新疆玛湖地区致密油水平井套管螺纹扣型优选

为了解决新疆玛湖地区致密油水平井下套管作业过程中的套管螺纹接头断裂失效问题，采用有限元数值模拟方法和全尺寸套管实物试验方法，对比分析了下套管作业上提–下放过程中API-LC长圆扣型和TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的连接强度和疲劳寿命。数值模拟和试验结果表明，在相同上提拉力或下放压力作用下，TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的应力水平明显低于API-LC长圆扣型套管螺纹接头；在相同拉伸–压缩循环交变载荷作用下，TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的疲劳寿命约为API-LC长圆扣型套管螺纹接头的6.9倍。研究表明，新疆玛湖地区致密油水平井下套管作业时采用TP-G2特殊扣型套管螺纹接头代替API-LC长圆扣型套管螺纹接头，能够更好地满足现场下套管作业技术需求，提高作业效率。      

单筒双井大尺寸套管双线螺纹设计及试验

针对单筒双井技术中大尺寸表层套管的作业时效低、井口稳定性差的问题,设计了一种新型双线螺纹结构。该大尺寸套管规格为?762 mm×25.4 mm,双线螺纹,螺纹参数为3牙/25.4 mm(3牙/in)、齿高3.6 mm,齿间间隙0.3 mm,锥度1∶6,齿形导向角45°,承载角7°,采用橡胶密封圈密封。通过静力学数值模拟分析表明,新型双线套管螺纹在压缩、拉伸载荷下,最大接触应力小于材料的屈服强度;在海况重现期为100 a时,强度和稳定性安全系数大于1.25,符合百年一遇波流作用的安全作业要求。在水压、拉伸、压缩、上卸扣、极限弯曲试验中,套管实物均未发生失效。应力应变试验结果和有限元数值模拟结果相似。现场应用2井次,新设计的双线螺纹套管均到达预定地层位置,二开技术套管完井顺利,作业时效比普通螺纹套管提高近1.8倍,满足了单筒双井井身结构设计要求,具有推广价值。     

中短半径侧钻井新型套管螺纹设计及应用

针对常规套管螺纹在中短半径开窗侧钻旋转下套管作业过程中出现的因抗扭性能差无法下入到位的问题,设计了一种变齿宽、变槽宽、不变螺距的新型高抗扭套管螺纹。该新型套管螺纹每增加1螺距,外螺纹齿宽增加0. 1 mm、槽宽减少0. 1 mm,相应地内螺纹变齿宽减少0. 1mm、槽宽增加0. 1 mm。数值模拟结果表明:新型套管螺纹在上扣、压缩及拉伸等载荷作用下,不同位置螺纹等效载荷趋于一致,中间位置螺纹应力载荷得到提高,达到"理想螺纹"受力效果,各项指标均达到ISO 13679 (2002)要求。抗扭性能分析结果表明:该套管螺纹可与套管本体实现等强连接,且极限抗扭性能比同规格特殊螺纹提高6. 64%。现场应用结果表明:新设计的套管螺纹接头可通过旋转入井法到达预定位置,满足井身结构设计要求。自主设计的新型高抗扭套管螺纹满足现场应用要求,具有良好的应用效果和较高的推广价值。     

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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。     

XTQ-20型液动套管钳的研制

针对目前生产的套管钳无对扣扶正作用、无背钳、下套管作业辅助工作多、工作时效低以及难以满足专业化下套管作业需要等问题，研制出XN－20型液动套管钳。新型套管钳主要由主铅和背错两部分组成，具有背钳、对扣扶正和扭矩测量功能，主钳与背钳采用浮动式连接，背钳通过同步机械爬坡实现变力夹紧。现场试验证明，该套管钳主铅与背钳连接部分平稳可靠，支撑轮无卡阻现象，背钳夹紧可靠，测扭矩系统精度高，随动性好，锥体运转平稳，各项性能指标均达到设计要求，大大提高了作业时效和套管柱螺纹联接质量。     

