API Spec 5CT 套管和油管規(guī)范[S].

中圖分類(lèi)號(hào)G306

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2015）140-0166-01