对国产J-55油管(不加厚)失效问题的探讨

随着国产油管在油田的普及,油管失效问题屡屡发生,影响了油田的正常生产。由现场55口油井调查表明,用国产新油管失效分为4种类型,即:粘扣、丝扣漏失、管体裂缝及其它。应用室内试验资料和生产现场资料对国产不加厚油管(?73.3×5.51 mm)失效原因从油管本身质量、螺纹脂使用、现场操作、丛式井磨损等方面进行了探索,指出:现场使用中对国产油管与进口油管应区别对待,做细致扎实的技术管理工作;在订货时除按API SPEC STD 5B、API SPEC5CT最新版本执行外,还应在螺纹接头光滑度、     

接箍内螺纹镀锌层锈蚀脱落油管上卸扣试验研究

分析了某油田在商检过程中发现的油管内螺纹表面镀锌层锈蚀脱落问题,认为该批油管螺纹接头存在质量隐患。对该批油管取样,按照API RP 5C5标准规定进行上、卸扣试验,发现存在粘扣问题。对引起油管粘扣的诸因素进行了分析,找到了油管粘扣的原因。为用好该批油管,从上扣扭矩、对扣方式和引扣要求等方面提出了具体的使用要求。     

油管螺纹抗粘扣性能研究

对进口油管和国产油管抗粘扣性能的对比试验表明, 进口油管的抗粘扣性能明显优于国产油管, 指出应从提高国产油管材料的冶炼水平和热处理质量着手来提高国产油管的抗粘扣性能。重点分析了油管螺纹几何参数、螺纹加工工艺和现场实际操作规范等因素对油管抗粘扣性能的影响, 提出改进螺纹加工技术、采用封堵试压、扭矩+J值(位置) 控制上扣扭矩等措施可提高油管抗粘扣性能。     

无接箍式双台肩油管接头结构设计与分析

为满足油田对特殊油管作业管柱的要求,通过有限元分析以及结构优化,设计出一种新型无接箍式双台肩油管特殊螺纹接头。新型无接箍式双台肩油管接头螺纹采用两级圆柱螺纹,齿顶、齿底平行于管体轴线,齿形为优化的偏梯形螺纹;密封结构采用两级密封,主密封为锥面对锥面的金属密封,次密封为斜面台阶密封;扭矩台阶采用两级直角台阶,抗压缩性能良好。有限元分析结果和实物试验验证表明,此接头抗粘扣性能良好,具有较优异的连接强度及抗内压性能,适合对接头外径有限制且对油管接头性能要求较高的油井使用。     

系统控制延长API圆螺纹油管的失效周期

据统计,油管失效86％发生在螺纹联接处,而螺纹联接失效表现在两个方面：密封失效和滑脱失效。造成密封和滑脱失效的原因较为复杂,最重要的因素是螺纹粘扣降低了螺纹联接的强度和密封性能。因此,系统控制,提高螺纹抗粘扣能力是改善螺纹联接性能,减少螺纹滑脱和密封失效的必由之路。在多年从事油套管研究、制造和现场服务的基础上,总结提出了“系统控制延长API圆螺纹油管的失效周期”,以此开展API圆螺纹加工、使用过程中的质量控制,有效延长圆螺纹油管的服役期。     

ZXG6-1井88.9 mm特殊螺纹接头油管脱扣原因分析

对ZXG6-1井在试油期间88.9 mm特殊螺纹接头油管座封打压作业过程中发生的脱扣事故进行了调查研究,对脱扣接箍几何尺寸和螺纹接头参数进行了测量和分析,认为在座封打压作业过程中油管柱承受内压和震动等载荷后,油管柱从油管接头薄弱环节首先发生松动,最终发生了脱扣。油管脱扣原因是其接头工厂端上扣扭矩不足。对该批油管工厂上扣扭矩统计分析发现,该批油管中有少量油管上扣扭矩不足。为防止油管在使用过程中再次发生脱扣事故,对如何改进油管上扣质量提出了改进建议,对如何使用该批油管提出了具体措施。     