页岩气井用生产套管螺纹连接选用分析及评价

针对页岩气开发具有的水力压裂压力高、生产采气压力低且产量迅速递减等特点,开展了生产套管螺纹连接优选研究以降低管柱成本。通过对井下生产套管工况分析,制定螺纹连接适用性评价程序,采用模拟旋转下套管抗扭矩粘扣试验、压裂密封完整性评价试验及生产采气密封完整性评价试验,对拟采用的台肩对顶密封经济型螺纹进行试验验证评价;采用有限元分析螺纹在不同载荷工况下的密封性,提出螺纹使用上扣扭矩控制措施;采用经济型密封螺纹进行了页岩气井的现场应用。研究和应用表明,建立的页岩气生产套管螺纹连接优选试验评价程序和方法合理,台肩对顶密封经济型螺纹可满足页岩气生产套管开发需求,并可有效降低管柱成本。     

177.8mm×12.65mm V140特殊螺纹接头套管试验研究

对177.8mm×12.65mm V140型特殊螺纹接头套管材质和螺纹接头参数进行检测,对套管螺纹接头进行上卸扣试验、弯曲条件下气体内压+拉伸试验、拉伸至失效试验。试验结果表明:该种套管接箍内螺纹接头为薄弱环节,在进行实物试验过程中应当按照接箍危险截面尺寸计算试验载荷,在进行套管设计时应当按照接箍强度计算套管连接强度。建议将该种套管用于具有蠕变地层的井段,对于其他井段应采用接箍内螺纹接头与管体外螺纹接头等强度的套管。     

基于ANSYS的套管特殊螺纹接头密封结构设计

分析了API套管螺纹接头的泄漏机理以及特殊螺纹接头的密封机理,在API套管螺纹接头的结构基础上进行了一定改进,提出了一种新型的双台肩、三锥度套管特殊螺纹接头的密封结构形式,并利用ANSYS软件对设计的密封结构在上扣和拉伸两种工况下进行了分析研究,得出了不同工况下螺纹接头各扣牙的受力曲线。分析结果表明,该特殊螺纹接头结构合理,各扣牙受力分布较为均匀,可延长套管接头的使用寿命。关键词:螺纹接头;泄漏机理;密封机理;受力分析     

底法兰（套管头）快速安装装置的研制与应用

在钻井过程中,底法兰或套管头与套管的快速正确安装,对减少套管螺纹的损伤,保证井口安全具有重要作用。但是国内长期以来底法兰（套管头）与套管螺纹的连接方法为直接吊装对扣、使用钢丝绳直接吊挂进行旋转紧扣,因吊装设备的上提下放幅度较大,对扣时非常容易因碰击造成螺纹损伤,从而造成返工或底法兰（套管头）的报废。文章介绍了一种防止错扣及碰扣的底法兰（套管头）快速安装装置,可有效地保证底法兰（套管头）与套管的现场安装质量。     

水下套管悬挂器螺纹连接强度分析

为保证油田的正常钻采作业,分析了水下套管悬挂器螺纹的连接强度。结果表明,套管悬挂器与套管螺纹连接组合中,最大应力出现在螺纹最后1扣,此处最容易发生屈服;内压对螺纹连接强度有较大影响,一定的内压值可以提高螺纹连接的强度;内压为20MPa时,套管挂与套管螺纹等效应力最大;内压大于20MPa时,内压对等效应力的影响有逐渐降低的趋势;随着压力等级的递增,套管螺纹等效应力在整个螺纹段更加均匀。     

三种套管接头抗压缩性能研究

针对套管接头抗压缩强度问题，使用全尺寸实物试验的方法对几种不同钢级、不同螺纹形式的套管接头的抗压缩强度进行了对比试验，并借助材料力学和有限元方法对试验结果进行了分析。实物试验中出现了管体失稳和接箍跳扣两种套管接头压缩失效形式。试验结果和分析结果表明，N80、P110钢级材料的压缩屈服强度高于拉伸屈服强度；偏梯形螺纹套管接头的压缩屈服强度比同钢级、同壁厚特殊扣螺纹套管接头低6.7%～7.7%；上扣是否到位，直接影响套管接头部分的抗压缩能力，上扣不到位的特殊螺纹套管接头的抗压缩性能甚至低于偏梯形螺纹接头。同时指出，为了保证上扣质量，不应使用浮动上扣方法，管柱设计中应进行抗压缩强度设计。     

