φ339.7mm偏梯形螺纹接头套管密封性能和连接强度试验研究

对某油田φ339.7 mm×12.19 mm N80 BC偏梯形螺纹套管在检验过程中发现的接头紧密距不合格和外螺纹损伤问题进行了调查研究,并抽样进行了材质试验、上卸扣试验、水压试验和拉伸试验。结果表明,该批套管外螺纹接头紧密距不合格,但材质合格。对发生粘扣的套管螺纹接头进行修复,在控制的上扣位置上扣连接之后,套管内屈服强度和拉伸强度均达到了API BUL 5C2规定值。对如何安全使用该批套管提出了有效的措施。     

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。     

API偏梯形螺纹套管三角形上螺纹标记疑点分析

API偏梯形螺纹套管内外螺纹机紧联接时，采用控制接箍端面与管体上三角形上螺纹标记之间相对位置的方式进行上螺纹。长期以来，从事石油工程的技术人员对此的理解和做法不统一。文章通过对相关标准、资料的对比分析研究，找出了疑点所在．为今后统一认识提供了可靠的依据。     

244.5mm套管偏梯形螺纹接头L4长度公差分析及控制

某油田在检验一批244.5mm偏梯形螺纹接头套管时发现,管端至螺纹消失点的长度L4比公称值小25.22mm。虽然API SPEC 5B对套管偏梯形外螺纹接头L4没有规定公差,但依据APISPEC 5CT和油田规定的外径公差可以推算结果,L4的上偏差为39.11mm(7.7扣),下偏差为-17.39mm(3.42扣)。分析结果表明:该批套管L4实际公差已经超过推算出的L4负公差,使套管接头密封性能降低22.0%,并降低了螺纹连接强度。     

套管偏梯形螺纹接头泄漏机理的有限元分析

用弹塑性有限元法。建立了API套管偏梯形螺纹接头接触问题的有限元力学模型。根据该力学模型，讨论了四种不同载荷，即，无过盈配合，套管轴向拉伸载荷50MPa；径向过盈配合0．05mm，无轴向应力；径向过盈配合0．05mm。轴向拉伸载荷50MPa；径向过盈配合0．1mm，轴向拉伸载荷336MPa。文中详细分析了这4种载荷下，API偏梯形螺纹的接触压力分布大小以及其螺纹之间的间隙，为其泄漏机理研究提供了研究思路和方法。研究结果表明，偏梯形螺纹之间大部分存在着间隙。其密封性存在着较大的隐患，因此。提出开发特殊螺纹接头套管，以适应我国西部高压深井、超深井以及水平井钻井的要求。     

套管偏梯形和圆形螺纹滑脱载荷分析

用弹塑性有限元法建立了套管偏梯形和圆形螺纹接头接触问题的有限元力学模型。对套管偏梯形螺纹接头 ,得出牙侧角为 3、 5和 10°时滑脱载荷随加载过程的变化曲线 ;对于套管圆形螺纹接头 ,得出锥度为 、 和 时滑脱载荷随加载过程的变化曲线。对套管偏梯形螺纹和圆形螺纹滑脱过程的对比分析表明 ,偏梯形螺纹的平均滑脱载荷为 5 82 6kN ,圆形螺纹的平均滑脱载荷为 335 9kN ,即在同样套管和接箍结构尺寸下 ,偏梯形螺纹不易产生滑脱 ,而圆形螺纹容易产生滑脱。研究结果在深井、超深井和苛刻的复杂井套管柱设计中 ,为套管接头螺纹的选择提供了理论数据。     

略论套管螺纹密封性能与螺纹公差带的关系

ＡＰＩ套管圆螺纹自身存在牙间间隙，并形成螺旋状空间间隙带。这种间隙带受到牙高公差带、牙型角公差带和锥度公差带的影响。理论上ＡＮＩ圆螺纹不具备密封性能，因此必须在内螺纹镀一定厚度的锡或锌层，并使用性能优异的密封脂作间隙充填剂来实现密封。为进一步提高抗泄漏能力，建议将ＡＰＩ圆螺纹牙型角公差减小一半。对于高压气井，建议油田用户将不涂密封脂条件下的接箍试泵压力定为最低屈服强度下抗内压力的８０％，作为商检的附加条款列入供货合同中。     

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%。     

φ244.5 mm套管偏梯形螺纹接头有限元分析

根据φ244.5mm（95/8英寸）套管偏梯形螺纹接头的实际工作情况,建立了预紧力、轴力、内外压力、弯矩和扭矩等载荷工况的力学模型,并依据力学模型建立了该接头的有限元网格模型.采用弹塑性接触问题的有限元分析方法分析了上扣、下套管、旋转套管3种典型工况下该接头的接触压力分布、应力分布和应变分布,可以揭示螺纹接头接触区和牙齿的弹塑性行为,对工程应用有重要的指导作用.研究表明：偏梯形螺纹接头的前3个牙齿和最后3个牙齿的应力和接触压力都很大,螺纹连接在这些部位后很容易发生粘扣.     