异种金属摩擦焊油管接头性能分析

通过对 73.02 mm×5.51 mm的摩擦焊异种金属油管的理化性能及整管上/卸扣性能进行研究,分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,异种金属摩擦焊接方法是一种提高油管接头力学性能的有效连接方法,降低了油管加工难度和制造成本,提高了生产效率和产品质量。在异种金属摩擦焊焊缝横截面处,油管管体与外加厚短接呈良好的混合状态,两种金属形成了金属间化合物,使焊缝内部区域具有较高的硬度。同时由于外加厚短接与油管管体焊接形成塑性结合能有效提高焊缝的冲击性能,使焊缝冲击性能高于管体。油管在上/卸扣过程中,摩擦焊缝完好,螺纹接头无粘扣现象,表明异种金属摩擦焊油管接头具有良好的抗扭转能力且抗粘扣性能良好。     

非API尺寸套管偏梯形螺纹接头设计

基于油田现场工况设计了φ206.38 mm×15.8 mmC110非API尺寸套管管体及非API偏梯形螺纹接头.对套管管体强度、螺纹接头连接强度和密封性能进行了计算分析.根据力学模型并利用有限元仿真分析方法,对螺纹接头在上扣、内压及拉伸条件下的受力进行了分析.最后对设计的螺纹接头的连接强度和密封性能进行了实物验证.结果...     

优质螺纹VAM系列新家族──TM接头

在高温、高压的油气井中,使用VAM优质螺纹接头取得了较好的效果,但由于中国各油田情况不同,原来的各种优质螺纹已不能满足要求。日本住友公司根据具体情况,并听取了中国专家的意见,在多年积累的生产VAM系列优质螺纹的基础上,中日合作开发了"TM优质螺纹接头"。TM接头具有高的密封性能、防粘扣性能和较高的抗过扭矩性能,上扣扭矩范围宽,接头加工、修理简便,有优越的可操作性和经济性,经评价试验和现场试验都证明了TM接头具有良好的性能。     

新型抗粘扣油管

粘扣是油管在检验和使用中最常见也是最为频繁的损伤失效形式,多年来一直使用螺纹脂预防油管粘扣,但螺纹脂的使用会带来环境污染等问题。为预防油管粘扣,解决涂抹螺纹脂引起的环境污染问题,并降低油管存储、运输和使用成本,研制了新型抗粘扣油管。该油管螺纹涂有自润滑涂层,涂层以双酚A型E-51环氧树脂为基体,以聚酰胺650为固化剂,并添加MoS2等其他助剂。对油管进行了上、卸扣试验,结果表明,在API规定最大扭矩下可满足上、卸扣10次不粘扣的要求;涂层厚度控制在50μm左右时新型油管抗粘扣性能最佳。     

一种适用于钛合金油管气密封螺纹接头的开发

为了适应国内某“三高”(高温、高压、超高压高温)工况的油气区块的需求,开发了一种适用于钛合金油管的高性能油管特殊螺纹接头。螺纹接头采用负角度承载面和不同内外螺纹齿高参数的牙型、合理的锥面/锥面密封面角度和密封过盈量配合以及接箍内螺纹的负角度扭矩台肩的螺纹接头设计。有限元分析结果表明:该设计可保证螺纹接头具有良好的抗螺纹粘扣性能,以及在室温和高温复合载荷下具有优异的气密封能力。全尺寸实物评价试验表明:设计开发的特殊螺纹接头具有良好的抗螺纹粘扣性能、优异的室温和高温复合载荷条件下气密封性能、较高的抗弯曲能力以及较高的抗压缩能力。     

API油管螺纹激光淬火技术应用

应用激光表面热处理技术对API油管螺纹表面进行淬火,在保证原机体钢级屈服强度、抗拉强度、伸长率和冲击功等力学性能的条件下,既不改变螺纹的几何尺寸精度,又能增强螺纹的表面硬度和耐磨、耐蚀性能,提高油管的使用寿命,可有效解决采油作业中的油管粘扣问题。     

摩擦焊接及形变热处理技术在外加厚油管修复中的应用

通过对外加厚油管的修复工艺展开分析,设计了摩擦焊接及形变热处理为关键技术的修复工艺,并且选择了系列修复设备和辅助设施。在此基础上以73.02 mm×5.5 mm规格油管为样品进行工程试验,检测了接头的微观组织和力学性能。结果表明,在一定的摩擦焊接参数条件下,73.02 mm×5.5 mm规格油管焊缝性能可达到API SPEC 5CT规定的力学性能要求。通过工程试验,认为该技术在油管修复上的应用是可行的,并且可以成为外加厚油管生产的一种新方法。     