非API规格偏梯形螺纹接头套管连接强度计算

通过对塔里木油田250.83 mm套管使用情况调研,发现目前使用的250.83 mm套管采用API 244.48 mm偏梯形螺纹接头,其连接强度远低于管体。设计了与250.83 mm套管管体匹配的250.83 mm非API规格偏梯形螺纹套管接头。通过力学计算和有限元分析,证实250.83 mm管体配250.83 mm非API规格偏梯形螺纹接头套管比现有250.83 mm管体配API 244.48 mm标准偏梯形螺纹接头的套管连接强度大幅度提高。通过对API标准套管接头连接强度公式进行分析,得出了既可满足API套管连接强度计算,又可满足非API标准套管接头连接强度计算的公式。     

西部某气井油管螺纹脱扣失效分析

西部某气井使用的L80钢Φ88.90 mm×6.45 mm 外加厚油管螺纹接头发生了脱扣事故,为了探寻螺纹脱扣失效的原因,对失效样品进行了化学成分、拉伸性能、夏比冲击、洛氏硬度等理化性能检验,并对随机抽取的同批次未使用油管进行了螺纹检测、全尺寸试验等相关试验。结果表明,所用油管理化性能、螺纹参数、实物试验均符合相关标准要求,该失效为低载荷滑脱失效,主要是由于现场操作上扣过程中发生了错扣,引起油管螺纹粘扣,导致螺纹的连接强度大幅度降低。     

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。     

J55 LC套管断裂失效原因分析

针对油田生产过程中油套管断裂失效的问题,通过对失效管体尺寸测量、断口宏观和微观形貌分析以及管材理化性能检测等方法,对某公司J55 LC套管发生断裂失效的原因进行了分析。结果显示,断裂套管的化学成分、拉伸性能、金相组织、套管螺纹参数均符合相关标准要求,套管螺纹断裂失效位置正好处于螺纹啮合后全长上的齿面接触应力最大的部位,接触应力不当是引起套管断裂失效的主要原因。分析结果表明,套管断裂的主要原因为现场上扣作业控制不当,造成螺纹粘着磨损,使套管表面产生大量微裂纹,进而在螺纹接触应力最大处发生脆性断裂     

气密封检测技术在储气库注采井中的应用

地下储气库具有天然气季节性调峰和能源战备的功用,其完井管柱长期承受交变压力,管柱的密封性将直接影响整座储气库的运行寿命。为了保证完井管柱的完整性,长庆油田储气库建设过程中首次引进了管柱气密封检测技术。介绍了新型气密封丝扣检测技术的设备和原理,叙述了长庆油田储气库两口水平注采井应用3SB扣油套管的检测试验概况。应用结果表明:油套管在试验压力下泄漏很难避免,泄漏率与套管上扣扭矩以及试验压力并无直接对应关系,也不能作为管柱泄漏判断的直接依据。而气密封丝扣检测技术检测灵敏度高,达到了0.000 1‰,可以准确检测出发生泄漏的问题套管,应用该技术可以保证管柱的完整性。     

正确选用套管提高深井和超深井套管的安全可靠性

API标准规定的套管钢级、螺纹连接强度已不能满足深井、起深井的要求,由世界各大厂家生产的非API标准蠢管解决了这一难题。文中论述了套管柱失效情况和提高深井、起深井套管柱安全可靠性的途径,提出了选择合适的钢级和高技济的套管;选用有特殊螺纹接头的套管,对特殊螺纹密封结构进行了分析。并对深井、超深井、高压井、定向并、水平开、热采井、有腐蚀性介质的井,如何选用套管和特殊螺纹接头进行了论述。     

非API规格偏梯形套管螺纹的开发

为了满足特殊井况结构螺纹接头的需要,提出了非API规格套管设计方法,在原有API偏梯形螺纹齿形和参数的基础上,重新设计计算了中径、完整螺纹长度、管端至消失点总长度、接箍镗孔直径、管端至三角形标志长度和全顶螺纹长度等6项参数,对设计的非API规格偏梯形螺纹套管进行了有限元分析,并进行了拉伸试验和静水压试验。结果表明,设计的非API规格偏梯形螺纹套管性能满足相关标准要求,其抗拉伸及抗内压性能达到管体100％,抗压缩性能达到管体40%。