热采井中偏梯形套管螺纹有限元分析

采用有限元方法分析了热采井中的偏梯形套管螺纹接头在不同载荷工况下的力学特性。结果认为,套管在承受轴向拉伸载荷的工况下,最大等效应力的发生区域集中在套管螺纹和接箍螺纹的两端;在套管温度升至300℃的工况下,螺纹接头已发生塑性屈服,并且塑性区域有从接头两端向接头中部发展的趋势;套管温度降至地层原始温度30℃的工况下,塑性屈服区域减小,仅局限在接头两端。在轴向拉伸载荷的工况下,最大接触压力发生在套管螺纹的第1圈,并且每圈上的接触压力分布并不是均匀的;高温载荷下,螺纹间的接触压力值和接触位置发生了改变;恢复至初始温度时,套管螺纹接触面上的接触压力增大。     

Φ139.7mm套管偏梯形螺纹接头的有限元分析

采用有限元方法分析了φ139.7 mm（5 12英寸）套管偏梯形螺纹接头的等效应力分布和接触压力分布规律。分析结果表明：随着轴向拉伸力的增加，套管接头上的等效应力峰值逐渐增大；轴向拉伸载荷较小时，在有过盈配合的情况下产生的最大等效应力大于仅承受相同轴向载荷时产生的最大等效应力值；当轴向拉伸载荷较大时，在有过盈配合的情况下产生的最大等效应力反而小于仅承受相同轴向载荷时产生的最大等效应力值。螺纹接头两端是发生断裂破坏的始发点，螺纹间的接触压力主要发生在套管螺纹端部啮合的1~3牙内，其接触压力分布是不均匀的，随着轴向拉力的增加，接触压力增大。     

API偏梯形螺纹接头套管设计解析

通过对API偏梯形螺纹接头牙形、基本参数和抗拉强度设计等进行分析,加深了对偏梯形螺纹接头设计原理的理解。通过对API偏梯形螺纹接头结构尺寸进行分析,搞清了偏梯形螺纹接头螺纹总长L4、完整螺纹长度L7、不完整螺纹长度g、螺纹大端直径D4、螺纹中径E7和管体外径等参数之间的关系。     

螺纹脂对API螺纹接头密封性的影响

通过对ＡＰＩ螺纹接头特点的分析，考察了不同类型螺纹脂对ＡＰＩ螺纹接头密封性的影响。ＡＰＩ螺纹啮合后存在的螺旋性间隙是导致螺纹接头泄漏的根本原因。螺纹接头的密封性主要取决于螺纹的加工参数，但螺纹脂对螺纹接头的辅助密封作用不应被忽略。认为在螺纹参数确定以后，螺纹脂对密封性有一定的影响，螺纹脂选择适当可以提高并保持ＡＰＩ螺纹接头的密封性能。     

略论套管螺纹密封性能与联接应力的关系

对套管螺纹的上紧过程以及在内、外压力作用下，接箍和管端上所产生的应力作了理论分析，给出了屈服上紧圈数、防漏上紧圈数、螺纹锥度公差的影响圈数和组合应力等的计算公式。简要地介绍了美国石油学会防泄漏工作组根据组合应力的大小，评价各种套管的有关问题。指出ＡＰＩ圆螺纹套管的固有缺陷使其防泄漏能力已不能适应高压油井，特别是高压气井的要求，因此建议在这些井中采用特殊螺纹套管。     

影响油管螺纹密封性能的各种因素

对影响石油油管螺纹密封性能的诸多因素进行了初步分析,总结出了影响石油油管螺纹密封性能的各种因素及其对密封性能的影响程度。澄清了在石油油管螺纹使用上的几个错误认识。明确提出了从设计、加工、使用等各环节保证石油油管螺纹密封的可靠途径。     

螺纹脂对API螺纹接头密封性的影响

通过对API螺纹接头特点的分析，考察了不同类型螺纹脂对API螺纹接头密封性的影响。API螺纹啮合后存在的螺旋性间隙是导致螺纹接头泄漏的根本原因。螺纹接头的密封性主要取决于螺纹的加工参数，但螺纹脂对螺纹接头的辅助密封作用不应被忽略。认为在螺纹参数确定以后，螺纹脂对密封性有一定的影响，螺纹脂选择适当可以提高并保持API螺纹接头的密封性能。     

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...     

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。     

偏梯形螺纹套管紧密距检验粘扣原因分析及上卸扣试验研究

对某油田在检验Ф339．7mm×12．19mm N80偏梯形螺纹套管过程中发生的粘扣问题进行了调查研究，并取样进行了上卸扣试验后认为，粘扣原因是在检验紧密距过程中环规在旋合时与外螺纹接头配合状态不正常，在局部区域形成过盈干涉所致。选用适当的润滑油可以减小粘扣的几率；经过表面处理的螺纹接头在检验紧密距过程中不容易发生粘扣。要保证该批套管正常上扣连接使用，必须使用对扣器和引扣钳，并采用低速上扣。     

不同工况下套管偏梯形螺纹连接的温度-应力耦合

偏梯形螺纹相比圆形螺纹不易产生滑扣,在许多苛刻的井深结构中被广泛采用。结合弹塑性力学以及有限元理论,利用ANSYS软件建立了偏梯形螺纹接头的有限元模型,对模型进行了不同工况下的温度-应力耦合分析,分析了温度载荷对套管螺纹接头应力、接触压力及接头附近位移的影响。分析结果表明,在螺纹接头两端轴向位移受约束的情况下,温度载荷对接触面的Mises应力和接触压力影响显著,两者均随温度载荷的升高而增大,且在达到较高温度后增大趋势变缓;偏梯形螺纹扣牙过盈接触时,比较不同扣牙的Mises应力和接触压力,呈现两端大、中间小的趋势,且在轴向受拉和受压工况下,接头附近的位移变化十分明显。