P110钢级LC套管螺纹接头内压失效分析

为了研究LC套管螺纹接头密封性的影响因素,对某套管制造企业生产的P110钢级Φ139.7 mm×10.54 mm套管进行了了内压至失效试验。试验结果显示,当试验压力升到69 MPa保压10 min时套管无泄漏,继续升压至83.5 MPa时现场端螺纹接头出现泄漏失效,未达到API TR5C3标准对P110钢级内屈服压力要求(≥93.6 MPa)。对螺纹接头母材理化性能、螺纹接头质量控制、内外螺纹参数匹配、螺纹脂等影响因素的分析表明,上扣扭矩值过小及内外螺纹参数不匹配是本次螺纹接头泄漏的主要原因,最后提出了防止螺纹接头泄漏失效的措施。     

国产CT130变壁厚连续管性能及现场应用

为了进一步推广国产CT130变壁厚连续管产品,促进国产CT130变壁厚连续管的应用,对规格为Φ50.8 mm×(4.44～4.80)mm国产CT130变壁厚连续管不同壁厚处的微观组织及力学性能进行分析检测。结果表明,国产CT130变壁厚连续管不同壁厚组织以细晶板状铁素体+粒状贝氏体+珠光体为主,且母材与焊缝组织的性能基本一致,平均屈服强度均超过980 MPa,平均抗拉强度均超过980 MPa,硬度为306HV_1.0～366HV_1.0,抗内压强度为176.4 MPa,抗外压强度为223.3 MPa;同时,当内压为34.47MPa时,其疲劳寿命均值为219次,表现出良好的抗挤毁性能。从而说明国产CT130变壁厚连续管的各项性能均满API SPEC 5ST标准要求。     

流场诱导API圆螺纹油管接箍失效分析及结构优化

油管柱失效的主要形式是油管螺纹连接失效。目前对油管螺纹连接失效的研究主要集中在载荷作用下的螺纹受力和变形分析,对螺纹连接处流场突变导致失效的研究较少。利用流体动力学计算方法,对API圆螺纹油管接箍流场内部的流体建立控制方程,采用FLUENT软件进行流场模拟,对接箍连接的"J"形区的压力、速度分布情况进行了分析,并提出了改进措施,对流道进行优化。"J"形区的流场模拟计算发现,流体因高速流动产生涡流和压力突变,进一步影响流体性质并冲击接箍内壁。API油管接箍结构优化后,避免了压力和速度的突变,有利于流体流通,为油管的优化设计提供了理论依据。      

特殊螺纹油管接头现场端接箍胀大原因分析

针对某西部油田商检时发现的特殊螺纹油管接头现场端接箍胀大问题,进行调查研究、有限元分析、上扣验证试验和密封验证试验。结果表明:特殊螺纹油管接头工厂端上扣后,现场端接箍的螺纹中径胀大很小,但密封面直径胀大较大; 接头的壁厚越厚、上扣转矩越大、拐点转矩越低和台肩宽度越窄,密封面直径胀大就越明显。研究还发现接箍过大的胀大量会导致接头密封失效。为防止接箍胀大而影响密封性能,建议生产厂严格控制拐点转矩、适当延长转矩台肩宽度,并将这两项指标列入检验标准; 同时,建议油田制订验收标准时限定接箍密封面直径胀大量,并据此调整验收标准的公差范围。     

特殊扣油管接头的应力及密封特性分析

运用有限元方法对NK-3SB特殊扣油管接头在不同载荷工况下的连接性能进行分析,重点研究了轴向拉力、内部压力对油管接头应力分布、密封性能的影响。计算结果表明,管体螺纹的受力薄弱区域在管体大端第1牙螺纹根部,上扣后仅受轴向拉伸载荷是油管接头的最恶劣工况。密封面上的接触压力随着内压力的增大而增大,但随着轴向载荷的增大而减小,接头的密封性能将主要由点接触(主密封)来保证;另外,在设计轴向载荷下,油管接头可以保证良好的密封性能。研究结果对于NK-3SB油管接头的设计和安全使用具有较好的参考价值。