(φ)89mmAPI外加厚油管接头上扣扭矩实验研究

API圆螺纹外加厚油管在油田现场有广泛应用,而其上扣扭矩是决定螺纹接头性能和使用寿命的核心因素.文章针对(φ)89mm P110钢级API圆螺纹外加厚油管,实验研究在使用75％、100％和125％ API 5C1推荐扭矩值上扣时油管接头的拉伸性能和抗内压性能.实验结果显示,采用上述不同扭矩上扣,最终油管拉伸性能和抗内压性能未受影响.建议油田现场对API外加厚油管采用低于API5C1推荐值的扭矩上扣,延长接头使用寿命.     

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。     

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。     

与SYG—200/15液压拧扣机配套的扭矩控制系统

针对国内许多油管生产厂装备的SYG—200 /15液压拧扣机不能控制油管上扣扭矩及不能满足API标准要求的不足, 开发了可与该型拧扣机配套使用的油管上扣扭矩控制系统。其主要特点: (1) 可根据需要随意设定控制扭矩; (2) 数字表头直接显示设定扭矩值和实际扭矩值;(3) 测量及控制准确, 灵敏度及精确度较高; (4) 能测量并控制正反两个方向的扭矩值; (5) 压力传感器和扭矩控制器具有补偿功能和很强的抗干扰能力。4套油管上扣扭矩控制系统与SYG—200 /15拧扣机配套使用表明, 未出现因上扣不合适而损坏油管螺纹或连接不紧等现象, 确保了出厂油管的质量。     

论影响API油管螺纹密封性能的因素

从API油管螺纹的牙型特点和密封机理入手，分析了锥度误差、螺距误差和牙型误差等因素对API油管螺纹连接密封性能的影响。根据从事油管螺纹加工、质量控制的实践经验，阐述了油管螺纹加工时产生锥度误差、螺距误差和牙型误差的原因。认为螺距公差、油管螺纹梳刀制造公差是造成油管螺纹连接密封性能差的最主要因素。最后介绍了用普通靠模车床等常规设备加工出符合API标准的油管螺纹的控制措施。     

长北气田优质油井管螺纹类型及其应用

为满足套管、油管和井下工具螺纹的密封性和强度要求,长北气田油井管采用非API螺纹接头,主要为VAM—TOP螺纹和FOX螺纹。介绍了特殊螺纹的类型和优点,分析了这2种特殊螺纹的特点和密封设计。这2种特殊螺纹在长北气田应用了20余口井,总体效果良好,但是最近应用的2口并油管出现了密封失效问题,根据扭矩图进行了密封失效分析,失效原因为螺纹上扣不符合规范导致密封失效。     

提高油管加工质量的工艺措施

由于国产油管毛坯材质不均匀 ,硬度低 ,去磁效果不好 ,以及接箍的加工和热处理工艺不当等因素 ,影响国产油管质量。为此 ,提出改进措施 :(1)严格控制原材料 ,确保管体材料硬度HB2 5 0～ 2 70 ,并进行消磁处理 ;(2 )改进油管加工工艺。采用 6 5°刀径向挤切毛刺去刺法除去毛刺 ,加工螺纹时粗车、精车分开进行 ,并提高切削转速 ,采用两把螺纹梳刀 ;(3)改进接箍的加工和热处理状态 ,即接箍彻底去油去锈 ,镀层厚度以 2 5 4 μm为宜 ,最好采用磷化处理 ;(4)螺纹应采用含铜、锌、石墨的护丝油予以保护     

HT高密封性特殊螺纹套管在气井中的应用

由于普通API螺纹套管难以承受高于 70MPa高压气体 ,开发加工了高密封性能的SEAL—LOCKHT特殊螺纹套管。这种螺纹套管的结构特点是 :①端面和侧面为特殊结构密封 ,套管的气密封性能好 ;②采用倒钩螺纹设计 ,提高了螺纹的抗拉和抗内外压能力 ,可防止套管倒扣松动 ;③螺纹结构先进 ,套管插入方便 ,入扣不易错扣 ;④抗过扭矩能力强 ,螺纹联接可靠。室内试验表明 ,该螺纹套管加载 4 32kN ,施加气压 79 9MPa ,气密封良好。 8口井现场应用均取得成功 ,下套管节约 8～ 12h ,节约套管成本 10 %～ 15 % ,解决了高气压井的密封问题     

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文章针对目前普遍存在的API圆螺纹套管易于发生滑脱失效的现象，分析了这种套管在拉伸载荷作用下滑脱失效的特点，并通过弹塑性有限元方法研究了各牙螺纹的受力。在此基础上，系统地研究了上扣扭矩对这种套管连接强度的影响，并利用全尺寸试验验证了有限元计算结果的可靠性。研究结果表明，上扣扭矩对圆螺纹套管的连接强度有较大影响，在API推荐扭矩的基础上，适当增大上扣扭矩，将上扣扭矩从API最佳值提高到最佳值的1.5倍，可明显提高圆螺纹套管的连接强度。     

特殊螺纹密封脂的研究及其在石油专用管中的应用

以前对螺纹脂的要求,只是润滑性和密封性,现在还要求对环境无污染。目前,就是按APIRP5A3生产的产品,虽然对环境的污染减轻了,但润滑性和密封性不能令人满意。石油管材研究中心和美国Tubemasters S.A.公司合作开发的CATTS 101,是以特殊的厌氧胶为基体,无铅、无重金属、无毒、无非生物降解成份的特殊螺纹密封脂。经全尺寸油套管评价试验和气密封试验,CATTS 101螺纹脂具有与API螺纹脂相同的润滑性和抗粘扣性,气密封性则优于API螺纹脂。所以,CATTS 101与API圆螺纹和偏梯形螺纹配合使用,可部分代替特殊扣的使用。     

