油套管特殊螺纹接头专利技术发展

张　静国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州　　215011

油套管特殊螺纹接头专利技术发展

张静
国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州215011

摘要而随着油气井钻探环境的日益苛刻，API螺纹接头在连接强度和密封性能方面已不能满足某些油气井的使用要求，因此特殊螺纹接头的应用范围不断扩大。本文从专利文献的视角对油套管特殊螺纹接头技术的发展进行了全面的统计分析，总结了与油套管特殊螺纹相关的国内专利的申请趋势、主要申请人，并对特殊螺纹接头的技术发展作了进一步分析。

关键词特殊螺纹；油套管；发展现状

随着深井、超深井、高温高压气井、热采井以及腐蚀介质井等高难度井的开发，按照API（美国石油学会）标准制造的接头由于其密封性和连接强度等原因已不能满足石油工业需求。特殊螺纹就是针对API螺纹接头的不足研制的，特殊螺纹接头与API接头不同之处在于采用了全新的密封形式、强度结构及螺纹牙型。特殊螺纹以其独特的机械结构，良好的密封性，获得广泛应用。

1 国内特殊螺纹接头的发展历程

本节主要对中国专利申请状况的趋势以及专利重要申请人进行分析，从中得到相关的有套管特殊螺纹接头技术发展趋势。

由图1可知，关于特殊螺纹接头中国专利申请趋势，大致可以分为两个时期，第一时期为1996-2005年，第二时期为2006至今。在第一时期内，一方面中国专利关于油套管特殊螺纹接头的数量较少；另一方面，中国专利申请总体比较平缓，上升趋势不明显，且申请量和申请人数量非常少。因为这个时期，中国国内钻井水平仍然不高，且制造特殊螺纹的技术也不能达到，而国外公司开始注重国内市场，开始在华申请第二时期内，中国专利申请趋势总体呈现上升趋势，在2006-2011年之间突飞猛进，这段时间，国内越来越重视特殊螺纹接头的研发，国内的三大公司（天津钢管集团股份有限公司、上海宝山钢铁股份有限公司以及无锡西姆莱斯石油专用管有限公司）在特殊螺纹接头技术的突飞猛进的发展，同时国外来华申请量也在激增，中国的特殊螺纹接头开始迅速发展。

从国内专利申请重要申请人方面对国外相关特殊螺纹接头领域的专利申请做进一步分析，主要考虑申请人历年的申请总量，按照申请总量进行排名，取前8名申请人进行分析。

从图2中可知，在中国申请中处于前几名的仍为外国公司，例如：瓦卢莱克公司、曼内斯曼天然气公司、住友金属工业株式会社等，说明国外油套管特殊螺纹接头对于中国市场的重视度较高。同时，中国国内企业在特殊螺纹接头领域的申请量也有在前列的，说明中国国内油套管特殊螺纹接头技术开始迅速发展。1996年由于攀钢集团成都钢铁有限责任公司自主开发了CGT螺纹接头，是我国最早的自主研制的特殊螺纹接头。1998年天津钢管集团股份有限公司在HUNTING系列螺纹接头基础上开发了TPCQ特殊螺纹接头，2001年，上海宝山钢铁股份有限公司开发了BGT螺纹接头，2002年，无锡西姆莱斯石油专用管有限公司开发了WSP-1T、WSP-2T螺纹接头。

2 油套管特殊螺纹接头的演进

特殊螺纹接头一般组成结构上可分为大块：螺纹结构、密封结构和扭矩台肩。起初，特殊螺纹接头主要采用等螺距螺纹结构以及单级螺纹结构，80年代，出现了双级以及多级螺纹结构以及变螺距结构，之后又从螺纹的齿高和螺距等方面进行改进，例如HYYDRIL公司专利（WO2012/040275A2），其螺纹结构为带有进阶的两进阶螺纹连接，以此增加螺纹齿面之间产生的过盈，提高接头的抗脱离性能。密封机构，早期采用的是锥面对锥面结构，之后相继推出球面对球面、球面对柱面等结构。90年代，密封结构主要采用复合多重密封结构，而进入21世纪，密封结构开始采用球面与柱面、锥面之进行配合，例如2001年法国Vallourec、MANNESMANN以

及SUMITOMO METAL公司共同申请的专利（FR0115870A），其为凸圆弧密封面对锥面相互配合构成，其可使接头具有较高的径向刚度和较低的轴向刚度，从而进一步提高其密封性能。扭矩台肩主要有斜台肩和直台肩以及圆弧台肩，70年代汉廷公司研发了SEAL-LOCK HC系列接头，其主要采用直角抗扭台肩，其更适用于弯曲载荷大德苛刻气井；80年代汉廷公司和日本JFE公司共同研发了FOX系列接头，其台肩采用圆弧台肩，以此提高接头的抗过扭矩紧螺纹能力；进入21世纪，对于抗扭台肩的改进更为多变，例如川崎公司研发的一个圆弧与大角度凹凸结构相结合的密封机构，以此提高其抗扭矩和密封性能。

3 结论

由于目前国外特殊螺纹接头技术已经非常成熟，且具有大量的专利，因此对于国内的申请人来说，想要绕开国外公司的专利垄断，开辟新的途径是比较困难的，且中国整个的油套管特殊螺纹接头发展时期很短，国内与国外在该项技术上的差距是显而易见的，并且国外公司对于中国市场的重视也在与日俱增，国外公司该领域的在华申请也在逐渐增多，国内申请人在该领域与国外公司抗衡的困难度比较高，且国外经常是几大公司联合开发，例如瓦卢莱克公司、曼内斯曼天然气公司、住友金属工业株式会社三大公司联合开发，而国内则多是单个公司进行研发，建议借鉴此经验，集中研究院所、高校、钢厂和钢管生产商的优势，联合开发出具有我国自主专利的特殊螺纹，实现特殊螺纹国产化。

参考文献

[1]蔡晓闻，等，我国油套管特殊螺纹接头的发展现状[J].焊管，2008，31（4）：41-344.

[2]王琍.国外特殊螺纹接头油套管产品开发新进展[J].世界钢铁，2007（4）：1-4.

[3]API Spec 5CT 套管和油管规范[S].

中图分类号G306

文献标识码A

文章编号1674-6708（2015）140-0166-01