API圆螺纹接头连接强度的影响因素研究

API圆螺纹接头经常发生滑脱失效事故,严重影响了这种接头油套管的应用。为此,利用有限元法研究了API圆螺纹接头发生滑脱失效的过程与机理,同时分析了螺纹参数和上扣扭矩对接头连接强度的影响。通过对17个圆螺纹套管接头试样进行全尺寸试验,对有限元模拟结果进行了验证。试验和计算结果表明,圆螺纹油套管滑脱失效最先发生在啮合大端的第1、第2牙螺纹上,螺纹参数尤其是不匹配的锥度对接头滑脱失效影响很大,同时上扣扭矩也有显著影响。建议将上扣扭矩在API扭矩的基础上再提高(15~20)%,这样有利于接头连接强度的提高。     

API油管和套管螺纹加工与检验探讨

介绍了API油管和套管加工检验的常用标准。分析了油管、套管的接箍镗孔直径在不同标准中的差异,明确了加工检验的依据。研究了套管外径极限偏差、圆度对螺纹加工带来的影响,指出套管内倒角必须保证在管端360°圆周上完整。探讨了使用量规检验紧密距疑点,给出了紧密距检验的推荐公式。指出传统螺纹量规紧密距测量已有逐渐被螺纹中径测量所取代的趋势。分析了扭矩-位置共同控制上扣后进行J检验的合理性。     

J值在API圆螺纹连接中含义初探

通过对API73.0×5.51mmEUN80圆螺纹油管接头螺纹参数进行检测,分析了API螺纹中J值与螺纹各项参数及上扣扭矩的关系。认为在最佳上扣扭矩条件下,J值大小随螺纹参数变化而改变,用控制J值来控制螺纹的上紧程度是不能保证螺纹连接处于最佳状态的。用户以J值判定油、套管螺纹连接松紧程度是否合格是不科学的。     

VAM型油管在气井完井中的应用

VAM型油管是80年代为解决高温、高压超深井的油管密封问题(特别是气井的油管密封)而设计生产的。它的特点是管柱连接采用梯形螺纹和管端锥面接触密封(不用密封脂),并增加了扭矩台肩。梯形螺纹增强了螺纹耐受扭矩的能力,可以承受比普通油管更大的扭矩,而且不易粘扣。与端面成20°角的扭矩台肩面,一方面承受由上扣扭矩产生的端面压力,另一方面由于有20°角而产生的径向分力使密封面的密封更加可靠。近10多年来国际上在深层、高温、高压气井的生产实践证明,这种新型油管能适应各种恶劣的生产环境。华北雁翎油田在向井下注高压氮气完井管柱中也应用了VAM油管,取得了较好的效果。本文较详细地介绍了这种油管的特点及使用中应注意的问题。     

石油套管螺纹连接的密封结构

列举各种石油套管的密封结构,重点是特殊螺纹石油套管的密封结构,分析API圆螺纹的密封缺陷,讨论各种特殊螺纹套管良好的密封结构,为进一步提高固井质量,提高套管的抗泄漏能力,建议推广使用特殊螺纹石油套管,并使用专业化下套管工具——动力套管钳和扭矩仪下套管作业,从而提高油井寿命。     

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。     

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、     

论保证API油管螺纹连接密封性能的控制措施

根据多年从事油管螺纹加工和质量控制的经验体会，阐述了在油管螺纹梳刀的重磨及安装、油管螺纹的锥度误差、螺距误差、牙型误差及质量检测等方面所采取的保证API油管螺纹连接密封性能的控制措施。重点分析了直接用梳刀粗车和精车或用普通螺纹车刀粗车和梳刀精车油管螺纹的优缺点及牙型误差，指出正确的油管螺纹加工方法应是先用普通螺纹车刀粗车，再用梳刀精车。建议把油管螺纹梳刀牙顶及牙底削平高度参数的制造公差由±0．02mm提高到±0．01mm，并把油管螺纹的累积螺距公差控制在±0．02mm范围内，以提高API油管螺纹连接的密封性能。     

GL—1A套管上扣扭矩自动监控系统

针对现有下套管设备无法满足油田开发对下套管质量要求的现状,研究开发了GL—1A套管上扣扭矩自动监控系统,给出了硬件原理图的关键部分,重点介绍了软件的设计过程。该自动监控系统一年多的应用证明:(1)采用AT89C52单片机为核心实现套管上扣扭矩的自动监控方案切实可行,监控系统有更好的抗干扰与抗振性能,特别适合钻井工程的工作条件;(2)在液压动力站中增设电控溢流阀是保证监控系统控制精度的关键,可避免操作不当造成的上扣扭矩过大引发的套管断脱事故。3万余根套管的上扣质量全部合格,上扣扭矩略大于API标准规定的最佳值,有利于避免套管材质不均、螺纹加工不严等可能造成的松扣问题。     

SEW J55 钢级LC套管螺纹连接质量影响因素探讨

为了进一步分析SEW J55 LC套管螺纹连接质量的影响因素以及套管发生异常脱扣失效的原因,以Φ139.7 mm×7.72 mm SEW J55 LC套管为例,从套管使用工况、螺纹加工参数、拧接扭矩控制等方面进行了试验研究。结果显示,SEW套管在弯曲状态拉脱试验、螺纹参数极限匹配下拉脱试验的拉脱载荷均高于API TR 5C3标准要求。研究表明,按照内控标准生产加工的SEW套管满足标准要求,弯曲工况、螺纹加工工艺、存放时间和J值均不是套管异常脱扣失效的原因。为提升SEW J55 LC套管螺纹连接质量,预防套管在油田使用中出现异常反拧退扣,建议将拧接扭矩在推荐标准基础上增大10％执行。